Puslaidininkinėje įrangoje 12 sluoksnių PCB plokštės atlieka esminį vaidmenį jungiant šerdies lustus, perduodant aukšto-dažnio signalus ir dideles sroves. Jo gamybos procesas reikalauja itin aukštų tikslumo, stabilumo ir patikimumo reikalavimų. Palyginti su įprastomis daugiasluoksnėmis spausdintinėmis plokštėmis, 12 sluoksnių spausdintinės plokštės turi sudėtingesnę struktūrą, daugiau proceso etapų ir turi prisitaikyti prie griežtų puslaidininkinės įrangos standartų, skirtų signalo vientisumui ir šilumos išsklaidyti. Todėl gamybos procese kyla daug pagrindinių sunkumų. Pradėdami nuo pagrindinių proceso etapų, išskaidysime 12 sluoksnių spausdintinių plokščių gamybos iššūkius puslaidininkinės įrangos taikymo scenarijuose.
1, Laminuotas procesas: „tikslaus sujungimo“ iššūkis daugiasluoksnėse struktūrose
Sluoksniavimas yra pagrindinis 12 sluoksnių PCB gamybos procesas, kuriam reikia 12 sluoksnių pagrindo, vario folijos ir izoliacijos sluoksnio integruoti į visumą per aukštą temperatūrą ir aukštą įtampą. Sunkumas kyla dėl lygiavimo tikslumo ir storio vienodumo tarp sluoksnių, kurie yra labai svarbūs signalo perdavimui puslaidininkinėje įrangoje.
Tarpsluoksnio lygiavimo požiūriu 12 sluoksnių PCB reikia paspausti kelis kartus, o kiekvienas paspaudimas turi užtikrinti, kad kiekvieno sluoksnio grafikos išlygiavimo paklaida būtų kontroliuojama labai mažame diapazone. Tačiau faktinėje gamyboje pagrindas yra linkęs į šiluminę deformaciją esant aukštai temperatūrai, o po kiekvieno laminavimo gali būti nedideli lakšto lygumo nukrypimai. Sudėjus ant 12 sluoksnių, bendra lygiavimo paklaida gali viršyti kritinę vertę. Kai išlygiavimo tikslumas neatitinka standarto, puslaidininkinėje įrangoje žymiai padidės aukšto -dažnio signalų perdavimo praradimas ir netgi gali įvykti signalo skersinis pokalbis, turintis įtakos normaliam įrangos veikimui.
Storio vienodumas yra vienodai sudėtingas. 12 sluoksnių PCB turi kontroliuoti bendrą storį ir kiekvieno sluoksnio storio nuokrypių diapazoną. Tačiau suspaudimo proceso metu dėl netolygaus slėgio pasiskirstymo ir susitraukimo greičio skirtumų tarp pagrindo ir izoliacijos sluoksnio gali kilti problemų, tokių kaip „storas viduryje, plonas kraštai“ arba vietiniai išsikišimai galutinėje plokštėje. Puslaidininkinės įrangos srityse, kuriose reikia sumontuoti tikslias jungtis, dėl per didelio storio nuokrypio jungtis gali prastai susisiekti ir padidinti įrangos gedimo riziką.
2, mikro skylių apdorojimas: dvigubi iššūkiai, susiję su mažu porų dydžiu ir kraštinių santykiu
12 sluoksnių puslaidininkinės įrangos PCB reikia daug mikroporų, kad būtų galima sujungti tarpsluoksnius grandines. Šios mikroporos yra ne tik mažos, bet ir turi prasiskverbti per 12 substrato sluoksnių, o gylio ir skersmens santykis gerokai viršija įprastų daugiasluoksnių spausdintinių plokščių santykį, o tai labai apsunkina gamybos procesą.
Pirma, yra gręžimo tikslumo klausimas. Dėl itin mažos diafragmos grąžtas yra linkęs „vibruotis“ sukdamasis dideliu-greičiu, dėl kurio atsiranda diafragmos nuokrypis ir net įbrėžimai ant skylės sienelės. Tuo pačiu metu 12 sluoksnių pagrindo medžiagų skirtumai pagreitins grąžto nusidėvėjimą. Jei laiku nepakeisite, tolesnių mikroporų porų dydžio tikslumas ir toliau mažės. Puslaidininkiniams įtaisams dėl mikro porų dydžio nuokrypio gali atsirasti netolygus vario sluoksnio storis padengtose skylėse, sustiprėti vietinis šildymas srovės perdavimo metu ir paveikti įrenginio šilumos išsklaidymo našumą.
Gilesnis iššūkis yra porų sienelės kokybė. 12 sluoksnių PCB mikroporoms reikia atlikti „gręžimo ir gręžimo galvanizavimo“ procesą, kurio metu išgręžiant reikia pašalinti likusias dervos šiukšles iš skylės sienelės. Tačiau dėl siauro mikroporų porų dydžio valymo tirpalas sunkiai prasiskverbia iki galo. Jei gręžimas nėra kruopščiai išgręžtas, galvanizuojant vario sluoksnis negali tvirtai susijungti su skylės sienele, o vėliau naudojant gali atsirasti „skylės sienelės nulupimas“, dėl ko gali nutrūkti grandinė. Be to, dėl pernelyg didelio formato santykio galvanizuojant sunku tolygiai paskirstyti srovę skylės apačioje, o vario sluoksnio storis skylės apačioje yra nepakankamas. Esant didelės srovės puslaidininkinių įtaisų scenarijams, vario sluoksnis skylės apačioje gali perkaisti ir perdegti.
3, vario storio kontrolė: visuotinio vienodumo ir vietinio sustorėjimo prieštaravimas
Vario storio reikalavimas puslaidininkinės įrangos 12 sluoksnių PCB turi „dvejybę“: viena vertus, pasaulinis vario storis turi būti vienodas, kad būtų užtikrintas stabilus signalo perdavimas; Kita vertus, kai kuriose srityse reikia vietiškai sutirštinti vario storį, kad būtų padidintas šilumos išsklaidymo ir srovės pralaidumas, o tai gali lengvai sukelti gamybos konfliktus.
Sunku pasiekti visuotinį vario storio vienodumą yra galvanizavimo procese. 12 sluoksnių PCB plotas paprastai yra didelis, o srovės pasiskirstymas dengimo rezervuare yra lengvai įtakojamas lentos formos ir pakabinamos įrangos padėties, todėl skiriasi vario storis tarp plokštės kraštų ir centro. Be to, mikro skylės ir akliosios skylės 12 sluoksnių PCB „nukreips“ srovę, todėl paviršiaus vario storis šalia skylių bus plonesnis nei kitose srityse. Jei pasaulinis vario storio nuokrypis yra per didelis, puslaidininkinėje įrangoje skirtingų kelių signalo perdavimo greitis skirsis, todėl duomenų sinchronizavimas vėluoja ir turės įtakos įrangos apdorojimo efektyvumui.
Vietinis vario storio sustorėjimas kelia „per didelio galvanizavimo“ pavojų. Norint pasiekti vietinį vario storio sutirštėjimą, atitinkamoje srityje reikia atlikti antrinį galvanizavimą. Tačiau antrinio galvanizavimo metu srovė yra linkusi pasklisti į aplinkines sritis, todėl vario storis netikslinėse srityse viršija standartą. Tuo pačiu metu perėjimas tarp lokaliai sutirštinto ploto ir aplinkinio įprasto vario storio srities yra linkęs į „žingsnius“. Vėlesnio litavimo kaukės sluoksnio dengimo metu pakopose lengvai susidaro burbuliukai arba nepakankamas storis, todėl atsiskleidžia vario sluoksnis ir padidėja puslaidininkių įrangos oksidacijos ir trumpojo jungimo rizika.
4, litavimo kaukės danga: plonos dangos ir aukštos izoliacijos pusiausvyra
Puslaidininkinėje įrangoje esantis 12 sluoksnių PCB litavimo kaukės sluoksnis turi atitikti „plonos dangos“ ir „aukštos izoliacijos“ reikalavimus, kad prisitaikytų prie kompaktiškos įrengimo erdvės ir aukštos įtampos darbo aplinkos įrangos viduje. Tačiau tarp šių dviejų gamybos reikalavimų yra natūralus prieštaravimas.
Plonų dangų dengimo tikslumą sunku kontroliuoti. Litavimo kaukės sluoksnis paprastai apdorojamas šilkografijos arba purškimo būdu, o dėl subtilių nelygumų ir įdubimų 12 sluoksnių PCB paviršiuje plonos dangos yra linkusios „nutekėti“ arba „nevienodo storio“. Pavyzdžiui, jei grandiklio slėgio valdymas šilkografijos metu yra netinkamas, litavimo kaukės sluoksnio storis žingsnyje gali būti mažesnis nei standartinė vertė. Tačiau dėl plono litavimo kaukės sluoksnio gali sumažėti izoliacijos efektyvumas, o aukštos-įtampos signalo perdavimas puslaidininkinėje įrangoje gali sugesti, o tai gali sukelti įrangos gedimą.
Aukšta izoliacija kelia griežtus reikalavimus lydmetalio medžiagai ir kietėjimo procesui. Eksploatuojant puslaidininkinę įrangą, spausdintinės plokštės ilgą laiką yra veikiamos aukštų temperatūrų ir gali liestis su korozinėmis dujomis. Lydmetalis turi būti puikiai atsparus aukštai temperatūrai ir korozijai. Tačiau esant plonoms dangoms, kietėjimo medžiagos pasiskirsto atspariame litavimui, todėl kai kuriose vietose po sukietėjimo susidaro nepakankamas kryžminio sujungimo tankis-, o aukštoje-temperatūroje gali atsirasti įtrūkimų, todėl laikui bėgant greitai mažėja izoliacijos efektyvumas.
5, lygumo kontrolė: pagrindinis apribojimas vėlesniam surinkimui ir šilumos išsklaidymui
Puslaidininkinės įrangos 12 sluoksnių PCB turi būti itin plokščias, nes priešingu atveju tai paveiks sukibimą su lustais ir aušintuvais, dėl ko prastai išsklaido šilumą arba sutrinka surinkimas. Tačiau dėl daugiasluoksnės struktūros ir sudėtingo 12 sluoksnių spausdintinių grandinių plokščių proceso plokštumo valdymas tampa „užsispyrusia problema“ gamyboje.
Viena vertus, dėl įtampos pašalinimo po kelių{0}}sluoksnių suspaudimo plokštė gali deformuotis. Per kelis laminavimo procesus ant 12 sluoksnių PCB, kiekvieno sluoksnio medžiagos vidinis įtempis nuolat kaupiasi. Atvėsus, įtampa atsipalaiduoja, todėl lenta gali lengvai pasilenkti į storesnę varinės folijos pusę. Ypač kai labai skiriasi vietinis vario storis, deformacija gali gerokai viršyti puslaidininkinei įrangai keliamus reikalavimus.
Kita vertus, tolesnių procesų apdorojimas aukštoje{0}}temperatūroje dar labiau padidins plokštumo problemą. Tokie procesai, kaip litavimo kaukės kietėjimas, turi būti atliekami tam tikroje aukštoje temperatūroje. Esant tokiai temperatūrai, PCB plokštė vėl bus termiškai deformuota. Jei įtempis nebuvo visiškai pašalintas anksčiau, deformacija dar labiau sutaps. Puslaidininkinių įrenginių srityse, kurioms reikalingas glaudus kontaktas su aušintuvais, dėl plokštumo nukrypimų gali sumažėti kontaktinis plotas, sumažėti šilumos išsklaidymo efektyvumas, padidėti lusto veikimo temperatūra ir sutrumpėti įrenginio eksploatavimo laikas.
6, Testavimas ir taisymas: kokybės kontrolės iššūkiai sudėtingose struktūrose
Puslaidininkinei įrangai skirtos 12 sluoksnių PCB gamybos procesas reikalauja 100% pilno patikrinimo, tačiau dėl sudėtingos struktūros kai kuriuos defektus sunku aptikti, o taisymo sudėtingumas yra itin didelis, todėl tampa pagrindiniu kokybės kontrolės sunkumu.
Patikrinimo procese 12 sluoksnių PCB vidinio sluoksnio defektus sunku aptikti atliekant įprastinį išvaizdos patikrinimą, todėl reikia aptikti rentgeno spindulius ir nuskaityti ultragarsu. Tačiau rentgeno spindulių aptikimas turi ribotą mažų defektų atpažinimo greitį ir negali nustatyti sukibimo tarp skylės sienelės ir vidinės varinės folijos būsenos; Nors ultragarsinis nuskaitymas gali aptikti tarpsluoksnių sukibimą, nuskaitymo skiriamoji geba gali sumažėti dėl 12 sluoksnių storio, todėl gali nepastebėti vietinių atsirišimo sričių. Šie neaptikti defektai palaipsniui didės ilgai{6}}veikiant puslaidininkinei įrangai ir galiausiai sukels grandinės gedimus.
Iššūkis remonto procese yra dar didesnis. Jei vidiniame sluoksnyje aptinkamas trumpasis jungimas arba blogas mikro skylučių padengimas, 12 sluoksnių PCB reikia „sluoksnis po sluoksnio taisyti“, tai yra sluoksnis po sluoksnio nulupamas izoliacijos sluoksnis ir varinė folija, ištaisomi defektai ir vėl presuojami. Tačiau sluoksniavimo proceso metu aukšta temperatūra ir cheminiai reagentai gali lengvai pažeisti aplinkinius nepažeistus sluoksnius, todėl remonto sėkmės rodiklis yra mažesnis. Net jei taisymas bus sėkmingas, represuotoje srityje vis tiek gali atsirasti naujų įtempių koncentracijų. Puslaidininkinės įrangos vibracinėje aplinkoje remonto vietoje gali atsirasti įtrūkimų, kurie tampa nauju galimu gedimo pavojumi.