Cartes de circuits imprimés à trous borgnes enterrésest devenu un opérateur clé dans-des domaines haut de gamme tels que la communication 5G, l'aérospatiale, l'électronique médicale, etc., grâce à ses principaux avantages consistant à "économiser de l'espace sur la carte, réduire les interférences de signal et améliorer l'intégration des circuits". Cependant, par rapport aux cartes de circuits imprimés à trous traversants traditionnels, la structure « non pénétrante » et les caractéristiques « d'interconnexion multicouche » des trous borgnes enterrés posent de multiples goulots d'étranglement techniques dans leur traitement, et les écarts de précision dans chaque lien peuvent directement conduire à une défaillance du produit.
1, La cause profonde des difficultés de traitement
La difficulté des circuits imprimés à trous borgnes enterrés réside dans son exigence de « précision des dimensions spatiales ». Les trous borgnes et les trous enterrés brisent la logique simple des trous traversants traditionnels pénétrant dans l'ensemble de la carte, nécessitant une interconnexion précise à des profondeurs et des emplacements spécifiques au sein d'un substrat d'épaisseur limitée, tout en prenant également en compte la synergie des circuits multicouches. Cette structure pose deux défis principaux : premièrement, la difficulté du contrôle de la profondeur - la profondeur de forage des trous borgnes doit être adaptée avec précision à la distance entre la surface et la couche interne cible, et des écarts au-delà d'une plage raisonnable peuvent conduire à "ne pas pénétrer" ou à "pénétrer la couche interne" ; Le deuxième est le problème de l'alignement intercouche -. Le traitement des trous enterrés nécessite le croisement de plusieurs substrats internes, et les différences de taux de retrait et de décalage de référence de positionnement du substrat stratifié peuvent entraîner un mauvais alignement des trous enterrés avec les plages de soudure internes, conduisant finalement à des circuits ouverts ou à des courts-circuits.
2, Percée des difficultés dans les processus de base
(1) Processus de forage :
Le forage est la « première bouée de sauvetage » du traitement des trous borgnes enfouis, et sa précision détermine directement l'effet d'interconnexion ultérieur. Elle se heurte principalement à trois difficultés majeures :
Difficulté à contrôler la profondeur des trous borgnes : le forage traditionnel-de trous traversants nécessite uniquement de "percer à travers le substrat", tandis que les trous borgnes nécessitent un contrôle strict de la profondeur de forage. D'une part, « l'effet de rebond » de la rotation à grande vitesse de l'aiguille de forage peut conduire à un écart de profondeur réel, en particulier lorsque le matériau du substrat est un matériau à haute fréquence -, la faible rigidité du matériau est plus susceptible d'exacerber les vibrations de l'aiguille de forage ; D'autre part, l'épaisseur inégale des substrats multi-couches peut entraîner des écarts entre la profondeur de forage réelle et la profondeur théorique, ce qui peut pénétrer directement dans le circuit interne et endommager la structure interne du substrat.
Difficulté à aligner le « forage secondaire » des trous enterrés : Le traitement des trous enterrés adopte généralement le processus consistant à « percer d'abord la couche interne des trous enterrés, puis laminer et enfin percer la couche externe des trous borgnes », parmi lesquels « l'alignement de la couche interne des trous enterrés avec la couche externe des trous borgnes » est la clé. En raison du retrait thermique du substrat pendant le processus de stratification, s'il y a un écart entre la référence de positionnement des trous enterrés internes et la référence des trous borgnes externes, cela risque fort de provoquer un « désalignement des trous ». Lorsque le déplacement dépasse une plage raisonnable, la zone de chevauchement entre le trou borgne extérieur et le trou enterré intérieur sera considérablement réduite, ce qui entraînera une mauvaise transmission du courant et même un circuit ouvert.
Le problème de la « perte des broches de forage » dans le traitement des micro-trous borgnes : avec l'augmentation de la densité des cartes de circuits imprimés, l'application des micro-trous borgnes est de plus en plus répandue. Cependant, la rigidité des micro-perceuses est extrêmement mauvaise et une « rupture des broches » ou une « usure » sont susceptibles de se produire pendant le traitement. D'une part, le « rapport longueur/diamètre » des aiguilles de micro-foret est généralement élevé et elles sont sujettes à une « déformation par flexion » lors d'une rotation à grande vitesse-, ce qui entraîne une rugosité excessive de la paroi du trou ; D'un autre côté, le tranchant des aiguilles de micro-forage s'use rapidement et doit être remplacé fréquemment, ce qui non seulement augmente les coûts mais peut également entraîner des « scories de forage » résiduelles au fond du trou en raison de « l'incapacité de remplacer les aiguilles de forage usées en temps opportun », affectant la qualité du revêtement ultérieur.
(2) Processus de revêtement :
La « structure non pénétrante » des trous borgnes enterrés entraîne « des difficultés d'échange de solution » pendant le processus de revêtement et est sujette à « l'absence de cuivre sur la paroi du trou » ou à une « épaisseur de revêtement inégale ». Les principales difficultés se traduisent par :
Le problème des « bulles résiduelles » au fond des trous borgnes : Le dépôt chimique de cuivre est le processus principal pour obtenir la conductivité sur la paroi du trou. Le substrat doit être immergé dans une solution de dépôt de cuivre pour déposer une fine couche de cuivre sur la surface de la paroi du trou. Cependant, « l'extrémité fermée » des trous borgnes est sujette à l'air résiduel, formant des « bulles » qui empêchent la zone d'entrer en contact avec la solution de cuivre, ce qui entraîne finalement « l'absence de cuivre au fond du trou ». Surtout lorsque le diamètre et la profondeur des trous borgnes sont plus petits et plus profonds, il est plus difficile pour les bulles d'être expulsées. Si elle n'est pas traitée à temps, cela conduira directement à un circuit ouvert dans le circuit.
Difficulté de mise à jour de la solution à l'intérieur du trou enterré : Le trou enterré est situé à l'intérieur du substrat, et après laminage, il existe un risque élevé de « résidus de film semi-durci » ou de « scories de forage » résiduels à l'intérieur du trou. Si le pré-traitement n'est pas minutieux, cela affectera l'adhérence du revêtement. Dans le même temps, pendant le processus de galvanoplastie du cuivre, l'électrolyte dans le trou enterré s'écoule lentement, ce qui entraîne une concentration d'ions cuivre plus faible dans le trou que sur la surface de la plaque, formant finalement un phénomène de « revêtement mince sur la paroi du trou et revêtement épais sur la surface de la plaque », qui ne peut pas répondre aux exigences de transport de courant et est sujet à « une surchauffe et une brûlure » après une utilisation à long terme-.
Le problème de « l'étape de revêtement » dans les micro-trous borgnes : la jonction entre « l'ouverture du trou » et la « surface de la plaque » des micro-trous borgnes est susceptible de former des « étapes de revêtement » - en raison de la densité de courant plus élevée au bord de l'ouverture du trou par rapport à la paroi du trou, une « accumulation de revêtement de bord » peut se produire pendant la galvanoplastie, ce qui fait que la hauteur des marches dépasse la plage raisonnable. Ce type d'étape affecte non seulement le revêtement de la couche de masque de soudure suivante, mais peut également provoquer une soudure inégale lors du brasage ultérieur, conduisant à un brasage virtuel.
(3) Processus laminé :
La superposition est le processus de pressage du « substrat intérieur avec des trous enterrés percés » et de la « feuille semi-durcie » en un seul, et sa difficulté réside dans « le contrôle du taux de retrait du substrat » et « l'évitement de la déformation des trous enterrés » :
Le retrait du laminage entraîne un « déplacement des trous » : pendant le processus de laminage, le substrat doit être maintenu dans un environnement à haute température et haute pression pendant une certaine période de temps, et la feuille semi-durcie de résine époxy subira un « écoulement » et un « retrait de durcissement ». Si le matériau du substrat intérieur ne correspond pas au taux de retrait de la feuille semi-durcie, le substrat stratifié se déformera, entraînant le déplacement des trous enterrés. Lorsque le gauchissement du substrat dépasse la plage standard, l'écart d'alignement entre les trous enterrés et les trous borgnes extérieurs dépassera directement les exigences de l'industrie, affectant la fonctionnalité du circuit.
Le problème du « blocage du flux de colle » dans les trous enterrés : les films semi-durcis produiront un « flux de colle » pendant le laminage, et si la quantité de flux de colle est trop importante, les trous enterrés seront bloqués par la résine ; Si la quantité de flux d'adhésif est trop faible, elle ne pourra pas combler les espaces entre les substrats internes, ce qui entraînera une liaison intercouche insuffisante. Lorsque le trou enterré est bloqué dans une certaine mesure par de la résine, le cuivre ne peut pas remplir le trou lors de la galvanoplastie ultérieure, ce qui entraîne une défaillance de conductivité.
Difficulté à contrôler « l'uniformité de l'épaisseur » des substrats multi-couches : les cartes PCB à trous borgnes enterrés sont généralement des structures multi-couches, et lors du laminage, il est nécessaire de s'assurer que l'écart d'épaisseur de chaque couche se situe dans une plage raisonnable. Mais si la différence d'épaisseur de la feuille de cuivre interne et l'ordre d'empilement des feuilles semi-durcies ne sont pas raisonnables, cela conduira à une « épaisseur locale trop épaisse » ou « trop fine » du substrat stratifié. Par exemple, s'il y a trop d'empilement de films semi-durcis dans une certaine zone, l'épaisseur s'écartera de la valeur définie et la vitesse d'avance de l'aiguille de forage devra être ajustée lors du perçage ultérieur, ce qui peut facilement conduire à une profondeur de trou borgne dépassant la norme.
Difficulté à faire face à la direction
En réponse aux difficultés ci-dessus, l’industrie a développé une série de solutions techniques, centrées sur le « contrôle de précision » et « l’amélioration de l’efficacité » :
Processus de forage : l'adoption d'une technologie composite de « forage laser + forage mécanique » - le forage laser permet d'obtenir un traitement précis de micro-trous borgnes, avec un écart de profondeur contrôlé dans une très petite plage et aucun problème d'usure de l'aiguille de forage ; Le forage mécanique est utilisé pour les trous enterrés de plus grand diamètre, associé à un « système de positionnement visuel CCD », qui peut-corriger en temps réel l'écart de position du trou après laminage, améliorant ainsi considérablement la précision de l'alignement.
Processus de revêtement : introduction de la technologie de « galvanoplastie pulsée », en ajustant périodiquement la densité de courant, favorisant le flux d'électrolyte dans le trou enterré, améliorant considérablement l'uniformité de l'épaisseur du revêtement sur la paroi du trou ; En réponse au problème des bulles dans les trous borgnes, un équipement de « dépôt chimique de cuivre sous vide » est utilisé pour évacuer les bulles à l'intérieur du trou dans un environnement de pression négative, améliorant ainsi considérablement la couverture du dépôt de cuivre.
Processus de stratification : développer un "film semi-durci à faible retrait", combiné à un "processus de laminage étape-par-étape", pour contrôler le gauchissement du substrat à un niveau extrêmement faible ; Dans le même temps, le « logiciel de simulation de débit » est utilisé pour calculer à l’avance le débit de la feuille semi-durcie afin d’éviter le blocage des trous enterrés.