Hiểu được sự khác biệt cốt lõi giữa lỗ xuyên, lỗ mù và lỗ chôn là điều kiện tiên quyết cốt lõi để giải quyết vấn đề năng suất thấp của các tấm lỗ chôn mù. Cả ba hoàn toàn khác nhau về định nghĩa cấu trúc, đường dẫn quy trình và các kịch bản áp dụng, trực tiếp xác định độ phức tạp trong sản xuất và hiệu suất năng suất của bảng mạch in.
Sự khác biệt trong định nghĩa cốt lõi của ba loại lỗ
Xuyên lỗ: Khoan trực tiếp từ lớp trên cùng đến lớp dưới cùng của PCB, xuyên qua hoàn toàn toàn bộ độ dày của bảng và có thể nhìn thấy sự tồn tại của lỗ này ở tất cả các lớp. Đây là dạng xuyên lỗ cơ bản nhất trong PCB.
Lỗ mù: được khoan vào bề mặt trên hoặc dưới của PCB, chỉ kết nối lớp bề mặt với một lớp bên trong được chỉ định, không xuyên qua toàn bộ bảng và không thể nhìn thấy lỗ từ phía bên kia của bảng.
Lỗ chôn: ẩn hoàn toàn bên trong PCB, chỉ kết nối hệ thống dây điện giữa hai hoặc nhiều lớp bên trong, không mở rộng ra bất kỳ bề mặt nào của bảng và sự hiện diện của các lỗ là hoàn toàn không nhìn thấy được từ bề mặt bảng.
Sự khác biệt trong quy trình và thủ tục sản xuất
| chiều so sánh | xuyên qua lỗ | lỗ mù | Chôn qua |
|---|---|---|---|
| Phương pháp khoan | Khoan cơ học thông thường, khoan toàn bộ bảng trong một lần | Khoan laser UV thường được sử dụng để kiểm soát chính xác độ sâu khoan | Khoan cơ khí, gia công trên các bo mạch lõi độc lập trước khi cán màng |
| Thời gian xử lý | Sau khi hoàn thành tất cả các quá trình cán, hãy khoan lỗ và mạ điện chúng cùng một lúc | Sau khi quá trình nén lớp tương ứng hoàn tất, khoan lỗ vào trong từ bề mặt bên ngoài | Trong giai đoạn sản xuất bo mạch lõi bên trong, sau khi hoàn thiện mạch điện, việc khoan và mạ điện được thực hiện trước, sau đó là cán màng. |
| Độ phức tạp của quy trình | Chỉ 1 lần khoan và 1 lần mạ điện, với quy trình tối giản | Khi đơn hàng HDI tăng lên, mỗi đơn hàng bổ sung sẽ dẫn đến một quy trình khoan và mạ điện bổ sung bằng laser | Việc khoan và mạ điện phải được hoàn thành riêng biệt trước khi ép từng bảng lõi bên trong và phải tiến hành xử lý phân đoạn |
| Độ khó phù hợp | Không có yêu cầu căn chỉnh sâu, rủi ro lệch giữa các lớp cực kỳ thấp | Cần phải căn chỉnh chính xác với mục tiêu bên trong và sau nhiều lần nén, hiện tượng sưng tấy và co rút tích tụ có thể dễ dàng dẫn đến sai lệch lỗ chân lông | Chỉ được xử lý trong bo mạch lõi độc lập, độ khó căn chỉnh thấp hơn lỗ mù, nhưng dung sai tổng thể sẽ tăng lên sau khi nén nhiều giai đoạn |
Sự khác biệt về không gian nối dây và hiệu suất
Xuyên lỗ: Một lỗ chiếm không gian nối dây của tất cả các lớp. Khi khoảng cách chân cắm trong khu vực BGA nhỏ hơn 0,8mm thì khó có thể hoàn thành việc quạt ra ngoài và thiết kế mật độ cao sẽ gây lãng phí nghiêm trọng diện tích lớp bên trong.
Lỗ mù: Nó chỉ chiếm không gian trên bề mặt và lớp bên trong tương ứng, đồng thời có thể khoan trực tiếp trên các miếng BGA (thông qua quy trình tạo lỗ), hỗ trợ các chip mật độ cao với bước 0,5mm hoặc thậm chí 0,4mm, giải phóng đáng kể không gian nối dây trên bề mặt.
Lỗ chôn: Nó hoàn toàn không chiếm bất kỳ không gian bề mặt nào và lớp bên trong có mức độ tự do cao nhất trong hệ thống dây điện. Nó có thể tiếp tục nối dây bên trên và bên dưới lỗ chôn và là cấu trúc cốt lõi để đạt được mật độ tối đa trong các bảng HDI bậc cao.
Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến năng suất thấp của tấm lỗ chôn mù
Phần lớn các tấm lỗ chôn mù có tỷ lệ chảy dưới 85% là do sự mất kết nối giữa thiết kế và chế tạo do sự khác biệt về đặc tính quy trình của ba loại lỗ:
Tỷ lệ khung hình quá mức: Sử dụng mù quáng các micropores không chuẩn dưới 0,1mm trong quá trình thiết kế, với tỷ lệ độ dày điện môi và kích thước lỗ vượt quá ngưỡng an toàn của ngành là 2:1, độ dày lớp đồng ở đáy lỗ trong quá trình mạ điện và nguy cơ đứt mạch cao sau sốc nhiệt.
Khiếm khuyết về phân lớp và căn chỉnh: Sau nhiều lần ép, không có bù động cho sự giãn nở và co lại của bảng, độ dịch chuyển của lỗ vượt quá ± 0,03mm và miếng hàn hình khuyên nhỏ hơn 50 μm theo yêu cầu của tiêu chuẩn IPC, dẫn đến phế liệu mạch hở hàng loạt.
Thiếu kiểm soát quy trình: Các nhà máy nhỏ bỏ qua quy trình loại bỏ cặn plasma, dẫn đến cặn nhựa còn sót lại trong các lỗ sau khi khoan bằng laser. Độ bám dính của lớp mạ đồng không đủ, sau khi sử dụng lâu dài, lớp đồng sẽ bong ra và hở ra, trực tiếp làm tăng tỷ lệ khuyết tật lên 25%.
Quá trình mạ điện không nhất quán: Mạ điện DC thông thường không thể xuyên sâu vào đáy lỗ mù và độ dày đồng ở đáy lỗ nhỏ hơn 10 μ m. Sau khi bật nguồn và sưởi ấm trong thời gian dài, điện trở lỗ tăng lên và mạch bị đứt. Các nhà sản xuất không có thiết bị mạ điện xung khó duy trì năng suất ổn định.
Kế hoạch thực hiện nhằm cải thiện nhanh chóng tỷ suất lợi nhuận
Các thông số lỗ mù được tiêu chuẩn hóa: Các lỗ mù TOP-L2 và BOT-L3 được chọn thống nhất với khẩu độ laser 0,15mm, độ dày trung bình cố định 0,12mm, tỷ lệ khung hình được kiểm soát trong phạm vi 1,2:1 và các lỗ vi mô không chuẩn dưới 0,1mm đều bị loại bỏ.
Tối ưu hóa cấu trúc xếp chồng: sử dụng cách xếp chồng phổ biến TOP-GND-PWR-BOTTOM, đặt lưới đồng vào vùng trống của lớp bên trong để cân bằng mật độ đồng và sử dụng các tấm bán bảo dưỡng bằng keo lưu lượng thấp trong khu vực lỗ chôn để tránh tràn nhựa và tắc nghẽn các lỗ trong quá trình cán màng.
Xóa các lỗ mù thừa: Thay thế các lỗ mù bằng các lỗ mù mảng cho mạng nguồn và mặt đất, đồng thời chỉ giữ lại các lỗ mù cho tín hiệu vi sai tốc độ cao, có thể giảm 30% số lượng lỗ mù, đồng thời giảm chi phí xử lý và rủi ro xử lý.
Xác minh trước DFM: Hoàn thành tính toán tỷ lệ độ sâu và đường kính của các lỗ chôn mù trên toàn bộ bảng trước khi đúc, chặn trước các vị trí lỗ quá mức và tránh chỉ phát hiện ra các lỗi hàng loạt sau khi toàn bộ bảng được đưa vào sản xuất.