การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการลดต้นทุนสำหรับรูเจาะ PCB ด้วยเลเซอร์

การเจาะรูไมโครเวียบนแผงวงจรพิมพ์ด้วยเลเซอร์ไม่ใช่การอัปเกรดการผลิตที่คุณเลือกเพื่อความหรูหรา แต่เป็นวิธีการแก้ปัญหาเฉพาะด้านสำหรับปัญหาการเดินสายเฉพาะ และการเลือกใช้โดยไม่เข้าใจกฎการออกแบบที่เกี่ยวข้องจะนำไปสู่ราคาที่สูงกว่าที่คาดไว้ถึง 40% สัญญาณเตือน DFM ที่ทำให้การสร้างต้นแบบล่าช้า และความล้มเหลวในภาคสนามที่สืบย้อนไปถึงรูไมโครเวียที่ซ้อนกันซึ่งผ่านการทดสอบจากโรงงานทุกอย่างแล้ว คู่มือนี้เขียนขึ้นสำหรับนักออกแบบแผงวงจรพิมพ์และวิศวกรฮาร์ดแวร์ที่รู้จักไมโครเวียอยู่แล้วและต้องการกฎการออกแบบที่นำไปใช้ได้จริง ตัวแปรด้านต้นทุน ความเป็นจริงของเวิร์กโฟลว์ CAM และโหมดความล้มเหลว ไม่ใช่คู่มือเบื้องต้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ของเลเซอร์

รับการตรวจสอบ HDI DFM ฟรี

---

1) เมื่อใดที่การออกแบบ PCB ของคุณจำเป็นต้องใช้การเจาะด้วยเลเซอร์?

1.1 ปัญหาการกำหนดเส้นทางสามประการที่การเจาะด้วยเลเซอร์ช่วยแก้ไข

ก่อนที่จะเริ่มสร้าง HDI โปรดตรวจสอบว่าการออกแบบของคุณมีปัญหาข้อใดในสามข้อนี้:

ปัญหาที่ 1 — การเดินสายสัญญาณสำหรับ BGA ถูกจำกัดทางเรขาคณิตโดยรูทะลุ BGA ที่มีระยะห่างระหว่างรู 0.50 มม. จะมีระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลาง 0.50 มม. รูทะลุแบบกลไกต้องการเส้นผ่านศูนย์กลางแผ่นรอง 0.60 มม. (รูเจาะ 0.30 มม. + วงแหวน 0.15 มม. ในแต่ละด้าน) ซึ่งใหญ่กว่าระยะห่างระหว่างรู — คุณไม่สามารถติดตั้งรูทะลุในแต่ละแถวของ BGA ได้ ไมโครเวียขนาด 0.15 มม. ที่มีแผ่นรองขนาด 0.30 มม. ช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ที่ระยะห่างระหว่างรู 0.40 มม. แม้แต่ 0.15 มม. ก็ยังคับแคบ และจำเป็นต้องใช้ขนาด 0.10 มม.

ปัญหาที่ 2 — ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ ความถี่สูงกว่า 5–10 GHz จำเป็นต้องใช้ vias ที่ปราศจากส่วนยื่น การเจาะรู ทะลุด้วยกลไกที่ส่งสัญญาณจาก L1 ไปยัง L4 บนแผงวงจร 16 ชั้น จะเหลือส่วนยื่นทองแดงที่ไม่ได้ใช้งาน (L5–L16) ซึ่งจะเกิดการสั่นพ้องที่ความถี่สูง การเจาะรูจากด้านหลังจะกำจัดส่วนยื่นส่วนใหญ่ แต่ความยาวของส่วนยื่นที่เหลืออยู่ยังคงสร้างการสะท้อนที่ความถี่สูงกว่า 10 GHz vias แบบเจาะด้วยเลเซอร์จะไม่มีส่วนยื่นเลยโดยธรรมชาติ สำหรับเลน SerDes, DDR5 หรือ RF ที่ความถี่สูงกว่า 5 GHz บนแผงวงจรหลายชั้น vias แบบเจาะทะลุอาจเป็นข้อกำหนดด้านความสมบูรณ์ของสัญญาณ ไม่ใช่ทางเลือกด้านความหนาแน่น

ปัญหาที่ 3 — พื้นที่บนแผงวงจรต้องลดลง แต่ประสิทธิภาพไม่สามารถลดลงได้แผงวงจรที่มีความหนาแน่นสูงบางครั้งสามารถเดินสายได้อย่างเรียบร้อยบนแผงวงจรหลายชั้นมาตรฐาน แต่ต้องการพื้นที่มากกว่าที่ตัวกล่องอนุญาตถึง 20% การสร้างแผงวงจร HDI ด้วยความหนาแน่นของไมโครเวียในแผ่นรองสามารถชดเชยพื้นที่ส่วนนั้นได้ แผงวงจร HDI มีราคาสูงกว่าต่อตารางนิ้ว แต่ต้นทุนโดยรวมอาจลดลงหากการลดพื้นที่นั้นมากพอ

1.2 เมื่อการเจาะด้วยเลเซอร์ไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสม

• เฉพาะต้นแบบหรือจำนวนไม่เกิน 50 ชิ้น: ระยะเวลานำส่ง HDI คือ 8–14 วัน เทียบกับ 5–7 วันสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นแบบมาตรฐาน สำหรับการตรวจสอบการทำงาน การผลิตแบบมาตรฐานจะช่วยให้คุณทำได้เร็วกว่า
• แผงวงจรที่เดินสายได้อย่างเรียบร้อยด้วยรูทะลุ: วงจร BGA ขนาด 0.50 มม. 64 ลูก ที่ไม่มีข้อจำกัดเรื่องพื้นที่บนแผงวงจร มักจะสามารถทำได้โดยใช้ vias รูปทรงกระดูกสุนัขและโครงสร้างมาตรฐาน 6 ชั้น ซึ่งมีต้นทุนเพียงครึ่งหนึ่งของโครงสร้าง HDI
• การออกแบบที่ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นไม่คุ้มค่ากับต้นทุนที่สูงขึ้น: การออกแบบ HDI บางแบบเพิ่มต้นทุนแผ่นวงจรเปล่าขึ้น 50–80% เพื่อแลกกับประโยชน์ด้านการเดินสายที่สามารถทำได้โดยการเพิ่มเลเยอร์มาตรฐานสองชั้นแทน

---

2) กฎการออกแบบของ Microvia: ตัวเลขที่แน่นอนที่ควบคุมต้นทุนและผลผลิต

2.1 เส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ — ค่าเริ่มต้นจะใหญ่กว่า เว้นแต่ว่าระยะห่างของรูเจาะจะกำหนดเป็นอย่างอื่น

นักออกแบบส่วนใหญ่มักใช้ไมโครเวียขนาด 0.10 มม. เป็นค่าเริ่มต้น เนื่องจากแบบอ้างอิง HDI แสดงขนาด 0.10 มม. ซึ่งเป็นความเข้าใจผิด — 0.10 มม. เป็นขนาดขั้นต่ำที่กำหนดโดยข้อจำกัดของระยะห่างระหว่างขา ไม่ใช่ค่าเริ่มต้น การใช้ไมโครเวียขนาด 0.10 มม. ในจุดที่ขนาด 0.15 มม. สามารถใช้งานได้ จะทำให้เสียค่าใช้จ่ายในการเจาะเพิ่มขึ้น (ประมาณ 1.6 เท่าของค่าใช้จ่ายในการเจาะรูสำหรับไมโครเวียขนาด 0.15 มม.) โดยไม่ได้รับประโยชน์ด้านการเดินสายใดๆ

หลักเกณฑ์การเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง:

• 0.10mm: เฉพาะในกรณีที่ระยะห่างระหว่างขา BGA ≤ 0.40 มม. บังคับ หรือในกรณีที่พื้นที่ของชั้นภายในมีจำกัดอย่างมาก
• 0.125mm: เป็นจุดกึ่งกลางที่ใช้งานได้จริงสำหรับระยะห่างระหว่างเกลียว 0.40–0.45 มม. ในกรณีที่ระยะห่างเอื้ออำนวย
• 0.15mm: ค่าเริ่มต้นสำหรับการกำหนดเส้นทาง HDI อื่นๆ ทั้งหมด — ให้ผลผลิตที่ดีกว่า ต้นทุนการเจาะต่ำกว่า และการชุบทองแดงง่ายกว่า

2.2 ขนาดพื้นที่สำหรับวางที่ดิน — ตัวเลขที่มักผิดพลาดที่สุด

พื้นที่รองรับรอบรูเจาะแบบปิดต้องรองรับข้อผิดพลาดสองแหล่ง ได้แก่ ความแม่นยำของตำแหน่งเลเซอร์ (±25 µm) และการลงทะเบียนการเคลือบ (±50–70 µm ขึ้นอยู่กับจำนวนรอบการสร้าง) ซึ่งข้อผิดพลาดเหล่านี้จะสะสมกันในกรณีที่เลวร้ายที่สุด

การกำหนดขนาดแผ่นรองให้เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จะทำให้การออกแบบนั้นไม่ยอมรับความคลาดเคลื่อนใดๆ แผ่นรองที่แนะนำสำหรับการผลิตจะเพิ่มระยะเผื่อ 0.06–0.07 มม. ซึ่งสามารถทนต่อความแปรผันตามปกติของกระบวนการผลิตได้ พื้นที่ทองแดงที่เพิ่มขึ้นนี้ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการผลิต

2.3 น้ำหนักของแผ่นฟอยล์ทองแดงบนชั้นการสร้าง

ชั้นสร้างโครงสร้าง HDI ต้องใช้แผ่นฟอยล์ทองแดงขนาด ½ ออนซ์ (17 ไมโครเมตร) ไม่ใช่ 1 ออนซ์ สำหรับการเจาะด้วย CO₂ จะต้องทำการกัดด้วยสารเคมีเพื่อสร้างหน้าต่างทองแดง (หน้ากากปรับรูปทรง) ก่อนการเจาะด้วยเลเซอร์ หากใช้ทองแดงขนาด 1 ออนซ์ การกัดเซาะจะทำให้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะขั้นต่ำลดลงจาก 0.10 มม. เหลือ 0.12–0.13 มม. แต่หากใช้ทองแดงขนาด ½ ออนซ์ จะสามารถเจาะได้ขนาด 0.10 มม. อย่างน่าเชื่อถือ ระบุ “ใช้ทองแดงขนาด ½ ออนซ์ในทุกชั้นสร้างโครงสร้าง HDI” ในหมายเหตุการผลิตของคุณ นักออกแบบหลายคนคัดลอกโครงสร้างที่ไม่ใช่ HDI ซึ่งระบุว่าใช้ทองแดงขนาด 1 ออนซ์ตลอดทั้งชั้น และไม่ตระหนักถึงผลกระทบที่เกิดขึ้น

---

3) อัตราส่วนภาพ: ข้อผิดพลาดที่แพงที่สุดในการออกแบบ HDI

3.1 เหตุใดอัตราส่วนภาพจึงมีผลต่อความน่าเชื่อถือ ไม่ใช่แค่ผลผลิต

อัตราส่วนความกว้างต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของไมโครเวีย = ความหนาของฉนวน ÷ เส้นผ่านศูนย์กลางของเวีย เมื่ออัตราส่วนนี้สูงกว่า 0.8:1 เคมีของการชุบทองแดงจะเข้าถึงก้นเวียได้ยากขึ้น ผลที่ได้คือทองแดงบางลงบริเวณส่วนโค้งของเวีย ซึ่งเป็นจุดที่ความเครียดจากความร้อนกระจุกตัวอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ลักษณะความเสียหายไม่ใช่การขาดทันที แต่เป็นเวียที่ผ่านการทดสอบจากโรงงาน ผ่านการตรวจสอบก่อนนำเข้า และเกิดความเสียหายหลังจากผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 200-400 รอบในภาคสนาม

3.2 ต้นทุนและความน่าเชื่อถือตามอัตราส่วนภาพ

วิธีที่นักออกแบบสร้างอัตราส่วนภาพที่ไม่ถูกต้องโดยไม่ได้ตั้งใจ:การคัดลอกโครงสร้างที่ฉนวนไดอิเล็กทริกมีความหนา 75 ไมโครเมตร แต่ผู้ผลิตกลับใช้พรีเพรกที่หนากว่าเล็กน้อย — 100 ไมโครเมตรแทนที่จะเป็น 75 ไมโครเมตร ใช้รูเชื่อมต่อขนาด 0.10 มิลลิเมตรเท่ากัน: อัตราส่วนภาพเปลี่ยนจาก 0.75:1 เป็น 1.0:1 ควรระบุความหนาของฉนวนไดอิเล็กทริกหลังการอบเสมอ (เช่น “พรีเพรก 1080 อบ 60 ไมโครเมตร ±5 ไมโครเมตร”) ไม่ใช่แค่หมายเลขรุ่นของพรีเพรกเท่านั้น

3.3 วิธีแก้ไข: เลือกพรีเพรกที่เหมาะสม

• แผ่นพรีเพรก 1080 ที่มีปริมาณเรซิน 65–70%: แข็งตัวจนมีความหนา 55–65 ไมโครเมตร — เหมาะสำหรับรูขนาด 0.10 มิลลิเมตร (อัตราส่วนความกว้างต่อความหนา 0.55–0.65:1)
• แผ่นพรีเพรก 1080 ที่มีเรซิน 55%: บ่มจนได้ความหนา 70–80 µm — ยอมรับได้สำหรับ 0.10 มม. (0.70–0.80:1)
• 2116 การตั้งครรภ์ก่อนกำหนด: บ่มให้ได้ความหนา 110–130 ไมโครเมตร — ห้ามใช้เป็นฉนวนกั้นเพียงอย่างเดียวสำหรับรูขนาด 0.10 มม.

การละเมิดอัตราส่วนภาพในงานออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) ส่วนใหญ่เกิดจากนักออกแบบระบุใช้พรีเพรก 2116 ในขั้นตอนการสร้างชิ้นงาน เนื่องจากเป็นค่าเริ่มต้นในเครื่องมือสร้างชิ้นงานของพวกเขา การเปลี่ยนไปใช้พรีเพรก 1080 มีต้นทุนเท่ากันและแก้ไขปัญหาได้อย่างสมบูรณ์

---

4) กฎ Via-in-Pad และข้อผิดพลาดในการประกอบที่ไม่มีใครเตือนคุณ

4.1 เมื่อจำเป็นต้องใช้ Via-in-Pad และเมื่อไม่จำเป็นต้องใช้

Via-in-pad คือการวางไมโครเวียไว้ภายในแผ่นรอง (land pad) ของ BGA หรือ QFN โดยตรงแทนที่จะวางไว้ข้างๆ จำเป็นต้องใช้เมื่อระยะห่างระหว่างขาของ BGA น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.40 มม. และไม่มีช่องทางการเดินสายระหว่างแผ่นรองสำหรับทางออกทั่วไป อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องใช้กับบอร์ด HDI ทุกบอร์ดเสมอไป BGA ที่มีระยะห่าง 0.50 มม. จำนวนมากใช้ vias แบบปิด (blind vias) ที่วางอยู่ระหว่างแผ่นรอง ไม่ใช่ภายในแผ่นรอง Via-in-pad เพิ่มต้นทุนเนื่องจากการเติมทองแดงและการปรับพื้นผิว อย่าระบุตัวเลือกนี้โดยไม่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเดินสายจำเป็นต้องใช้จริงๆ

4.2 เหตุใด Via-in-Pad ที่ไม่ได้เติมเต็มจึงทำให้ผลผลิตในการประกอบลดลง

รูเชื่อมต่อแบบเปิด (via-in-pad) ทำให้ตะกั่วบัดกรีไหลเข้าไปในรูระหว่างกระบวนการรีโฟลว์ ตะกั่วบัดกรีจะไม่ไหลกลับ แต่จะซึมไปตามผนังรูและคงอยู่ภายใน ส่งผลให้ข้อต่อ BGA ขาดตะกั่วบัดกรี: มีตะกั่วบัดกรีเหลือเพียงพอสำหรับการเชื่อมต่อที่อุณหภูมิห้อง แต่มีความแข็งแรงทางกลไม่เพียงพอที่จะทนต่อการสั่นสะเทือนหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โหมดความล้มเหลวนี้ผ่านการทดสอบทางไฟฟ้าและรังสีเอ็กซ์ที่อุณหภูมิห้องอย่างสม่ำเสมอ และจะปรากฏขึ้นเฉพาะในสินค้าที่ส่งคืนจากลูกค้าหรือในการทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งด่วนเท่านั้น

4.3 ข้อกำหนดการบรรจุทองแดง — สิ่งที่ต้องระบุไว้ในบันทึกการผลิตของคุณ

ระบุรายละเอียดทั้งสี่รายการนี้อย่างชัดเจน มิเช่นนั้นผู้ผลิตจะใช้ค่าเริ่มต้นซึ่งอาจไม่ถูกต้อง:

• ตำแหน่ง Via-in-pad: ระบุโดยใช้รหัสอ้างอิง ชื่อเน็ตเวิร์ก หรือคำอธิบายประกอบในแบบร่างการผลิต — ไม่ใช่ “via ทั้งหมดใต้ BGA” (คลุมเครือเกินไป)
• วิธีการเติม: “การเติมด้วยทองแดงชุบไฟฟ้า” — ไม่ใช่ “การเติมผ่าน” (อาจหมายถึงการเติมด้วยเรซิน ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับระยะห่างฟันเฟืองละเอียด)
• การปรับระนาบ: “พื้นผิวเรียบด้วยกระบวนการ CMP ส่วนที่ยื่นออกมาเหนือทองแดงโดยรอบไม่เกิน 15 ไมโครเมตร” สำหรับระยะห่าง 0.40 มิลลิเมตร; ไม่เกิน 25 ไมโครเมตร เป็นที่ยอมรับได้สำหรับระยะห่าง 0.50 มิลลิเมตร
• ข้อกำหนดที่ว่างเปล่า: “พื้นที่หน้าตัดช่องว่าง ≤10% ตามมาตรฐาน IPC-6012D” — ควรขอค่า ≤8% สำหรับการใช้งานใดๆ ที่ต้องการความทนทานต่อความร้อนมากกว่า 500 รอบ

4.4 รูเปิดของสเตนซิลต้องลดขนาดลง ณ ตำแหน่ง Via-in-Pad

ส่วนที่ยื่นออกมาเนื่องจากการเติมตะกั่วบัดกรี (แม้จะมีขนาด ≤15µm) จะกินปริมาตรของตะกั่วบัดกรี ดังนั้น ช่องเปิดของแผ่นสเตนซิลสำหรับวางตะกั่วบัดกรีที่จุดเชื่อมต่อ BGA แบบ via-in-pad ควรมีขนาด 80–90% ของพื้นที่แผ่นเชื่อมต่อตามกำหนด เพื่อชดเชยส่วนที่ขาดหายไป วิศวกรประกอบของคุณจำเป็นต้องมีรายการตำแหน่ง via-in-pad เพื่อออกแบบช่องเปิดของแผ่นสเตนซิลให้ถูกต้อง ข้อมูลนี้ไม่ได้ส่งต่อจากบันทึกการผลิต PCB ไปยังทีมประกอบโดยอัตโนมัติ

---

5) เลเซอร์ CO₂ กับเลเซอร์ UV: คุณต้องการเลเซอร์ชนิดใดสำหรับชุดอุปกรณ์ของคุณ

5.1 การพึ่งพาวัสดุ

เลเซอร์ CO₂ (อินฟราเรด 10.6 µm) จะกัดกร่อนเรซินไดอิเล็กทริก แต่จะสะท้อนจากทองแดง ทำให้ต้องใช้แผ่นทองแดงที่สลักลายไว้ล่วงหน้า (หน้ากากคอนฟอร์มอล) ก่อนที่จะเจาะไดอิเล็กทริกด้านล่าง ส่วนเลเซอร์ UV (355 nm) จะกัดกร่อนทองแดงโดยตรงและเจาะทั้งทองแดงและไดอิเล็กทริกได้ในขั้นตอนเดียว

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ:หากโครงสร้าง PCB ความถี่สูง ของคุณ ใช้ลามิเนตชนิดพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำหรือลามิเนตที่ใช้ PTFE ในชั้นการสร้าง ให้แน่ใจว่าผู้ผลิตของคุณมีเครื่องเลเซอร์ UV ก่อนที่จะสรุปโครงสร้างขั้นสุดท้าย ผู้ผลิตที่มีเพียงเครื่องเลเซอร์ CO₂ อาจปฏิเสธคำสั่งซื้อหรือเปลี่ยนไปใช้ฉนวนไดอิเล็กทริกชนิดอื่นแทน

5.2 แผงโซลาร์เซลล์แบบไฮบริด CO₂ + UV

บางแบบมีการผสมผสานชั้นใน FR4 มาตรฐานเข้ากับแผ่นลามิเนตพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำ หรือแผ่นวัสดุความถี่สูงสำหรับส่วน RF หากฉนวนไดอิเล็กทริก HDI ในบริเวณ RF ไม่ใช่ FR4 ผู้ผลิตจะต้องใช้สูตรการเจาะเฉพาะโซน: ใช้ UV ในบริเวณแผ่นลามิเนตพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำ และใช้ CO₂ ในบริเวณอื่น ซึ่งสามารถทำได้ แต่ต้องระบุขอบเขตโซนอย่างชัดเจนในแบบร่างการผลิต การระบุแบบคลุมเครือ เช่น “แผ่นลามิเนตพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำในบริเวณ RF” จะทำให้วิศวกร CAM ต้องคาดเดา และพวกเขาจะใช้การตั้งค่าแบบอนุรักษ์นิยมซึ่งไม่เหมาะสมสำหรับทั้งสองโซน

---

6) วิศวกร CAM ประมวลผลไฟล์การเจาะด้วยเลเซอร์ของคุณอย่างไร และอะไรคือสิ่งที่ช่วยพวกเขา

6.1 สี่สิ่งที่ CAM Engineering ทำกับไฟล์ HDI ของคุณ

การเข้าใจขั้นตอนการทำงานของ CAM จะช่วยให้คุณเตรียมไฟล์ที่พร้อมสำหรับการผลิตได้ทันที แทนที่จะต้องรอการตรวจสอบนาน 24-48 ชั่วโมง:

ขั้นตอนที่ 1 — การตรวจสอบการเรียงซ้อนของวัสดุ วิศวกร CAM จะตรวจสอบว่าความหนาของฉนวนที่ระบุไว้ทำให้ได้ค่าอิมพีแดนซ์ที่ถูกต้อง และรองรับอัตราส่วนความกว้างต่อความสูงของรูเชื่อมต่อในแบบร่างหรือไม่ หากคุณระบุวัสดุพรีเพรกโดยใช้หมายเลขรุ่นเท่านั้น (ไม่ใช่ความหนาหลังการอบ) วิศวกร CAM จะใช้ค่าเริ่มต้นจากโรงงานสำหรับรุ่นนั้น ซึ่งอาจแตกต่างจากสิ่งที่เครื่องมือ EDA ของคุณใช้ในการคำนวณอิมพีแดนซ์

ขั้นตอนที่ 2 — การแยกคู่ของรูเชื่อมต่อแบบมองไม่เห็น (Blind via)โปรแกรมเจาะด้วยเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการแยกรูปทรงของรูเชื่อมต่อที่ปรากฏบนชั้นหนึ่งแต่ไม่ปรากฏบนชั้นตรงข้าม หากการออกแบบของคุณมีรูเชื่อมต่อแบบมองไม่เห็นที่เชื่อมต่อชั้นที่ไม่ติดกัน (ข้อผิดพลาดในการออกแบบ HDI ที่พบบ่อยที่สุด) นี่คือจุดที่จะตรวจพบข้อผิดพลาด — หลังจากที่คุณรอใบเสนอราคามาหนึ่งวันแล้ว

ขั้นตอนที่ 3 — แผนที่ชดเชยการลงทะเบียนความหนาแน่นของทองแดงที่ไม่สม่ำเสมอในชั้นภายในทำให้แผงขยายตัวไม่สม่ำเสมอในระหว่างการเคลือบ ส่งผลให้ตำแหน่งของทองแดงจริงคลาดเคลื่อนจากพิกัด CAD โปรแกรม CAM จะคำนวณแผนที่การบิดเบี้ยวทั่วทั้งแผงและปรับตำแหน่งการเจาะด้วยเลเซอร์ล่วงหน้าเพื่อชดเชย ชั้นภายในที่มีการกระจายตัวของทองแดงไม่สม่ำเสมอมาก (80% ตรงกลาง 20% ขอบ) ทำให้แบบจำลองนี้มีความแม่นยำน้อยลง ส่งผลให้ข้อผิดพลาดของตำแหน่งเพิ่มขึ้น

ขั้นตอนที่ 4 — การสร้างหน้าต่างมาสก์แบบคอนฟอร์มอลสำหรับการเจาะด้วย CO₂ นั้น CAM จะสร้างหน้าต่างกัดทองแดงรอบๆ ตำแหน่งของรูเจาะแบบปิดแต่ละจุด โดยเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าต่างจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ + 50–75 µm ในแต่ละด้าน หากการออกแบบแผ่นรองชั้นนอกของคุณไม่ได้เหลือทองแดงไว้รอบๆ หน้าต่างเหล่านี้มากพอ CAM จะแจ้งเตือนว่ารูปทรงไม่สมบูรณ์แบบ

6.2 สิ่งที่ควรใส่ไว้ในไฟล์ของคุณเพื่อหลีกเลี่ยงการส่งไปมาหลายรอบ

• ความหนาของฉนวนไดอิเล็กทริกที่ผ่านการอบแล้วต่อชั้น ไม่ใช่แค่แบบพรีเพรก: “แผ่นพรีเพรก 1080 อบหนา 60µm ±5µm” — ไม่ใช่ “1080” วิธีนี้จะช่วยล็อกอัตราส่วนด้านและคำนวณค่าความต้านทานได้พร้อมกัน
• การปิดบังข้อมูลผ่านคู่เลเยอร์ที่ระบุไว้อย่างชัดเจน: ระบุ “รูเชื่อมต่อแบบปิด (Blind vias) ระหว่างชั้นที่ 1 และชั้นที่ 2 (ทั้งสองด้าน)” ในหมายเหตุการผลิต วิศวกร CAM พบเห็นคู่ชั้นที่ระบุไม่ถูกต้องมามากพอแล้ว การระบุอย่างชัดเจนจึงช่วยหลีกเลี่ยงคำขอตรวจสอบเพิ่มเติมได้
• ระบุตำแหน่งจุดเชื่อมต่อผ่านแผ่นรอง: แสดงรายการโดยใช้รหัสอ้างอิง ชื่อเครือข่าย หรือไฟล์ PDF ที่มีการทำเครื่องหมายไว้ หากไม่มีข้อมูลเหล่านี้ CAM จะใช้วิธีการเติมแบบมาตรฐาน ซึ่งอาจเป็นการอุดด้วยเรซิน ไม่ใช่การอุดด้วยทองแดง
• หมายเหตุสมดุลทองแดงสำหรับชั้นบางๆ: หากชั้นใดชั้นหนึ่งมีความหนาแน่นต่ำโดยเจตนา (เช่น ทองแดง 30% ด้วยเหตุผลด้านความต้านทาน) โปรดระบุอย่างชัดเจน เพื่อที่วิศวกร CAM จะได้ไม่มองว่าเป็นข้อผิดพลาดในการออกแบบ

6.3 อะไรเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้การตรวจสอบล่าช้า

• ไฟล์เจาะรูแบบปิดไม่สามารถแยกแยะได้ว่ารูเจาะแต่ละรูสิ้นสุดที่ชั้นใด — โปรแกรม CAM ต้องสร้างภาพขึ้นใหม่จากรูปทรงเรขาคณิตที่ซ้อนทับกัน
• Stack-up ระบุพรีเพรกตามสไตล์เท่านั้น ผู้ผลิตต้องตรวจสอบว่ามีแบบใดในสต็อกและตรงตามอัตราส่วนหรือไม่
• Via-in-pad และ vias แบบปิดมาตรฐานไม่มีความแตกต่างกัน — ผู้ผลิตไม่สามารถกำหนดข้อกำหนดของกระบวนการเติมได้
• ข้อมูลจำเพาะด้านอิมพีแดนซ์อ้างอิงถึงชั้นระนาบที่ไม่มีอยู่จริงในโครงสร้างที่ส่งมา

สิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงการออกแบบใดๆ แต่ต้องใช้เอกสารประกอบซึ่งใช้เวลาเพียง 30 นาที และช่วยประหยัดเวลาได้ถึง 48 ชั่วโมง

---

7) ปัจจัยที่ส่งผลต่อต้นทุนการเจาะด้วยเลเซอร์: อะไรบ้างที่ทำให้ราคาเสนอของ HDI สูงขึ้นหรือลดลง

7.1 ปัจจัยห้าประการที่มีผลต่อราคา

ตัวแปรที่ 1 — จำนวนรูเจาะ (Via count)เวลาการทำงานของเครื่องเลเซอร์เป็นคอขวดของ HDI การเจาะรูแบบปิด 6,000 รูต่อแผงใช้เวลานานกว่าการเจาะรู 2,000 รูถึง 3 เท่า การปรับปรุงการออกแบบ — การใช้รูทะลุแบบฝังเพื่อแทนที่รูเจาะแบบปิดที่เรียงซ้อนกัน และการใช้รูเจาะร่วมกันระหว่างคู่สัญญาณที่อยู่ติดกัน — ช่วยลดจำนวนรูเจาะและต้นทุนได้โดยตรง

ตัวแปรที่ 2 — เส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะและจำนวนครั้งในการยิงเลเซอร์ รูเจาะขนาด 0.10 มม. ต้องการการยิงเลเซอร์ 6-10 ครั้ง (รูปแบบการเจาะแบบ Trepanning) รูเจาะขนาด 0.15 มม. ต้องการ 3-5 ครั้ง บนแผงวงจรที่มีรูเจาะ 3,000 รู การเปลี่ยนรูเจาะที่ไม่ต้องการขนาด 0.10 มม. เป็นขนาด 0.15 มม. จะช่วยประหยัดเวลาการทำงานของเครื่องเลเซอร์ได้ประมาณ 30-40% เป็นการลดต้นทุนที่วัดผลได้จริง

ตัวแปรที่ 3 — จำนวนรอบการเคลือบแต่ละรอบจะเพิ่มเวลา 2-3 วัน และค่าใช้จ่ายตามสัดส่วน ประเภทที่ 1 (2 รอบ) → ประเภทที่ 2 (3 รอบ) → ประเภทที่ 3 (4 รอบขึ้นไป) แต่ละประเภทจะเพิ่มค่าใช้จ่ายประมาณ 25-35% ต่อรอบที่เพิ่มขึ้น

ตัวแปรที่ 4 — ความต้องการการเติมทองแดงการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าสำหรับ vias ที่ซ้อนกันจะเพิ่มเวลา 18–30 ชั่วโมงต่อรอบการเติม หาก vias แบบสลับ (ระยะห่างแนวนอน ≥0.20 มม. ระหว่างคู่ที่อยู่ติดกัน) เหมาะสมกับการเดินสายของคุณ การลดความต้องการการเติมจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย HDI ต่อชั้นได้ 20–35%

ตัวแปรที่ 5 — ประเภทของเลเซอร์ เลเซอร์ CO₂ มีต้นทุนมาตรฐาน เลเซอร์ UV (จำเป็นสำหรับวัสดุฉนวนที่ไม่ใช่ FR4) จะเพิ่มต้นทุน 15–25% ควรเผื่องบประมาณสำหรับส่วนนี้หากโครงสร้างของคุณใช้ลามิเนตชนิดพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำหรือลามิเนตที่ใช้ PTFE ในชั้นโครงสร้าง

7.2 ดัชนีต้นทุนตามประเภทการก่อสร้าง

---

8) ข้อผิดพลาดด้านการออกแบบ 8 ประการที่มักถูกตรวจพบในขั้นตอนการตรวจสอบ DFM

ปัญหาเหล่านี้มักพบได้บ่อยในการตรวจสอบ HDI DFM (การออกแบบเพื่อการผลิตของ HDI) ปัญหาทั้งหมดสามารถแก้ไขได้ก่อนการผลิต โดยไม่มีปัญหาใดที่ต้องเปลี่ยนเส้นทางใหม่ทั้งหมด

1. ปิดกั้นโดยการเชื่อมต่อชั้นที่ไม่ติดกัน การสร้างรูเจาะแบบปิดจาก L1 ไปยัง L3 ในการออกแบบประเภท I นั้นไม่สามารถทำได้จริง เนื่องจากเลเซอร์จะหยุดที่ทองแดงแผ่นแรกที่มันพบ (L2) วิธีแก้ไข: สร้างรูเจาะแบบปิดสองรูเรียงกันโดยใช้การจัดเรียงแบบสลับหรือซ้อนกัน
2. อัตราส่วนภาพสูงกว่า 0.8:1 เนื่องจากกระบวนการผลิตพรีเพรกผิดพลาด โดยทั่วไปเกิดจากการระบุใช้พรีเพรก 2116 (อบให้มีความหนา 110–130 µm) ร่วมกับรูเจาะขนาด 0.10 มม. วิธีแก้ไข: เปลี่ยนไปใช้พรีเพรกแบบ 1080 ที่มีความหนาหลังอบ 60–70 µm
3. ทองแดง 1 ออนซ์ บนชั้นสร้าง HDI ลดคุณภาพของหน้าต่างมาสก์แบบคอนฟอร์มอลและเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะขั้นต่ำที่มีประสิทธิภาพเป็น 0.12–0.13 มม. วิธีแก้ไข: ระบุทองแดง ½ ออนซ์ (17 µm) ในชั้นสร้างขึ้นในหมายเหตุการผลิต
4. พื้นที่สำหรับวางที่ดินมีขนาดขั้นต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยไม่มีส่วนเผื่อใดๆ การเปลี่ยนแปลงการลงทะเบียนใดๆ ก็ตามจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด วิธีแก้ไข: ใช้ค่าที่แนะนำสำหรับการใช้งานจริงในส่วนที่ 2.2
5. ไม่พบการระบุ Via-in-pad ในหมายเหตุการผลิต ผู้ผลิตใช้เรซินมาตรฐานอุดรูเจาะแบบปิดทั้งหมด แต่ตำแหน่งรูเจาะบนแผ่นโลหะใช้กรรมวิธีที่ไม่ถูกต้อง วิธีแก้ไข: ระบุตำแหน่งรูเจาะบนแผ่นโลหะอย่างชัดเจน พร้อมระบุการเติมทองแดงและการปรับระดับพื้นผิวด้วยเครื่องขัดเงา (CMP)
6. ใช้ vias ซ้อนกันทั้งที่ควรใช้แบบสลับตำแหน่ง เพิ่มต้นทุนการเติมทองแดงและการประมวลผลที่ใช้เวลานานกว่า 30 ชั่วโมงโดยไม่จำเป็น วิธีแก้ไข: ตรวจสอบว่าสามารถเว้นระยะห่างแนวนอน 0.20 มม. ระหว่างคู่ของ vias ได้หรือไม่ — ถ้าได้ ให้เปลี่ยนไปใช้แบบสลับฟันปลา
7. ความหนาของฉนวนไม่ได้ระบุไว้ มีเฉพาะแบบพรีเพรกเท่านั้น ผู้ผลิตใช้สินค้าในสต็อกปัจจุบัน ซึ่งอาจแตกต่างจาก 75 ไมโครเมตรที่เครื่องมือ EDA ของคุณกำหนดไว้ วิธีแก้ไข: ระบุความหนาของฉนวนไดอิเล็กทริกที่ผ่านการอบแล้วต่อชั้น พร้อมระบุค่าความคลาดเคลื่อน
8. ความไม่สมดุลของความหนาแน่นของทองแดงทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการคลาดเคลื่อนในการลงทะเบียน ชั้นภายในที่มีทองแดงน้อยกว่า 25% ในครึ่งด้านหนึ่ง จะทำให้การขยายตัวของแผงไม่สม่ำเสมอและเกิดข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งสะสมขึ้นตลอดรอบการเคลือบ วิธีแก้ไข: เพิ่มเส้นทองแดงแบบแรเงาลงในบริเวณที่มีทองแดงน้อย — ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายใดๆ

8.1 โครงสร้างพื้นฐานการเจาะด้วยเลเซอร์ของ Highleap

Highleap Electronicsมีศักยภาพในการผลิต HDI อย่างครบวงจร:

• เลเซอร์ CO₂: 6 ระบบ, ความหนาขั้นต่ำ 0.10 มม., อัตราการไหล 400–600 รูต่อนาที, กระบวนการสร้างหน้ากากแบบคอนฟอร์มอลสำหรับ FR4 และวัสดุเคลือบที่เข้ากันได้กับ FR4 ทั้งหมด
• เลเซอร์ UV: 2 ระบบ, ความหนาขั้นต่ำ 0.075 มม., การกัดกร่อนด้วยทองแดงโดยตรง — วัสดุเคลือบพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำ, PTFE, เข้ากันได้กับโพลีอิไมด์
• เติมทองแดง: การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าพร้อมการขัดเงาแบบ CMP โดยมีส่วนยื่นไม่เกิน 15 ไมโครเมตร และปริมาณช่องว่างไม่เกิน 8% (เกินกว่ามาตรฐาน IPC-6012D Class 3 ที่ ≤10%)
• ประเภทการสร้าง: ประเภท I ถึงประเภท III, HDI แบบหลายชั้นได้สูงสุด 4 ชั้นต่อหน้า, HDI แบบไฮบริดแข็ง-ยืดหยุ่น
• บทวิจารณ์ DFM: ใบเสนอราคาทุกฉบับจาก HDI จะรวมถึงการตรวจสอบอัตราส่วนภาพ การตรวจสอบคู่ชั้น และการตรวจสอบรายละเอียดการอุดร่องทองแดงภายใน 24 ชั่วโมง พร้อมคำแนะนำในการแก้ไขที่เฉพาะเจาะจง ไม่ใช่การแจ้งปฏิเสธ

ส่งไฟล์ HDI ของคุณเพื่อรับการตรวจสอบและใบเสนอราคาจาก DFM