Что такое сборная доска?

Что такое сборная плата?

Сборная плата — это печатная плата, состоящая из нескольких слоев.

Использование сборных подложек позволяет использовать высокоплотные подложки на небольшой площади, что позволяет создавать многофункциональные продукты даже для небольших устройств. Сборные подложки состоят из слоев проводников и слоев изоляторов, уложенных друг на друга, с лазерным сверлением и обработкой проводов для проникновения в слои, что позволяет получать сложные подложки на небольшой площади.

Появление сборных подложек

С ростом плотности подложек становится все сложнее иметь дело с текущей структурой via-hole в одиночку. Развитие сотовых телефонов привело к спросу на более легкие, меньшие и компактные подложки, и подложки, которые могут справиться с этими требованиями, стали необходимыми. Платы для наращивания начали появляться около 2000 года и продолжают существовать по сей день.

Как следует из названия «наращивание», оно относится к печатной плате с множеством слоев, наложенных друг на друга. Обычно многослойная плата может быть наращена до одного слоя, но поскольку она наращивается много раз, количество процессов увеличивается, а это означает, что она стоит дороже. Однако использование этого метода набирает обороты из-за его способности сокращать неиспользуемое пространство и делать небольшие отверстия с помощью лазера.

Причина 1: сокращение неиспользуемого пространства

При использовании отверстий для соединения других слоев на многослойной плате, проводка не может быть выполнена за пределами соединительного слоя из-за переходных отверстий. Поэтому эффективность проводки не будет улучшена, даже если используется многослойная плата.

Причина 2: небольшие отверстия можно просверлить лазером

Достижения в области оборудования сделали возможным сверление меньших отверстий на более высоких скоростях с помощью лазеров, чем с помощью дрелей. При сверлении с помощью дрели отверстие проникнет в нижележащий слой. С другой стороны, с помощью лазеров можно сверлить отверстия в смоле и останавливать процесс на меди, в зависимости от сочетания условий. Поэтому, повторяя процесс сверления отверстий с помощью лазера, нанесения покрытия, а затем наращивания следующего слоя и обработки его лазером (наращивание), можно эффективно использовать площадь отверстий и получить высокую плотность.

Используя наращиваемые подложки, можно использовать высокоплотные подложки на небольшой площади, что позволяет создавать многофункциональные изделия даже для небольших устройств. Можно получать сложные подложки на небольших площадях.

Применение наращиваемых подложек

Подложки для наращивания широко используются в небольших, легких электронных устройствах. Когда подложки для наращивания впервые были коммерциализированы, они использовались в ПК и сотовых телефонах. Сегодня они используются в небольших измерительных приборах и устройствах IoT, таких как интеллектуальные счетчики, модули цифровых камер и периферийные устройства ПК.

Точность сверления и других операций в процессе производства плат для наращивания имеет установленный стандарт, и необходимо выбрать, какой именно уровень точности запрашивать при запросе на создание платы для наращивания.

Процесс наращивания подложки

В этом разделе описывается процесс производства наращиваемых плат. Процесс производства наращиваемых подложек включает формирование слоя изолятора, обработку переходов, удаление пятен и металлизацию переходов. Каждый из этих процессов описан ниже.

Формирование наращиваемого слоя

Изоляционный слой наносится поверх печатной платы. В некоторых случаях используется препрег, жесткий материал, в то время как в других случаях используется пленка. Препрег часто используется для цифровых камер, смартфонов и корпусов полупроводников.

Обработка отверстий

Это процесс сверления отверстий, называемых переходными отверстиями, в изолирующем слое между подложками. В настоящее время отверстия обычно сверлятся с помощью лазеров.

Используются различные типы и длины волн лазеров, включая углекислый газ и UV-YAG. Углекислотные лазеры имеют большую длину волны (инфракрасную) и обычно используются в цифровых камерах и смартфонах, в то время как UV-YAG лазеры имеют короткую длину волны (ультрафиолетовую) и используются в областях с высокой плотностью, таких как подложки полупроводниковых корпусов.

Удаление остатков смолы (Desmear)

Остаток, образующийся при лазерной обработке, называется smear. Остатки смолы не могут быть соединены, поэтому их необходимо удалить.

Этот процесс называется очисткой. Если грязь останется на подложке для наращивания, это приведет к плохим соединениям и т. д., поэтому ее необходимо удалить в обязательном порядке. Для удаления грязи необходимо использовать сильный химикат (перманганат калия). Однако современные высокоскоростные смолы могут не удалить грязь самостоятельно, поэтому в сочетании с процессом удаления можно использовать плазму или другие методы.

Плавливание на переходных отверстиях

Плавливание переходных отверстий используется для соединения цепей между подложками с изоляторами между ними. Поскольку покрытие выполняется на небольших отверстиях, необходимо предотвратить попадание пузырьков воздуха.

Названия переходных отверстий на платах для наращивания

Названия различаются в зависимости от расположения и структуры отверстий, поэтому ниже приведено краткое объяснение.

Шахматные переходные отверстия

Это метод смещения положения переходных отверстий в виде лестницы.

Сложенные переходные отверстия

Одно переходное отверстие накладывается поверх другого переходного отверстия. Переходное отверстие, которое перекрывает все слои, называется полнослоевым переходным отверстием.

Материалы подложки для наращивания

В настоящее время распространены два типа материалов: стеклоткань, которая является тем же материалом, что и обычные подложки, и пленка, которая в основном используется для корпусов. Оглядываясь назад, можно сказать, что использовались различные материалы, которые кратко описаны ниже.

Первоначально наращиваемые подложки появились, когда IBM разработала технологию для поддержки монтажа больших компьютерных перевернутых чипов для своей линейки продуктов. В процессе были проведены различные исследования.

В результате мы приняли метод экспонирования и проявления с использованием смолы УФ-отверждения, известной как фотосфера. Это имело то преимущество, что переходные отверстия могли быть сформированы в партии. Поскольку требовалась толщина межслоевого слоя, мы разработали и массово произвели продукт на основе резиста припоя для наливных установок, который может получать толщину пленки. Как и в случае с резистом припоя, изолирующий слой был сформирован путем нанесения, экспонирования и проявления с последующим окончательным отверждением под воздействием тепла.

После этого осаждается химическая медь и выполняется электролитическое меднение для формирования слоя за слоем. Кроме того, химическое меднение трудно достичь прочности на отрыв из-за смолы, которая вызывает фотополимеризацию, и очень сложно контролировать условия. Кроме того, процесс разработки требовал растворителя и подчинялся различным правилам, поэтому нельзя сказать, что это технология, которая будет широко использоваться.

Впоследствии метод формирования микроотверстий был изменен с оптического формирования на лазерную обработку, поскольку скорость обработки отверстий увеличилась в десятки раз из-за значительной эволюции оборудования для лазерной обработки. В то время была принята RCC (Resin Coated Copper Foil: медная фольга со смолой). Это термореактивная смола, которая покрывается поверх медной фольги и находится в том же полуотвержденном состоянии, что и препрег.

Поэтому ее преимущество заключается в том, что можно использовать процесс ламинирования, который является тем же процессом, который используется для обычных подложек. Кроме того, поскольку прочность на отслаивание легко достигается, формирование отверстий светом было заменено лазерным формированием RCC.

Поскольку электронные устройства стали меньше и удобнее, использование наращиваемых подложек расширилось. В этом контексте требуется дальнейшее снижение затрат и надежность, которая может выдерживать высокую плотность.

Кроме того, значительные усовершенствования в технологии лазерной обработки сделали возможной обработку широко используемых материалов стеклотканью, что привело к значительному переходу на материалы со стеклотканью. К этому типу относятся сотовые телефоны, цифровые камеры и различные типы мобильных телефонов.

С другой стороны, в корпусировании БИС потребовалось высокоплотное многоэтапное наращивание в ответ на более плотные перевернутые кристаллы БИС. Чтобы удовлетворить спрос на несколько слоев и низкую толщину, требуются более тонкая межслойная толщина, меньшие переходные отверстия и плоские поверхности. Для удовлетворения этих требований были разработаны материалы пленочного типа.

Чтобы заполнить схему смолой, требуется вакуумный ламинатор, а также линия, предназначенная для уникального процесса, для нанесения химической меди на поверхность смолы. Это требует больших капиталовложений. В упаковочных приложениях он используется для крупномасштабных БИС микропроцессоров в смартфонах.