2025-09-03
ภาพลูกค้า-anthroized
PCBs Interconnect (HDI) ที่มีความหนาแน่นสูงเป็นกระดูกสันหลังของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพสูง-จากสมาร์ทโฟน 5G ไปจนถึงอุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์ ความสามารถของพวกเขาในการรองรับ BGAs ระยะพิทช์ 0.4 มม., 45μm microvias และความกว้าง/ระยะห่างของการติดตาม 25/25μmทำให้พวกเขาขาดไม่ได้สำหรับการออกแบบที่ทันสมัย อย่างไรก็ตามการผลิต HDI นั้นซับซ้อนกว่าการผลิต PCB มาตรฐานมาก: 60% ของโครงการ HDI ครั้งแรกเผชิญกับปัญหาผลผลิตเนื่องจากข้อบกพร่องของ microvia, การติดเชื้อที่ไม่ถูกต้อง
สำหรับผู้ผลิตและวิศวกรทำความเข้าใจกับความท้าทายทางเทคนิคเหล่านี้-และวิธีการแก้ปัญหา-เป็นสิ่งสำคัญในการส่ง PCB HDI คุณภาพสูงที่สอดคล้องกัน คู่มือนี้แบ่งความท้าทาย 7 อันดับแรกในการผลิต HDI ให้บริการโซลูชั่นที่สามารถดำเนินการได้ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลอุตสาหกรรมและเน้นแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดจากผู้ให้บริการชั้นนำเช่น LT Circuit ไม่ว่าคุณจะผลิต HDI 10 ชั้นสำหรับเรดาร์ยานยนต์หรือ HDI 4 ชั้นสำหรับเซ็นเซอร์ IoT ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้จะช่วยให้คุณเพิ่มผลผลิตจาก 70% เป็น 95% หรือสูงกว่า
ประเด็นสำคัญ
1. ข้อบกพร่องของ Microvia (ช่องว่างการเจาะ) ทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิต HDI 35% - ผสมกับการขุดเจาะเลเซอร์ UV (ความแม่นยำ±5μm) และการชุบด้วยไฟฟ้าทองแดง (อัตราการเติม 95%)
2. การจัดตำแหน่งที่ไม่ตรงตามเลเยอร์ (±10μm) ซากปรักหักพัง 25% ของบอร์ด HDI - ที่ติดตั้งด้วยระบบการจัดตำแหน่งแบบออพติคอล (±3μm Tolerance) และการเพิ่มประสิทธิภาพการทำเครื่องหมาย fiducial
3. การปอกเปลือกหน้ากาก (อัตราความล้มเหลว 20%) ถูกกำจัดโดยการทำความสะอาดพลาสมา (RA 1.5–2.0μm) และมาสก์ประสาน HDI เฉพาะ HDI
4. การดูดซับ undercut (ลดความกว้างของการติดตาม 20%) ถูกควบคุมด้วยการพิมพ์หิน UV ลึกและการตรวจสอบอัตราการกัด (±1μm/นาที)
5. ความน่าเชื่อถือของการปั่นจักรยานแบบ Thermal (อัตราความล้มเหลว 50% สำหรับการออกแบบที่ไม่ได้ปรับ) ได้รับการปรับปรุงโดยการจับคู่ CTE (ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน) ระหว่างเลเยอร์และการใช้อิเล็กทริกที่ยืดหยุ่น
6. ประสิทธิภาพต้นทุน: การแก้ปัญหาความท้าทายเหล่านี้ลดต้นทุนการทำซ้ำโดย $ 0.80– $ 2.50 ต่อ HDI PCB และลดเวลาการผลิตลง 30% ในการวิ่งปริมาณสูง (10K+ หน่วย)
อะไรทำให้การผลิต HDI PCB ไม่เหมือนใคร?
HDI PCBs แตกต่างจาก PCB มาตรฐานในสามวิธีที่สำคัญที่ขับเคลื่อนความซับซ้อนในการผลิต:
1.Microvias: vias ตาบอด/ฝัง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 45–100μm) แทนที่ vias ผ่านหลุม-การขุดเจาะเลเซอร์ที่ต้องการและการชุบที่แม่นยำ
2. ฟีเจอร์ที่ดี: 25/25μm trace/space และ 0.4mm pitch BGAS ความต้องการการแกะสลักขั้นสูงและเทคโนโลยีการจัดวาง
3. การเคลือบที่ต่อเนื่อง: การสร้างบอร์ด HDI ใน 2–4 ชั้นย่อยชั้น (เทียบกับการเคลือบขั้นตอนเดียวสำหรับ PCB มาตรฐาน) เพิ่มความเสี่ยงการจัดตำแหน่ง
คุณสมบัติเหล่านี้เปิดใช้งาน miniaturization แต่แนะนำความท้าทายที่กระบวนการ PCB มาตรฐานไม่สามารถระบุได้ ตัวอย่างเช่นบอร์ด HDI 10 ชั้นต้องการขั้นตอนกระบวนการเพิ่มขึ้น 5 เท่ากว่า PCB มาตรฐาน 10 ชั้น-ขั้นตอนการเพิ่มจุดล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น
ความท้าทายทางเทคนิค 7 อันดับแรกในการผลิต HDI PCB (และโซลูชั่น)
ด้านล่างนี้เป็นความท้าทายในการผลิต HDI ที่พบบ่อยที่สุดสาเหตุที่แท้จริงของพวกเขาและโซลูชั่นที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว - กลับโดยข้อมูลจากประสบการณ์การผลิต HDI ของ LT Circuit มากกว่า 10 ปี
1. ข้อบกพร่องของ Microvia: ช่องว่างการเจาะและการชุบที่ไม่ดี
Microvias เป็นสิ่งสำคัญที่สุดและผิดพลาดได้ง่าย-คุณสมบัติของ HDI PCBs ข้อบกพร่องสองข้อมีอำนาจเหนือกว่า: ช่องว่าง (ช่องอากาศใน Vias ชุบ) และการเจาะสว่าน (หลุมที่ไม่สมบูรณ์จากการเยื้องศูนย์เลเซอร์)
สาเหตุที่แท้จริง:
ปัญหาการขุดเจาะด้วยเลเซอร์: พลังงานเลเซอร์ต่ำ (ไม่สามารถเจาะอิเล็กทริกได้) หรือความเร็วสูง (ทำให้เกิดการเปื้อนเรซิน)
ปัญหาการชุบ: desmearing ที่ไม่เพียงพอ (การยึดติดของเรซิ่นตกค้างการยึดเกาะทองแดง) หรือความหนาแน่นกระแสต่ำ (ไม่สามารถเติม VIAs ได้)
ความไม่ลงรอยกันของวัสดุ: การใช้ FR4 prepreg มาตรฐานที่มีพื้นผิว HDI สูง TG (ทำให้เกิดการแยกแยะรอบ VIAs)
ผลกระทบ:
ช่องว่างลดความสามารถในการพกพาปัจจุบัน 20% และเพิ่มความต้านทานความร้อน 30%
การฝึกซ้อมทำให้เกิดวงจรเปิด - เพิ่ม 15-20% ของบอร์ด HDI หากไม่ได้รับการยกเว้น
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| การขุดเจาะเลเซอร์ UV | ±5μmความแม่นยำ; กำจัดการหยุดพัก | อัตราการเจาะเริ่มลดลงจาก 18% เป็น 2% |
| permanganate desmearing | ลบ 99% ของเรซิ่นตกค้าง | การยึดเกาะของการชุบเพิ่มขึ้น 60% |
| พัลส์ไฟฟ้า | 95% ผ่านอัตราการเติม; กำจัดช่องว่าง | อัตราโมฆะลดลงจาก 22% เป็น 3% |
| prepreg เฉพาะ HDI | จับคู่พื้นผิว CTE; ป้องกันการปนเปื้อน | อัตราการแยกตัวลดลงจาก 10% เป็น 1% |
กรณีศึกษา: LT Circuit ลดข้อบกพร่องของ Microvia จาก 35% เป็น 5% สำหรับผู้ผลิตโมดูล 5G โดยการเปลี่ยนเป็นการขุดเจาะเลเซอร์ UV และการชุบพัลส์ - ประหยัด $ 120K ในการทำใหม่ทุกปี
2. การจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง: สำคัญสำหรับ microvias แบบซ้อนกัน
การเคลือบตามลำดับของ HDI ต้องการการจัดเรียงย่อยเพื่อจัดตำแหน่งภายใน±3μm-microvias แบบซ้อนกัน (เช่นด้านบน→ด้านใน 1 →ภายใน 2) แตกทำให้วงจรลัดวงจรหรือวงจรเปิด
สาเหตุที่แท้จริง:
ข้อผิดพลาดของเครื่องหมาย fiducial: เครื่องหมาย fiducial ที่วางไว้ไม่ดีหรือเสียหาย (ใช้สำหรับการจัดตำแหน่ง) นำไปสู่การเข้าใจผิด
การดริฟท์เชิงกล: การกดอุปกรณ์เปลี่ยนระหว่างการเคลือบ (ทั่วไปมีแผงขนาดใหญ่)
ความร้อน warpage: สแต็คย่อยขยาย/หดตัวไม่สม่ำเสมอในระหว่างการทำความร้อน/เย็น
ผลกระทบ:
การเยื้องศูนย์> ±10μmซากปรักหักพัง 25% ของบอร์ด HDI - ค่าใช้จ่าย $ 50K - $ 200K ต่อการผลิต
แม้แต่การเยื้องศูนย์เล็กน้อย (± 5–10μm) ก็ช่วยลดค่าการนำไฟฟ้าของไมโครเซลล์ได้ 15%
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| ระบบการจัดแนวแสง | ±3μmความอดทน; ใช้กล้อง 12MP เพื่อติดตาม fiducials | อัตราการเยื้องศูนย์ลดลงจาก 25% เป็น 4% |
| การเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องหมาย fiducial | เครื่องหมายที่ใหญ่กว่า (เส้นผ่านศูนย์กลาง100μm) + การออกแบบ Crosshair | ข้อผิดพลาดการอ่าน fiducial ลดลงจาก 12% เป็น 1% |
| การติดตั้งสูญญากาศ | ทำให้ซ้อนย่อยเสถียรในระหว่างการเคลือบ | Warpage ลดลง 70% |
| การทำโปรไฟล์ความร้อน | ความร้อนสม่ำเสมอ (± 2 ° C) ข้ามแผง | ความร้อน warpage ลดลงจาก15μmเป็น3μm |
ตัวอย่าง: ผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์ลดเศษซากที่เกี่ยวข้องกับการจัดแนวที่ไม่ถูกต้องจาก 22% เป็น 3% โดยใช้ระบบการจัดตำแหน่งออพติคอลของ LT Circuit-เปิดใช้งานการผลิตที่สอดคล้องกันของ PCB HDI 8 ชั้นสำหรับจอภาพกลูโคส
3. การปล้นหน้ากากปอกเปลือกและรูเข็ม
คุณสมบัติที่ดีของ HDI และพื้นผิวทองแดงที่ราบรื่นทำให้การยึดเกาะกับการประสานเป็นความท้าทายที่สำคัญ การปอกเปลือก (การยกหน้ากากประสานจากทองแดง) และรูเข็ม (รูเล็ก ๆ ในหน้ากาก) เป็นเรื่องธรรมดา
สาเหตุที่แท้จริง:
พื้นผิวทองแดงเรียบ: ทองแดงรีดของ HDI (RA <0.5μm) ให้การยึดเกาะน้อยกว่าทองแดงอิเล็กโทรไลต์มาตรฐาน (RA 1–2μm)
การปนเปื้อน: น้ำมันฝุ่นหรือฟลักซ์ตกค้างบนทองแดงช่วยป้องกันการยึดหน้ากากบัดกรี
หน้ากากประสานที่เข้ากันได้: การใช้หน้ากากประสาน FR4 มาตรฐาน (สูตรสำหรับไฟเบอร์กลาส) บนพื้นผิว HDI
ผลกระทบ:
การปอกเปลือกทำให้เกิดการกัดกร่อนทองแดง - เพิ่มความล้มเหลวของสนามเพิ่มขึ้น 25% ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
รูเข็มทำให้สะพานประสานระหว่างร่องรอย25μm - ลด 10-15% ของบอร์ด HDI
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| การทำความสะอาดพลาสมา | เปิดใช้งานพื้นผิวทองแดง กำจัดสารปนเปื้อน 99% | ความแข็งแรงของการยึดเกาะเพิ่มขึ้น 80% |
| หน้ากากประสานเฉพาะ HDI | สูตร UV-HAD-Viscosity Low (เช่น Dupont PM-3300 HDI) | อัตราการลอกลดลงจาก 20% เป็น 2% |
| ความหนาควบคุม | หน้ากาก 25–35μm (2 เสื้อโค้ท); หลีกเลี่ยงรูเข็ม | อัตรารูเข็มลดลงจาก 15% เป็น 1% |
| การระเบิด | สร้างไมโครโรย (RA 1.5–2.0μm) บนทองแดง | การยึดเกาะดีขึ้น 50% |
ผลลัพธ์: LT Circuit ลดข้อบกพร่องของหน้ากากบัดกรีจาก 30% เป็น 3% สำหรับไคลเอนต์เซ็นเซอร์ IoT - การลดผลตอบแทนฟิลด์โดย $ 80K ต่อปี
4. การแกะสลัก Undercut: การ จำกัด ร่องรอยที่ดี
การแกะสลัก undercut เกิดขึ้นเมื่อการแกะสลักทางเคมีกำจัดทองแดงออกจากด้านการติดตามมากกว่าด้านบน - ร่องรอย25μmที่ไม่มีการติดตามถึง20μmหรือน้อยกว่า สิ่งนี้ขัดขวางความต้านทานและการร่องรอยที่อ่อนแอลง
สาเหตุที่แท้จริง:
การหลั่งมากเกินไป: ออกจากบอร์ดใน etchant นานเกินไป (ทั่วไปกับการควบคุมกระบวนการด้วยตนเอง)
การยึดเกาะด้วยแสงที่ไม่ดี: ยกระดับแสงจากทองแดง
การกระจาย etchant ที่ไม่สม่ำเสมอ: โซนที่ตายแล้วในถังแกะสลักทำให้เกิดการแกะสลักที่ไม่สอดคล้องกัน
ผลกระทบ:
undercut> 5μmเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ 10%-failing เป้าหมาย50Ω/100Ωสำหรับสัญญาณความเร็วสูง
ร่องรอยที่อ่อนตัวลงจะแตกในระหว่างการวางส่วนประกอบ - บด 8-12% ของบอร์ด HDI
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| การพิมพ์หิน UV ลึก | ขอบ Photoresist ที่คมชัด; ลดค่าต่ำลง 70% | undercut ลดลงจาก8μmเป็น2μm |
| การควบคุมการกัดอัตโนมัติ | การตรวจสอบอัตราการกัดแบบเรียลไทม์ (±1μm/นาที); หยุดการแกะสลักเร็ว | อัตราการถอนมากเกินไปลดลงจาก 15% เป็น 1% |
| สเปรย์แกะสลัก | การกระจาย etchant ที่สม่ำเสมอ ไม่มีโซนตาย | ความสม่ำเสมอของ Etch จะเพิ่มขึ้นเป็น±1μm |
| ผู้ติดเชื้อสูง | ป้องกันการยก; ปกป้องด้านติดตาม | อัตราความล้มเหลวของ Photoresist ลดลงจาก 10% เป็น 0.5% |
การทดสอบ: การติดตาม25μM ETCHED ด้วยกระบวนการอัตโนมัติของ LT Circuit รักษาความกว้าง24μM (1μM undercut) - Vs 20μm (5μm undercut) ด้วยการแกะสลักด้วยตนเอง ความแปรปรวนของความต้านทานอยู่ภายใน± 3% (ตรงตามมาตรฐาน 5G)
5. ความน่าเชื่อถือของการปั่นจักรยานด้วยความร้อน: การแยกและการแตก
HDI PCBs เผชิญกับการแกว่งอุณหภูมิสูง (-40 ° C ถึง 125 ° C) ในการใช้งานยานยนต์การบินและอวกาศและอุตสาหกรรม การปั่นจักรยานด้วยความร้อนทำให้เกิดการปั่นป่วน (การแยกชั้น) และการแคร็กการติดตาม
สาเหตุที่แท้จริง:
CTE ไม่ตรงกัน: เลเยอร์ HDI (ทองแดง, อิเล็กทริก, prepreg) มีอัตราการขยายตัวที่แตกต่างกัน - eg, ทองแดง (17 ppm/° C) เทียบกับ FR4 (13 ppm/° C)
dielectrics เปราะ: ต่ำ TG (TG <150 ° C) รอยแตก dielectrics ภายใต้การขยาย/การหดตัวซ้ำ ๆ
พันธะที่ไม่ดี: ความดันการเคลือบไม่เพียงพอทำให้เกิดพันธะเลเยอร์ที่อ่อนแอ
ผลกระทบ:
Delamination ช่วยลดค่าการนำความร้อนได้ 40% - การสร้างองค์ประกอบความร้อนสูงเกินไป
รอยร้าวทำลายร่องรอย - failing 50% ของบอร์ด HDI หลังจาก 1,000 รอบความร้อน
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| การจับคู่ CTE | ใช้วัสดุที่มี CTE ที่คล้ายกัน (เช่น Rogers RO4350 (14 ppm/° C) + Rogers 4450F Prepreg (14 ppm/° C))) | อัตราการแยกตัวลดลงจาก 30% เป็น 3% |
| ไดอิเล็กตริกสูง | TG ≥180° C (เช่น High-TG FR4, polyimide) | อัตราการแตกลดลงจาก 50% เป็น 5% |
| ความดันการเคลือบเพิ่มขึ้น | 400 psi (เทียบกับ 300 psi สำหรับ PCB มาตรฐาน); ปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะ | ความแข็งแรงของพันธะเพิ่มขึ้น 40% |
| interlayers ที่ยืดหยุ่น | เพิ่มชั้น polyimide บาง ๆ (CTE 15 ppm/° C) ระหว่างชั้นแข็ง | การอยู่รอดของการปั่นจักรยานด้วยความร้อนเป็นสองเท่า |
กรณีศึกษา: PCB เรดาร์ HDI ของไคลเอนต์ยานยนต์รอดชีวิตมาได้ 2,000 รอบความร้อน (-40 ° C ถึง 125 ° C) หลังจากวงจร LT เพิ่ม interlayers โพลีไมด์-เพิ่มขึ้นจาก 800 รอบก่อนหน้านี้ มาตรฐานนี้ได้พบกับ IATF 16949 และลดการเรียกร้องการรับประกันลดลง 60%
6. ความล้มเหลวในการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดง
ทองแดงฟอยล์ลอกจากชั้นอิเล็กทริกเป็นข้อบกพร่อง HDI ที่ซ่อนอยู่ - มักถูกค้นพบเฉพาะในระหว่างการบัดกรีส่วนประกอบ
สาเหตุที่แท้จริง:
อิเล็กทริกที่ปนเปื้อน: ฝุ่นหรือน้ำมันบนพื้นผิวอิเล็กทริกช่วยป้องกันพันธะทองแดง
การบ่ม prepreg ที่ไม่เพียงพอ: prepreg ต่ำกว่า (ทั่วไปที่มีอุณหภูมิการเคลือบต่ำ) มีคุณสมบัติกาวที่อ่อนแอ
ประเภททองแดงผิด: การใช้ทองแดงอิเล็กโทรไลติก (การยึดเกาะที่ไม่ดีกับไดอิเล็กตริกที่ราบรื่น) แทนที่จะเป็นทองแดงรีดสำหรับ HDI
ผลกระทบ:
ฟอยล์ปอกเปลือกซากปรักหักพัง 7-10% ของบอร์ด HDI ในระหว่างการบัดกรี reflow (260 ° C)
การซ่อมแซมเป็นไปไม่ได้ - จะต้องทิ้งบอร์ดที่ได้รับผลกระทบ
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| การทำความสะอาดอิเล็กทริก | การทำความสะอาดอัลตราโซนิก (60 ° C, 10 นาที) + การรักษาพลาสมา | อัตราการปนเปื้อนลดลงจาก 15% เป็น 1% |
| โปรไฟล์การเคลือบที่ดีที่สุด | 180 ° C เป็นเวลา 90 นาที (เทียบกับ 150 ° C เป็นเวลา 60 นาที); การรักษาอย่างสมบูรณ์ prepreg | ความแข็งแรงของการยึดเกาะเพิ่มขึ้น 50% |
| ฟอยล์ทองแดง | เกรดที่ราบรื่น แต่สูง (เช่น JX Nippon Mining RZ Foil) | อัตราการลอกฟอยล์ลดลงจาก 10% เป็น 1% |
การทดสอบ: การทดสอบการยึดเกาะของ LT Circuit (ASTM D3359) แสดงให้เห็นว่าฟอยล์ทองแดงรีดมีความแข็งแรงพันธะ 2.5 n/mM - Vs 1.5 N/mM สำหรับทองแดงอิเล็กโทรไลต์ สิ่งนี้ป้องกันไม่ให้ลอกระหว่างการบัดกรี reflow
7. ค่าใช้จ่ายและความกดดันเวลานำ
การผลิต HDI นั้นมีราคาแพงกว่าและใช้เวลานานกว่าการผลิต PCB มาตรฐาน-การสร้างแรงกดดันเพื่อลดต้นทุนโดยไม่ต้องเสียสละคุณภาพ
สาเหตุที่แท้จริง:
กระบวนการที่ซับซ้อน: 5x ขั้นตอนมากกว่า PCBs มาตรฐาน (การขุดเจาะเลเซอร์, การเคลือบตามลำดับ) เพิ่มต้นทุนแรงงานและอุปกรณ์
ผลผลิตต่ำ: ข้อบกพร่อง (เช่นโมฆะ microvia) ต้องมีการทำซ้ำเพิ่ม 2-3 วันในการเป็นผู้นำ
ค่าใช้จ่ายวัสดุ: วัสดุเฉพาะ HDI (ทองแดงรีด, ไดอิเล็กทริกต่ำ DF) ราคา 2–3x มากกว่า FR4 มาตรฐาน
ผลกระทบ:
HDI PCBs ราคา 2.5x มากกว่า PCB มาตรฐาน - ราคาผู้ผลิตรายเล็กบางรายออกจากตลาด
เวลานำยาว (2–3 สัปดาห์) การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ล่าช้า - ค่าใช้จ่าย $ 1.2m/สัปดาห์ใน Lost Revenue (McKinsey Data)
สารละลาย:
| การกระทำ | ผลกระทบ | การสนับสนุนข้อมูล |
|---|---|---|
| ระบบอัตโนมัติ | DFM ที่ขับเคลื่อนด้วย AI ตรวจสอบ + AOI อัตโนมัติ; ลดแรงงาน 30% | เวลานำลดลงจาก 21 วันเป็น 10 วัน |
| การปรับปรุงผลผลิต | การแก้ไขข้อบกพร่องของ Microvia/การจัดตำแหน่ง; ผลผลิตเพิ่มขึ้นจาก 70% เป็น 95% | ต้นทุนต่อหน่วยลดลง 25% |
| การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุ | ใช้สแต็คไฮบริด (FR4 สำหรับเลเยอร์ความเร็วต่ำโรเจอร์สสำหรับความเร็วสูง); ลดต้นทุนวัสดุ 30% | ต้นทุนทั้งหมดลดลง 15% |
| การทำแผง | กลุ่ม 10–20 บอร์ด HDI ขนาดเล็กต่อแผง ลดค่าธรรมเนียมการตั้งค่า 50% | ต้นทุนการตั้งค่าต่อหน่วยลดลง 40% |
ตัวอย่าง: LT Circuit ช่วยในการเริ่มต้นลดค่าใช้จ่าย HDI 20% และเวลานำ 40% ผ่านระบบอัตโนมัติและการจัดแผง - เปิดใช้งานเพื่อเปิดอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ 6 สัปดาห์ก่อน
การเปรียบเทียบผลผลิตการผลิต HDI: ก่อนเทียบกับการแก้ปัญหา
ผลกระทบของการแก้ปัญหาความท้าทายเหล่านี้ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบผลตอบแทนและค่าใช้จ่าย ด้านล่างคือข้อมูลจากการผลิต HDI 10k-unit (8-Layer, 45μm microvias):
| ตัวชี้วัด | ก่อนการแก้ปัญหา (ไม่ได้รับการปรับ) | หลังจากโซลูชัน (LT Circuit) | การปรับปรุง |
|---|---|---|---|
| อัตราผลตอบแทนโดยรวม | 70% | 95% | +25% |
| อัตราข้อบกพร่องของ Microvia | 35% | 5% | -30% |
| เศษซากที่ไม่ถูกต้องของชั้น | 25% | 4% | -21% |
| อัตราความล้มเหลวของหน้ากากประสาน | 30% | 3% | -27% |
| ค่าใช้จ่ายใหม่ต่อหน่วย | $ 3.50 | $ 0.40 | -88% |
| เวลานำการผลิต | 21 วัน | 10 วัน | -52% |
| ค่าใช้จ่ายทั้งหมดต่อหน่วย | $ 28.00 | $ 21.00 | -25% |
Insight ที่สำคัญ: การปรับปรุงผลผลิต 25% แปลเป็นบอร์ดที่ใช้งานได้ 2,500 บอร์ดในระยะ 10K-unit-ประหยัด $ 70K ในเศษวัสดุและค่าใช้จ่ายใหม่ สำหรับการผลิตในปริมาณมาก (100K+ หน่วย/ปี) สิ่งนี้จะเพิ่มขึ้นเป็น $ 700K+ ในการออมประจำปี
HDI PCB การผลิตแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเพื่อคุณภาพที่สอดคล้องกัน
แม้จะมีโซลูชั่นที่เหมาะสมการผลิต HDI ที่สอดคล้องกันนั้นต้องการแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมซึ่งได้รับการพัฒนาจากประสบการณ์หลายทศวรรษด้วยการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง ด้านล่างนี้เป็นเคล็ดลับที่สามารถดำเนินการได้สำหรับผู้ผลิตและวิศวกร:
1. การออกแบบสำหรับการผลิต (DFM) ก่อน
A. สร้างสิ่งประดิษฐ์ของคุณล่วงหน้า: แบ่งปันไฟล์ Gerber และการออกแบบ stackup กับผู้ให้บริการ HDI ของคุณ (เช่นวงจร LT) ก่อนที่จะเสร็จสิ้น ผู้เชี่ยวชาญ DFM ของพวกเขาสามารถตั้งค่าสถานะปัญหาได้เช่น:
เส้นผ่านศูนย์กลาง Microvia <45μm (ไม่สามารถผลิตได้ด้วยการขุดเจาะเลเซอร์มาตรฐาน)
ความกว้างของการติดตาม <25μm (มีแนวโน้มที่จะแกะสลักต่ำ)
การครอบคลุมระนาบพื้นดินไม่เพียงพอ (ทำให้ EMI)
B. ใช้เครื่องมือ DFM เฉพาะ HDI: ซอฟต์แวร์เช่น Checker HDI DFM ของ Altium Designer โดยอัตโนมัติ 80% ของบทวิจารณ์การออกแบบ-ลดข้อผิดพลาดด้วยตนเอง 70%
แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด: สำหรับการออกแบบ 8 ชั้น+ HDI กำหนดเวลาการตรวจสอบ DFM 2 สัปดาห์ก่อนการผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงในนาทีสุดท้าย
2. มาตรฐานวัสดุสำหรับการคาดการณ์
A.STICK เพื่อการผสมผสานวัสดุที่พิสูจน์แล้ว: หลีกเลี่ยงการผสมวัสดุที่เข้ากันไม่ได้ (เช่น Rogers RO4350 กับ FR4 Prepreg มาตรฐาน) ใช้สแต็ควัสดุเฉพาะ HDI เช่น:
สารตั้งต้น: High-TG FR4 (TG ≥170° C) หรือ Rogers RO4350 (สำหรับความถี่สูง)
ทองแดง: ทองแดงรีด 1oz (RA <0.5μm) สำหรับเลเยอร์สัญญาณ, ทองแดงอิเล็กโทรไลติก 2oz สำหรับระนาบพลังงาน
Prepreg: HDI-Grade FR4 Prepreg (TG ≥180° C) หรือ Rogers 4450F (สำหรับความถี่สูง)
วัสดุ B.Source จากซัพพลายเออร์ที่เชื่อถือได้: การใช้ผู้ขายที่ได้รับการรับรอง ISO 9001 เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสอดคล้องของวัสดุ-การเปลี่ยนแปลงแบบแบทช์เป็นแบทช์ใน DK หรือ TG สามารถทำลายผลผลิตได้
ตัวอย่าง: ผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์ที่ได้มาตรฐานบนสแต็กวัสดุที่แนะนำของ LT Circuit (High-TG FR4 + Rolled Copper) และลดข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับวัสดุลดลง 40%
3. ลงทุนในการตรวจสอบกระบวนการ
a.run แผงทดสอบครั้งแรก: สำหรับการออกแบบ HDI ใหม่ผลิตแผงทดสอบ 5-10 แผงเพื่อตรวจสอบ:
อัตราการเติม Microvia (เป้าหมาย: ≥95%)
การจัดตำแหน่งเลเยอร์ (เป้าหมาย: ±3μm)
etch undercut (เป้าหมาย: ≤2μm)
B.Document ทุกขั้นตอน: เก็บบันทึกกระบวนการสำหรับอุณหภูมิความดันและเวลาการกัด - สิ่งนี้จะช่วยระบุสาเหตุของรากหากเกิดข้อบกพร่อง
C. การทดสอบแบบอินไลน์: ใช้ AOI (การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ) หลังจากขั้นตอนสำคัญทุกขั้นตอน (การขุดเจาะการชุบการแกะสลัก) เพื่อจับข้อบกพร่องก่อน-ก่อนที่พวกเขาจะเผยแพร่ไปยังชั้นอื่น ๆ
จุดข้อมูล: ผู้ผลิตที่ใช้แผงทดสอบลดข้อบกพร่องครั้งแรก 60% เทียบกับผู้ที่ข้ามขั้นตอนนี้
4. ผู้ประกอบการรถไฟสำหรับ HDI เฉพาะ
A.Specialized Training: การผลิต HDI ต้องการทักษะนอกเหนือจากการผลิต PCB มาตรฐาน - ผู้ประกอบการรถไฟบน:
พารามิเตอร์การขุดเจาะเลเซอร์ (พลังงานความเร็ว) สำหรับ microvias
การจัดตำแหน่งการเคลือบแบบต่อเนื่อง
แอปพลิเคชันมาสก์ประสานสำหรับคุณสมบัติที่ดี
ผู้ให้บริการ B.Certify: กำหนดให้ผู้ให้บริการผ่านการทดสอบการรับรอง (เช่น IPC-A-610 สำหรับ HDI) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสามารถ-ผู้ประกอบการที่ไม่ได้รับการดูแลเป็นสาเหตุของข้อบกพร่อง HDI 30%
ผลลัพธ์: โปรแกรมการรับรองผู้ประกอบการของ LT Circuit ลดข้อบกพร่องของมนุษย์และข้อผิดพลาด 25% ในสายการผลิต HDI
กรณีศึกษาในโลกแห่งความเป็นจริง: การแก้ปัญหาการผลิต HDI สำหรับผู้ผลิตโมดูล 5G
ผู้ผลิตโมดูล 5G ชั้นนำต้องเผชิญกับปัญหาผลผลิตอย่างต่อเนื่องกับ PCB HDI 8 ชั้น (45μm microvias, ร่องรอย 25/25μm):
ปัญหาที่ 1: 30% ของบอร์ดล้มเหลวเนื่องจากช่องว่างของไมโครโคีย (ทำให้วงจรเปิด)
ปัญหาที่ 2: 20% ของบอร์ดถูกทิ้งเนื่องจากการเยื้องศูนย์ของชั้น (±10μm)
ปัญหาที่ 3: 15% ของบอร์ดมีการปอกเปลือกด้วยการประสาน (เปิดเผยร่องรอยทองแดง)
โซลูชั่นของ LT Circuit
1. Microvia voids: เปลี่ยนเป็นพัลส์ electroplating (5–10a/dm²) และการลดลงของสูญญากาศ - อัตราโมฆะที่เติมเพิ่มขึ้นเป็น 98%
2. การจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง: นำการจัดแนวแสงด้วยกล้อง 12MP และการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องหมาย fiducial - การจัดตำแหน่งดีขึ้นเป็น±3μm
3. Mask Peeling: เพิ่มการทำความสะอาดพลาสมา (5 นาที, 100W) และเปลี่ยนเป็นหน้ากากที่มีการประสาน HDI-อัตราการมองเห็นลดลงเหลือ 2%
ผล
A. ให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นจาก 35% เป็น 92%
ค่าใช้จ่าย B.Rework ลดลง $ 180K/ปี (10K หน่วย/ปี)
C. เวลานำที่ลดลงจาก 21 วันถึง 12 วัน - เปิดใช้งานลูกค้าเพื่อให้ตรงตามกำหนดเวลาการเปิดตัว 5G ที่สำคัญ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการผลิต HDI PCB
Q1: ขนาดของไมโครเวียขั้นต่ำสำหรับการผลิต HDI ที่ให้ผลตอบแทนสูงคืออะไร?
ตอบ: ผู้ผลิตส่วนใหญ่รองรับ microvias 45μm (1.8mil) ด้วยการขุดเจาะเลเซอร์ UV มาตรฐาน - ขนาดนี้สมดุลความหนาแน่นและผลผลิต microvias ขนาดเล็ก (30μm) เป็นไปได้ แต่เพิ่มอัตราการเจาะเจาะ 20% และเพิ่ม 30% ให้กับต้นทุน สำหรับการผลิตปริมาณสูง45μmเป็นขั้นต่ำในทางปฏิบัติ
Q2: การเคลือบตามลำดับแตกต่างจากการเคลือบมาตรฐานสำหรับ HDI อย่างไร
ตอบ: พันธะการเคลือบมาตรฐานทุกชั้นในขั้นตอนเดียว (ใช้สำหรับ PCB 4-6 ชั้น) การเคลือบแบบต่อเนื่องสร้างบอร์ด HDI ใน 2–4 เลเยอร์“ สแต็คย่อย” (เช่น 2+2+2+2 สำหรับ HDI 8 ชั้น) จากนั้นผูกมัดกลุ่มย่อย สิ่งนี้จะช่วยลดการเยื้องศูนย์ของชั้น (±3μmเทียบกับ±10μm) แต่เพิ่ม 1-2 วันในการเป็นผู้นำ
Q3: HDI PCB สามารถประดิษฐ์ด้วยการประสานแบบตะกั่วได้หรือไม่?
ตอบ: ใช่-แต่บัดกรีตะกั่ว (SN-AG-CU) มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า (217 ° C) กว่าประสานที่มีตะกั่ว (183 ° C) เพื่อป้องกันการปนเปื้อน:
A. ใช้วัสดุ TG สูง (TG ≥180° C) เพื่อทนต่ออุณหภูมิรีดกลับ
B.Preheat บอร์ด HDI ช้า (2 ° C/วินาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการกระแทกด้วยความร้อน
C. เพิ่มความร้อน VIAS ภายใต้ส่วนประกอบความร้อนสูง (เช่น BGAs) เพื่อกระจายความร้อน
Q4: เวลานำโดยทั่วไปสำหรับการผลิต HDI PCB คืออะไร?
ตอบ: สำหรับต้นแบบ (1–10 หน่วย) เวลานำคือ 5-7 วัน สำหรับการผลิตปริมาณต่ำ (100–1k หน่วย), 10-14 วัน สำหรับปริมาณสูง (10k+ หน่วย), 14–21 วัน LT Circuit เสนอบริการเร่งด่วน (3-5 วันสำหรับต้นแบบ) สำหรับโครงการเร่งด่วน
Q5: ค่าการผลิต HDI PCB ราคาเท่าไหร่เมื่อเทียบกับ PCB มาตรฐาน?
ตอบ: HDI PCBs ราคา 2.5–4x มากกว่า PCB มาตรฐาน ตัวอย่างเช่น:
A.4-Layer Standard PCB: $ 5– $ 8/หน่วย
B.4-layer HDI PCB (45μm microvias): $ 15– $ 25/หน่วย
C.8-LAYER HDI PCB (Microvias ซ้อน): $ 30– $ 50/หน่วย
D. ค่าใช้จ่ายพรีเมี่ยมลดลงด้วยปริมาณ-HDI ระดับสูงสูง (100K+ หน่วย) ราคา 2 เท่ามากกว่า PCB มาตรฐาน
บทสรุป
การผลิต HDI PCB นั้นซับซ้อน แต่ความท้าทายทางเทคนิค - ข้อบกพร่องของ Microvia, การเยื้องศูนย์เลเยอร์, ความล้มเหลวของหน้ากากประสาน - ไม่สามารถผ่านพ้นไม่ได้ ด้วยการใช้โซลูชันที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว (การขุดเจาะเลเซอร์ UV, การจัดแนวแสง, การทำความสะอาดพลาสมา) และปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด (DFM เร็วมาตรฐานวัสดุ) ผู้ผลิตสามารถเพิ่มผลผลิตจาก 70% เป็น 95% หรือสูงกว่า
กุญแจสู่ความสำเร็จคือการร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญด้าน HDI เช่น LT Circuit - หนึ่งที่รวมความเชี่ยวชาญด้านเทคนิคอุปกรณ์ขั้นสูงและการมุ่งเน้นคุณภาพ ความสามารถในการแก้ไขปัญหาข้อบกพร่องเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันจะช่วยให้คุณประหยัดเวลาเงินและความยุ่งยาก
ในขณะที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงและเร็วขึ้น HDI PCBs จะยิ่งสำคัญยิ่งขึ้น การควบคุมความท้าทายในการประดิษฐ์ของพวกเขาในวันนี้จะทำให้คุณสามารถตอบสนองความต้องการของเทคโนโลยีในวันพรุ่งนี้-ตั้งแต่ 6G mmwave ไปจนถึงเครื่องแต่งตัวที่ขับเคลื่อนด้วย AI ด้วยโซลูชั่นที่เหมาะสมและพันธมิตรการประดิษฐ์ HDI ไม่จำเป็นต้องปวดหัว - มันอาจเป็นข้อได้เปรียบในการแข่งขัน
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
