Plating Lantai dan Penuh Lubang di HDI PCB: Teknik Presisi untuk Desain Densitas Tinggi

PCB High-Density Interconnect (HDI) telah merevolusi elektronik dengan memungkinkan perangkat yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih kuat – mulai dari smartphone 5G hingga implan medis.Di jantung PCB canggih ini terletak dua proses manufaktur kritisTeknik-teknik ini memastikan vias kecil (hanya 50μm) dan jejak-jejak halus dalam desain HDI dapat diandalkan secara listrik, kuat secara mekanis,dan siap untuk menangani permintaan sinyal kecepatan tinggi.

Panduan ini mengeksplorasi cara kerja galvanisasi datar dan pengisian lubang, peran mereka dalam kinerja PCB HDI, teknik kunci, dan mengapa mereka sangat diperlukan untuk elektronik modern.Apakah Anda sedang merancang wearable kompak atau modul radar frekuensi tinggi, memahami proses ini sangat penting untuk mencapai PCB HDI yang dapat diandalkan dan berkinerja tinggi.

Hal-Hal Utama
1.Flat electroplating menciptakan lapisan tembaga seragam (ketebalan ± 5μm) di seluruh PCB HDI, memastikan impedansi yang konsisten (50Ω/100Ω) untuk sinyal kecepatan tinggi (25Gbps +).
2Penuh lubang (melalui bahan konduktif atau tidak konduktif) menghilangkan kantong udara di mikro, mengurangi kehilangan sinyal sebesar 30% dan meningkatkan konduktivitas panas sebesar 40%.
3Dibandingkan dengan plating tradisional, plating datar mengurangi kekasaran permukaan sebesar 50%, penting untuk meminimalkan attenuasi sinyal dalam desain frekuensi tinggi.
4Industri seperti aerospace, telekomunikasi, dan perangkat medis bergantung pada teknik ini untuk mencapai HDI PCB dengan pitch 0.4mm BGA dan 10.000+ vias per inci persegi.

Apa yang dimaksud dengan pemasangan elektrolit datar dan pengisian lubang pada PCB HDI?
PCB HDI membutuhkan komponen yang dikemas padat dan vias kecil untuk menghemat ruang, tetapi fitur ini menciptakan tantangan manufaktur yang unik.
Flat Electroplating: Sebuah proses electroplating khusus yang mendepositkan lapisan tembaga yang seragam di permukaan PCB dan ke dalam vias, memastikan halus, bahkan selesai dengan variasi ketebalan minimal.Hal ini sangat penting untuk menjaga impedansi yang terkontrol di jalur kecepatan tinggi.
2. Penuh lubang: Proses mengisi microvias (lubang kecil yang menghubungkan lapisan) dengan bahan konduktif atau tidak konduktif untuk menghilangkan kekosongan, meningkatkan kekuatan mekanik,dan meningkatkan kinerja termal dan listrik.

Mengapa PCB HDI Membutuhkan Proses Ini
PCB tradisional dengan vias besar (≥ 200μm) dapat menggunakan plating standar, tetapi desain HDI dengan microvias (50 ‰ 150 μm) menuntut presisi:
a. Integritas Sinyal: Sinyal berkecepatan tinggi (25Gbps+) sensitif terhadap keropos permukaan dan variasi impedansi, yang diminimalkan oleh galvanisasi datar.
b.Keandalan Mekanis: Via yang tidak diisi bertindak sebagai titik stres, berisiko retak selama siklus termal.
c. Pengelolaan termal: Via yang diisi mengangkut panas dari komponen panas (misalnya, transceiver 5G), menurunkan suhu operasi sebesar 15~20 °C.

Elektroplating datar: Mencapai Lapisan Tembaga Seragam
Plating plat memastikan ketebalan tembaga konsisten di seluruh PCB, bahkan di ruang sempit seperti melalui dinding dan di bawah komponen.

Cara Kerja Elektroplating Datar
1.Perlakuan pra: PCB dibersihkan untuk menghilangkan oksida, minyak, dan kontaminan, memastikan adhesi tembaga yang tepat. Ini termasuk micro-etching untuk menciptakan permukaan kasar untuk ikatan yang lebih baik.
2Pengaturan mandi elektrolit: PCB direndam dalam mandi elektrolit tembaga sulfat dengan aditif (leveler, brightener) yang mengendalikan deposisi tembaga.
3.Aplikasi arus: arus rendah, dikendalikan (1 ¢ 3 A / dm2) diterapkan, dengan PCB bertindak sebagai katode.deposit secara merata di permukaan dan ke dalam vias.
4Agen leveling: Aditif dalam elektrolit bermigrasi ke daerah arus tinggi (misalnya, tepi jejak), memperlambat deposisi tembaga di sana dan memastikan ketebalan yang seragam di seluruh papan.
Hasilnya: Perbedaan ketebalan tembaga ±5μm, dibandingkan dengan ±15μm dengan plating tradisional yang kritis untuk toleransi impedansi HDI yang ketat (±10%).

Manfaat dari Electroplating Flat dalam HDI PCB
1Impedansi terkontrol: Ketebalan tembaga yang seragam memastikan trace impedance tetap dalam spesifikasi desain (misalnya, 50Ω ± 5Ω untuk sinyal RF), mengurangi refleksi sinyal.
2.Reduksi Kerugian Sinyal: Permukaan halus (Ra < 0,5μm) meminimalkan kerugian efek kulit pada frekuensi tinggi (28GHz +), mengungguli plating tradisional (Ra 1 ¢ 2μm).
3.Meningkatkan kemampuan pengelasan: Permukaan datar memastikan pembentukan sendi pengelasan yang konsisten, penting untuk BGA dengan pitch 0,4 mm di mana bahkan variasi kecil dapat menyebabkan terbuka atau pendek.
4Keandalan yang ditingkatkan: Lapisan tembaga seragam tahan retak selama siklus termal (-40 °C hingga 125 °C), titik kegagalan yang umum pada PCB HDI.

Mengisi Lubang: Menghilangkan Kosong di Mikrovias
Mikrovia dalam PCB HDI (50-150 μm diameter) terlalu kecil untuk pelapis lubang tradisional, yang meninggalkan ruang kosong.Penuh lubang menyelesaikan ini dengan benar-benar mengisi vias dengan bahan konduktif atau nonkonduktif.

Jenis Teknik Pengisian Lubang

Mengapa Membungkus Lubang Penting
1.Menghilangkan Kosong: Kosong di vias menangkap udara, yang menyebabkan hilangnya sinyal (karena variasi konstanta dielektrik) dan hotspot termal.
2Kekuatan mekanik: Via yang diisi berfungsi sebagai pendukung struktural, mencegah penyimpangan PCB selama laminasi dan mengurangi tekanan pada sendi solder.
3Konduktivitas termal: Via konduktif yang diisi tembaga mentransfer panas 4 kali lebih baik daripada via yang tidak diisi, penting untuk komponen sensitif panas seperti modul 5G PA.
4.Pengumpulan yang disederhanakan: Via yang diisi dan dilapisi menciptakan permukaan datar, memungkinkan penempatan komponen yang halus (misalnya, pasif 0201).

Proses Mengisi Lubang
Untuk pengisian konduktif tembaga (paling umum dalam PCB HDI keandalan tinggi):
1.Melalui Persiapan: Mikrovias dibor (laser atau mekanis) dan dihapus untuk menghilangkan residu epoksi, memastikan adhesi tembaga.
2.Deposisi lapisan benih: Lapisan benih tembaga tipis (0,5μm) diterapkan melalui dinding untuk memungkinkan galvanisasi.
3. Elektroplating: Sebuah pulsa arus tinggi (510 A / dm2) diterapkan, menyebabkan tembaga untuk deposit lebih cepat di bagian bawah, mengisi dari dalam ke luar.
4Planarisasi: Tambaga berlebih di permukaan dihapus melalui polishing mekanik kimia (CMP), meninggalkan via yang diisi dan disaring dengan permukaan PCB.

Membandingkan Plating/Filling Tradisional vs HDI
Proses PCB tradisional berjuang dengan fitur HDI yang kecil, membuat plating plat dan pengisian lubang penting:

Aplikasi yang Memerlukan Elektroplating Flat dan Pengisian Lubang
Teknik-teknik ini sangat penting dalam industri di mana kinerja dan keandalan HDI PCB tidak dapat dinegosiasikan:
1. Telekomunikasi dan 5G
a.5G Base Station: HDI PCB dengan vias yang diisi tembaga dan plating datar menangani sinyal 28GHz/39GHz mmWave, memastikan kehilangan yang rendah dan throughput data yang tinggi (10Gbps+).
b.Smartphone: Smartphone 5G menggunakan PCB HDI lapisan 6-8 dengan BGA pitch 0,4 mm, bergantung pada proses ini untuk menyesuaikan modem, antena, dan prosesor dalam desain ramping.
Contoh: PCB utama smartphone 5G terkemuka menggunakan 2.000+ microvias yang diisi tembaga dan jejak elektroli yang datar, memungkinkan kecepatan download 4Gbps di perangkat dengan ketebalan 7,5 mm.

2. Perangkat medis
a. Dapat ditanamkan: Penggerak jantung dan neurostimulator menggunakan PCB HDI biocompatible (ISO 10993) dengan vias yang diisi epoksi, memastikan keandalan dalam cairan tubuh dan mengurangi ukuran sebesar 40% dibandingkan dengan PCB tradisional.
b. Peralatan Diagnostik: Analis darah portabel menggunakan HDI PCB berlapis datar untuk menghubungkan sensor dan prosesor kecil, dengan vias yang diisi mencegah masuknya cairan.

3. Aerospace dan Pertahanan
a.Satellite Payload: HDI PCB dengan vias yang diisi tembaga tahan radiasi dan suhu ekstrim (-55°C sampai 125°C),dengan plating datar yang memastikan integritas sinyal yang stabil untuk komunikasi antar satelit.
b.Radio Militer: PCB HDI ruggedized menggunakan proses ini untuk mencapai kinerja frekuensi tinggi (18GHz) dalam kandang yang kompak dan tahan guncangan.

4. Elektronik Industri
a.ADAS otomotif: PCB HDI dalam sistem radar dan LiDAR bergantung pada vias yang diisi untuk ketahanan getaran (20G+) dan plating datar untuk integritas sinyal 77GHz, penting untuk menghindari tabrakan.
b.Robotik: Kontroler lengan robot kompak menggunakan PCB HDI dengan komponen pitch 0,2 mm, yang dimungkinkan oleh galvanisasi datar dan pengisian lubang untuk mengurangi ukuran dan meningkatkan waktu respons.

Tantangan dan Solusi dalam HDI Plating/Filling
Sementara proses ini memungkinkan inovasi HDI, mereka datang dengan tantangan yang unik:

Pertanyaan Umum
T: Apa saluran terkecil yang dapat diisi dengan teknik ini?
A: Mikrovia yang dibor dengan laser sebesar 50μm dapat diisi dengan tepercaya dengan tembaga atau epoksi, meskipun 100μm lebih umum untuk manufaktur.

T: Apakah pengisian tidak konduktif (epoxy) dapat diandalkan seperti pengisian tembaga?
A: Untuk saluran sinyal, pengisian epoksi menawarkan kinerja mekanik dan termal yang baik dengan biaya yang lebih rendah.

T: Bagaimana galvanisasi datar mempengaruhi fleksibilitas PCB?
A: Plating plat menggunakan lapisan tembaga yang lebih tipis (1235μm) daripada plating tradisional, membuatnya cocok untuk PCB HDI fleksibel (misalnya, engsel telepon yang dapat dilipat) dengan fleksibilitas yang lebih baik.

T: Berapa waktu lead khas untuk HDI PCB dengan proses ini?
A: 10-14 hari untuk prototipe, dibandingkan dengan 5-7 hari untuk PCB tradisional, karena langkah-langkah presisi dalam plating dan pengisian.

T: Apakah proses ini kompatibel dengan RoHS dan standar lingkungan lainnya?
A: Ya ∙ Lapisan tembaga dan pengisi epoksi menggunakan bahan bebas timbal, sesuai dengan standar RoHS, REACH, dan IPC-4552 untuk elektronik.

Kesimpulan
Plating datar dan pengisian lubang adalah pahlawan yang tidak dikenal dari manufaktur HDI PCB, memungkinkan miniaturisasi dan kinerja tinggi yang mendefinisikan elektronik modern.Dengan memastikan lapisan tembaga yang seragam, menghilangkan melalui kekosongan, dan menjaga integritas sinyal, proses ini memungkinkan untuk mengemas lebih banyak fungsionalitas ke dalam ruang yang lebih kecil, dari smartphone 5G hingga perangkat medis yang menyelamatkan nyawa.
Karena PCB HDI terus berkembang (dengan sub-50μm vias dan sinyal 112Gbps di cakrawala), plating plat dan pengisian lubang akan menjadi lebih penting.Produsen dan desainer yang menguasai teknik ini akan tetap unggul di pasar di mana ukuran, kecepatan, dan keandalan adalah segalanya.
Pada akhirnya, proses presisi ini membuktikan bahwa detail terkecil dalam pembuatan PCB sering memiliki dampak terbesar pada perangkat yang kita andalkan setiap hari.