當(dāng)今的電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出明顯的微型化趨勢。元器件變得越來越小，這也對安裝元器件的電路板設(shè)計提出了新的要求。IPC正在制定Ultra HDI電路板的標(biāo)準(zhǔn)，NCAB與這個進(jìn)程強綁定，預(yù)計2023年即可具備向客戶供應(yīng)此類電路板的能力。

越來越多的電子產(chǎn)品都出現(xiàn)了微型化趨勢。例如，就目前BGA（球柵陣列）來說，電路板上的導(dǎo)體寬度和間距都必須極其微小，才能用于比HDI（高密度互連）電路板密度更高的設(shè)計。HDI電路板的介質(zhì)厚度和絕緣間距最小為50um，這些以往被認(rèn)為是極高密度的設(shè)計。

NCAB集團(tuán)技術(shù)總監(jiān)Jan Pedersen解釋說，“這些高度微型化的組件，已被用于5G電信技術(shù)、傳感器和手機主要制造商的高端智能手機等領(lǐng)域，其影響正擴(kuò)散至其他領(lǐng)域。NCAB集團(tuán)每天都會收到有關(guān)電路板的咨詢，詢問如何設(shè)計導(dǎo)體寬度和絕緣間距比HDI更小的印刷電路板。其涉及的有關(guān)領(lǐng)域有醫(yī)療技術(shù)和汽車行業(yè)等?！?/p>

什么是Ultra HDI PCB?

符合Ultra HDI定義的電路板必須具備以下條件：

導(dǎo)體寬度和絕緣間距小于50um

介質(zhì)厚度小于50um

微孔直徑小于75um

產(chǎn)品特性超過現(xiàn)行IPC 2226 C級標(biāo)準(zhǔn)

Ultra HDI缺乏統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

問題在于，對于Ultra HDI電路板的設(shè)計及必須達(dá)到的性能與品質(zhì)要求，缺乏相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，負(fù)責(zé)制造Ultra HDI的廠商已經(jīng)在早期階段就與APPLE、Intel、Samsung等頭部企業(yè)達(dá)成合作，這些企業(yè)投入巨資建造相關(guān)工廠，其他廠商就很難在該項技術(shù)上有所突破。

Ultra HDI PCB定義為導(dǎo)體寬度、絕緣間距及介質(zhì)厚度小于50um，微孔直徑小于75um，且特性超過現(xiàn)行IPC 2226 C級標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品

其他廠商縱然能制造介質(zhì)厚度和絕緣間距小于50um的PCB，但可能無法攻破目前需要的極小間距，比如20-25um。為了解決這個問題并制定適當(dāng)、周全的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，IPC為這項新型技術(shù)（最終命名為Ultra HDI）成立了工作組，由Jan Pedersen擔(dān)任主席。

Jan Pedersen表示，“在我擔(dān)任IPC醫(yī)療委員會主席期間，我們曾討論過新要求和新參數(shù)的問題。這些討論逐漸演變，最終成立了這個工作組。過去三年中，工作組一直致力于為現(xiàn)命名為Ultra HDI電路板的產(chǎn)品制定新的IPC標(biāo)準(zhǔn)。我們已完成一份文件，可作為此類電路板建立設(shè)計和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的指引?！?/p>

必要的巨額投資

Ultra HDI PCB定義為導(dǎo)體寬度、絕緣間距及介質(zhì)厚度小于50um，微孔直徑小于75um，且特性超過現(xiàn)行IPC 2226 C級標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。工廠需要完成大量升級，才能夠制造Ultra HDI電路板，因此必須對制造階段的設(shè)備和工藝進(jìn)行投資。

這是個“先有雞還是先有蛋”的問題。顯然，工廠無法生產(chǎn)客戶都不知道如何設(shè)計的產(chǎn)品，而客戶則無法訂購PCB工廠不能制造的部件。為了讓工廠能夠建立產(chǎn)能，首先需要制定相應(yīng)的PCB標(biāo)準(zhǔn)，以此作為制造的基礎(chǔ)。IPC工作組將在秋季發(fā)布此類電路板的指導(dǎo)意見，行業(yè)將以該指引作為共同的標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)圖，指導(dǎo)行業(yè)工作。

為工廠提供技術(shù)支持

Jan Pedersen表示，“NCAB的內(nèi)部技術(shù)理事會成立了一個特別小組，努力支持合作工廠建立產(chǎn)能以滿足Ultra HDI的要求。一個重要的方法是所謂mSAP（改造半加成工藝），即在初始的薄鍍層上鍍加銅料，而非在厚鍍層上蝕除銅料。這種工藝也更有利于環(huán)境，因為可減少銅用量。部分工廠已經(jīng)能夠在某種程度上做到這一點?！?/p>

微型化程度上升，還要求圖樣能夠以足夠高的精度轉(zhuǎn)移至電路板。工廠必須具備先進(jìn)的所謂“LDI設(shè)備”（激光直接成像）。而且，環(huán)境必須極端清潔，避免污染和塵埃，而這需要大量投資。測試工藝和自動光學(xué)檢測（AOI）設(shè)備也需要更新，來檢測和避免潛在的電路板瑕疵。另外，必須關(guān)注鍍銅過程中的設(shè)備和化學(xué)反應(yīng)。微型化還要求材料更加清潔和勻質(zhì)。

Jan Pedersen解釋說，“因為我擔(dān)任IPC工作組的主席，因而深入了解Ultra HDI帶來的挑戰(zhàn)。這當(dāng)然有利于NCAB為工廠提供技術(shù)支持。目前，我們的合作工廠，特別是中國境內(nèi)的工廠正全力增強自身能力。我們預(yù)期，這些工廠將在2023年開始交付Ultra HDI電路板?！?/p>

制造Ultra HDI電路板所需的升級

制造Ultra HDI電路板的PCB工廠，需要滿足設(shè)備及制造環(huán)境方面的更嚴(yán)格要求

先進(jìn)的LDI設(shè)備

極端潔凈的環(huán)境

更細(xì)致的測試

最新自動光學(xué)檢測設(shè)備

最新的鍍銅設(shè)備和化學(xué)工藝

諸如mSAP等新方法

更清潔、更勻質(zhì)的新材料

審核編輯 黃昊宇