Упрочнённые базовые материалы и препреги для лазерных процессов — это специализированные диэлектрики, армированные стекловолокном или органическими волокнами, которые разработаны для контролируемого формирования микропереходных отверстий (microvias) с помощью лазерного сверления (laser drilling). Их ключевая особенность — оптимизированная структура, обеспечивающая чистоту абляции (удаления) материала лазерным лучом CO₂ или UV-лазера с минимальным образованием заусенцев (наплывов смолы — resin smear) и равномерной геометрией отверстий. Использование таких материалов является основой технологий HDI (High Density Interconnect).
Конструкция и виды материалов
Как указано в значении термина, к этим материалам относятся несколько основных типов:
-
Нетканые стекломатериалы с заданной геометрией (non-woven glass fabrics). Структура с плоской стороной волокна, ориентированная вдоль оси Z, обеспечивает предсказуемое и быстрое удаление материала лазером, так как луч абсорбируется стеклом и окружающей смолой легко и равномерно.
-
Органические материалы с неориентированным расположением волокон. Чаще всего это армирование арамидным волокном (например, Kevlar), которое обладает высокой механической прочностью и также хорошо поддаётся лазерной обработке.
-
Специализированные препреги для лазерной технологии (laser-drillable prepregs). Содержат смолы (модифицированные эпоксидные, полиимидные) с подобранным поглощением лазерного излучения и определённой степенью отверждения (B-stage), что минимизирует подтравливание (undercut) и обеспечивает хорошее заполнение отверстия при последующей металлизации.
-
Стандартные конструкции на основе стеклоткани (woven glass). Также могут использоваться, но требуют более тщательного подбора параметров лазера из-за неоднородной структуры (пучки волокон / смола).
Преимущества и роль в производстве HDI-плат
Применение данных материалов решает главную проблему лазерного сверления в стандартных материалах FR-4: неравномерность абляции из-за разницы в скорости удаления стекловолокна и эпоксидной смолы. Это приводит к следующим преимуществам:
-
Высокая скорость и качество формирования микропереходов. Отверстия получаются с чистыми стенками, что важно для последующей очистки (desmearing) и надёжной металлизации (copper Plating).
-
Возможность создания слепых и скрытых переходов (blind vias / buried vias). Это позволяет увеличивать плотность трассировки без увеличения количества слоёв.
-
Повышение выхода годной продукции (yield). Снижается количество дефектов, связанных с неполным пробиванием или повреждением нижележащих слоёв.
В контрактном производстве использование таких материалов требует согласования с заказчиком на этапе проектирования, так как влияет на стоимость и технологический маршрут.
Контроль качества включает проверку параметров материала (толщина, содержание смолы) и обязательный анализ микросечений (cross-section analysis) первых образцов плат для подтверждения качества лазерных отверстий в соответствии с требованиями IPC-6012 (класс 3) и ГОСТ Р 55693-2013.
Области применения
Данные материалы являются основой для производства высоконадёжных многослойных плат повышенной плотности, используемых в телекоммуникационном оборудовании (маршрутизаторы, коммутаторы), вычислительной технике (серверные платы, графические ускорители), космической и военной электронике, а также в современных компактных потребительских устройствах.
Источники: Стандарты IPC-4101 (спецификации базовых материалов) с соответствующими подклассами для лазеросверлимых материалов, IPC-6016 (спецификация для плат высокой плотности, HDI), технические каталоги и паспорта материалов ведущих производителей (Isola, Panasonic, Shengyi Technology).