Te souviens-tu encore de l’IBM Simon ? C’est le « père » des smartphones. Il est sorti vers 1995 et était le produit électronique le plus créatif de l’époque. Cependant, il ne ressemblait pas aux smartphones actuels et pesait 510 g avec une épaisseur de 38 mm. Peux-tu le croire ? Il t’était totalement impossible de le mettre dans ta poche.
Avec l’amélioration des fonctionnalités et l’évolution de l’attitude esthétique des gens envers les téléphones portables, les smartphones ont connu une série de changements en termes de taille et de forme. La figure 1 indique l’évolution de l’épaisseur des smartphones au cours des dernières années.
Outre les smartphones, les fabricants de tablettes et d’ordinateurs de bureau s’efforcent tous de parvenir à la miniaturisation. Toutes ces réductions de taille dépendent de la conception et de l’utilisation deCircuits imprimés à interconnexion haute densité (circuits imprimés HDI). Si vous pensez que le circuit imprimé HDI n’est que l’Herbalife des appareils intelligents, vous avez complètement tort. La fonction de la technologie HDI vise à rendre les appareils intelligents plus légers, plus petits, plus fins et plus fiables.
Les circuits imprimés HDI désignent les cartes de circuits imprimés à haute densité, aux lignes fines, au faible diamètre de perçage et à l’extrême finesse. Ce type de PCB connaît un développement rapide depuis son apparition grâce à ses avantages remarquables :
1. La technologie HDI peut aider à réduire le coût des circuits imprimés (PCB) ;2. La technologie HDI augmente la densité des lignes ;3. La technologie HDI est bien adaptée à l’utilisation de l’emballage avancé ;4. La technologie HDI offre de meilleures performances électriques et une meilleure intégrité du signal ;5. La technologie HDI offre une meilleure fiabilité ;6. La technologie HDI est meilleure pour la dissipation de la chaleur ;7. La technologie HDI est capable d’améliorer la RFI (interférences radiofréquences) / EMI (interférences électromagnétiques) / ESD (décharges électrostatiques) ;8. La technologie HDI augmente l’efficacité de la conception ;
Matériel
De nouvelles exigences sont imposées au HDIMatériau de PCBy compris une meilleure stabilité dimensionnelle, une mobilité antistatique et des propriétés anti-adhésives. Le matériau typique des circuits imprimés HDI est le RCC (cuivre revêtu de résine). Il existe trois types de RCC, à savoir le film métallisé en polyimide, le film en polyimide pur et le film en polyimide coulé.
Les avantages du RCC incluent : faible épaisseur, légèreté, excellente flexibilité et inflammabilité, compatibilité avec l’impédance caractéristique et excellente stabilité dimensionnelle. Dans le processus de fabrication de circuits imprimés multicouches HDI, en remplaçant le rôle traditionnel de la feuille de préimprégné et du cuivre comme milieu isolant et couche conductrice, le RCC peut être laminé avec les puces au moyen de la technologie de pressage traditionnelle. Ensuite, une méthode de perçage non mécanique, telle que le laser, est utilisée afin de former des micro‑vias d’interconnexion.
L’apparition et le développement du RCC ont fait évoluer les produits PCB de la technologie SMT (surface mount technology) vers le boîtier CSP (chip scale package), du perçage mécanique vers le perçage laser, et ont favorisé le développement et les progrès des micro‑vias pour PCB, ce qui fait du RCC le matériau de pointe pour les circuits imprimés HDI.
Dans le processus pratique de fabrication de circuits imprimés, en ce qui concerne la sélection du RCC, on utilise généralement le FR-4 standard Tg 140 °C, le FR-4 haute Tg 170 °C et la stratification combinée FR-4 et Rogers, qui sont aujourd’hui les plus couramment employés. Avec le développement de la technologie HDI, davantage d’exigences doivent être satisfaites par le matériau de PCB HDI, de sorte que la principale tendance du matériau de PCB HDI devrait être la suivante :
1. Le développement et l’application de matériaux flexibles sans utilisation d’adhésif ;
2. Faible épaisseur de la couche diélectrique avec faible déviation ;
3. Le développement de LPIC ;
4. Constante diélectrique de plus en plus faible ;
5. Pertes diélectriques de plus en plus faibles ;
6. Grande stabilité de soudure ;
7. Compatibilité stricte avec le CTE (coefficient de dilatation thermique) ;
Technologie
Les difficultés de la fabrication de circuits imprimés HDI résident dans la fabrication des microvias, la métallisation des vias et les lignes fines.
1.Fabrication de microvias
La fabrication de microvias a toujours été le problème central dans la production de circuits imprimés HDI. Il existe deux principales méthodes de perçage :
1). Quant au perçage ordinaire par forage,forage mécaniqueest toujours le meilleur choix en raison de sa haute efficacité et de son faible coût. Avec le développement de la capacité de traitement mécanique, son application dans les micro‑vias est également en cours.
2). Il existe deux types deperçage au laser: ablation photothermique et ablation photochimique. La première désigne le processus au cours duquel le matériau traité est chauffé jusqu’à fusion après avoir absorbé un laser à haute énergie, puis est évaporé en laissant un sillon formé. La seconde désigne le résultat provoqué par des photons de haute énergie dans la zone UV et par un laser de longueur d’onde supérieure à 400 nm.
Il existe trois types de systèmes laser appliqués aux circuits flexibles et rigides, à savoir le laser excimère, le perçage laser UV, CO2laser. La technologie laser n’est pas seulement appliquée au perçage, mais aussi à la découpe et à la formation. Certains fabricants produisent même des HDI au laser. Bien que les dispositifs de perçage laser soient coûteux, ils offrent une plus grande précision, un procédé stable et une technologie mature. Les avantages de la technologie laser en font la méthode la plus couramment utilisée pour la fabrication de vias borgnes/enterrés. De nos jours, parmi les micro‑vias HDI, 99 % sont obtenus par perçage laser.
2.Par métallisation
La plus grande difficulté de la métallisation des vias est qu’il est difficile d’obtenir une épaisseur de dépôt uniforme. Pour ce qui est de la technologie de placage des micro‑vias profonds, outre l’utilisation d’un bain de placage à fort pouvoir de dispersion, la solution de placage dans les équipements doit être renouvelée ou mise à niveau en temps voulu, ce qui peut être réalisé soit par un brassage mécanique énergique ou par vibration, un brassage ultrasonique ou une pulvérisation horizontale. De plus, l’humidité de la paroi du via doit être augmentée avant le placage.
Outre l’amélioration de la fabrication, les méthodes de métallisation des vias pour les HDI connaissent également des progrès, notamment avec les principales technologies : la technologie d’addition par placage chimique, la technologie de placage direct, etc.
3.Ridules
Les méthodes de réalisation de lignes fines comprennent le transfert d’image traditionnel et l’imagerie directe par laser. Le transfert d’image traditionnel suit le même procédé que la gravure chimique classique pour former les lignes.
En ce qui concerne l’imagerie directe par laser, il n’est pas nécessaire d’utiliser de film photographique, car les images sont formées directement sur la membrane photosensible au moyen de lasers. Une lumière à ondes UV est utilisée pour le fonctionnement, de sorte que la solution anticorrosion liquide soit capable de répondre aux exigences de haute résolution et de simplicité d’utilisation. L’absence de film photographique permet d’éviter les effets néfastes causés par les défauts du film, et le système peut être connecté directement au CAD/CAM, ce qui raccourcit la période de fabrication et le rend adapté à la production de petites séries et de multiples types de produits.
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