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差分过孔阵列制造工艺关键技术

  • 2025-06-06 11:36:00
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一、材料选择与叠层设计

  1. 高频基材选型
    采用Rogers 4350B(Dk=3.66,Df=0.004)作为核心层,其特性:

  • 10GHz频段损耗≤0.15dB/inch

  • 介质厚度公差±10%(需补偿设计)

  • 层压膨胀系数≤20ppm/℃

  1. 叠层结构优化
    推荐TOP-GND-PWR-BOTTOM四层结构:

  • L1-L2层间距20mil(信号完整性优先)

  • L2-L3层间距30mil(电源完整性优先)

  • 层间介质CTE匹配(CTE差≤5ppm/℃)


二、精密钻孔工艺

  1. 激光钻孔参数
    | 孔径 | 钻孔模式 | 脉冲能量(mJ) | 重复频率(kHz) |
    | 0.1mm| 混合脉冲 | 8.5          | 120           |
    | 0.15mm| Q-switch | 12.3         | 80            |
    | 0.2mm| 长脉冲   | 15.7         | 60            |

  2. 机械钻孔控制

  • 钻头转速:60,000-120,000rpm(0.2mm孔径)

  • 进给率:0.08-0.12mm/rev

  • 偏移公差:±0.5mil(需二次补偿)

  1. 背钻工艺优化

  • 背钻深度公差:±5mil(对应残留≤10mil)

  • 钻孔角度:90°±0.5°

  • 残桩处理:化学蚀刻至20μm以下

钻孔.png

三、电镀与填充工艺

  1. 化学镀铜参数

  • 沉铜速率:0.8μm/min(25℃)

  • 厚度均匀性:±0.5μm(全板)

  • 孔壁覆盖率:≥98%

  1. 电镀铜控制
    | 参数 | 标准值 | 测试方法 |
    | 电流密度 | 2.5A/dm² | Hull cell检测 |
    | 厚度 | 25-30μm | XRF测量 |
    | 表面粗糙度 | Ra≤1.2μm | 白光干涉仪 |

  2. 树脂塞孔工艺

  • 塞孔材料:环氧树脂(Dk=3.5,Df=0.008)

  • 填充压力:8-10MPa

  • 固化温度:175℃±2℃(4小时)


四、阻焊与图形转移

  1. 阻焊工艺参数

  • 阻焊桥接宽度:≥0.1mm(1oz铜厚)

  • 阻焊厚度:20±2μm

  • 热风整平后平整度:≤5μm

  1. 激光直接成像(LDI)

  • 线宽分辨率:3mil(最小)

  • 对位精度:±15μm

  • 曝光能量:180-220mJ/cm²


五、关键工艺验证

  1. 阻抗控制验证

  • 使用TDR设备(上升时间<35ps)检测:

    • 单点阻抗偏差≤±5%

    • 跨板阻抗波动≤±3%

  1. 热应力测试

  • 执行-55℃~125℃循环(1000次):

    • 阻抗漂移≤±3%

    • 焊点空洞率≤5%

  1. 振动可靠性

  • 5Grms随机振动(100小时):

    • 过孔结构无裂纹

    • 阻焊层无剥离


差分过孔阵列制造需在材料选择、精密加工、工艺参数间实现精密协同。工程师应掌握激光钻孔补偿算法、背钻深度控制、阻焊平整度管理等核心技术。随着3D打印过孔技术的突破,未来将实现微米级过孔阵列的柔性制造。


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