Dalam peralatan semikonduktor, 12 lapisan PCB memainkan peranan penting dalam menyambungkan cip teras, menghantar isyarat frekuensi tinggi-dan arus tinggi. Proses pembuatannya memerlukan ketepatan, kestabilan, dan keperluan kebolehpercayaan yang sangat tinggi. Berbanding dengan papan litar bercetak berbilang lapisan biasa,-papan litar bercetak 12 lapisan mempunyai struktur yang lebih kompleks, lebih banyak langkah proses dan perlu menyesuaikan diri dengan piawaian ketat peralatan semikonduktor untuk integriti isyarat dan pelesapan haba. Oleh itu, terdapat pelbagai kesukaran teras dalam proses pembuatan. Bermula daripada langkah proses utama, kami akan memecahkan cabaran pembuatan 12 lapisan papan litar bercetak dalam senario aplikasi peralatan semikonduktor.
1, Proses berlapis: cabaran "ikatan tepat" dalam struktur berbilang-lapisan
Lapisan adalah proses teras pembuatan 12 lapisan PCB, yang memerlukan penyepaduan 12 lapisan substrat, kerajang tembaga, dan lapisan penebat ke dalam keseluruhan melalui suhu tinggi dan voltan tinggi. Kesukarannya terletak pada ketepatan penjajaran dan keseragaman ketebalan antara lapisan, yang penting untuk penghantaran isyarat dalam peralatan semikonduktor.
Dari perspektif penjajaran antara lapisan, PCB 12 lapisan perlu ditekan beberapa kali, dan setiap tekanan mesti memastikan bahawa ralat penjajaran grafik setiap lapisan dikawal dalam julat yang sangat kecil. Walau bagaimanapun, dalam pembuatan sebenar, substrat terdedah kepada ubah bentuk terma pada suhu tinggi, dan mungkin terdapat sedikit penyelewengan dalam kerataan helaian selepas setiap laminasi. Apabila disusun pada 12 lapisan, jumlah ralat penjajaran mungkin melebihi nilai kritikal. Sebaik sahaja ketepatan penjajaran tidak memenuhi standard, kehilangan penghantaran isyarat frekuensi tinggi-dalam peralatan semikonduktor akan meningkat dengan ketara, malah isyarat silang boleh berlaku, menjejaskan operasi biasa peralatan.
Keseragaman ketebalan adalah sama mencabar. 12 lapisan PCB perlu mengawal ketebalan keseluruhan dan julat sisihan setiap ketebalan lapisan. Walau bagaimanapun, semasa proses pemampatan, taburan tekanan yang tidak sekata dan perbezaan dalam kadar pengecutan antara substrat dan lapisan penebat boleh membawa kepada masalah seperti "tebal di tengah, nipis di tepi" atau tonjolan tempatan di papan akhir. Bagi kawasan dalam peralatan semikonduktor yang memerlukan pemasangan penyambung ketepatan, sisihan ketebalan yang berlebihan boleh menyebabkan sentuhan penyambung yang lemah dan meningkatkan risiko kegagalan peralatan.
2, Pemprosesan lubang mikro: dua cabaran saiz liang kecil dan nisbah aspek
12 lapisan PCB peralatan semikonduktor memerlukan sejumlah besar liang mikro untuk mencapai sambungan litar interlayer. Liang mikro ini bukan sahaja bersaiz kecil, tetapi juga perlu menembusi 12 lapisan substrat, dengan nisbah kedalaman hingga diameter jauh melebihi papan litar bercetak berbilang{3}}biasa, sekali gus meningkatkan kesukaran pembuatan.
Pertama, terdapat isu ketepatan penggerudian. Disebabkan apertur yang sangat kecil, bit gerudi terdedah kepada "getaran" semasa-putaran kelajuan tinggi, mengakibatkan sisihan apertur dan juga calar pada dinding lubang. Pada masa yang sama, perbezaan bahan substrat 12 lapisan akan mempercepatkan kadar haus mata gerudi. Jika tidak diganti dalam masa, ketepatan saiz liang mikropori seterusnya akan terus berkurangan. Untuk peranti semikonduktor, sisihan saiz liang mikro boleh menyebabkan ketebalan lapisan kuprum yang tidak sekata di dalam lubang bersalut, mempergiatkan pemanasan tempatan semasa penghantaran semasa, dan menjejaskan prestasi pelesapan haba peranti.
Cabaran yang lebih mendalam terletak pada kualiti dinding liang. Mikropori 12 lapisan PCB perlu melalui proses "penggerudian de penggerudian penyaduran elektrik", di mana proses penggerudian memerlukan penyingkiran sisa serpihan resin dari dinding lubang. Walau bagaimanapun, saiz liang mikro yang sempit menyukarkan penyelesaian pembersihan untuk menembusi sepenuhnya. Jika penggerudian tidak teliti, lapisan kuprum tidak boleh terikat rapat dengan dinding lubang semasa penyaduran elektrik, dan "pengelupasan dinding lubang" mungkin berlaku semasa penggunaan kemudian, menyebabkan litar pecah. Di samping itu, nisbah aspek yang berlebihan menyukarkan arus untuk diagihkan sama rata ke bahagian bawah lubang semasa penyaduran elektrik, dan ketebalan lapisan tembaga di bahagian bawah lubang tidak mencukupi. Dalam senario arus tinggi peranti semikonduktor, lapisan tembaga di bahagian bawah lubang terdedah kepada terlalu panas dan terbakar.
3, Kawalan ketebalan tembaga: percanggahan antara keseragaman global dan penebalan tempatan
Keperluan untuk ketebalan tembaga dalam 12 lapisan PCB peralatan semikonduktor mempunyai "dualiti": dalam satu tangan, ketebalan tembaga global perlu seragam untuk memastikan penghantaran isyarat yang stabil; Sebaliknya, sesetengah kawasan memerlukan penebalan tempatan ketebalan tembaga untuk meningkatkan pelesapan haba dan kapasiti bawaan semasa, yang boleh membawa kepada konflik dalam pembuatan dengan mudah.
Kesukaran untuk mencapai keseragaman ketebalan tembaga global terletak pada proses penyaduran elektrik. Luas 12 lapisan PCB biasanya besar, dan pengagihan semasa dalam tangki penyaduran mudah dipengaruhi oleh bentuk papan dan kedudukan lekapan gantung, mengakibatkan perbezaan ketebalan tembaga antara tepi dan tengah papan. Selain itu, lubang mikro dan lubang buta pada 12 lapisan PCB akan 'mengalihkan' arus, menyebabkan ketebalan kuprum permukaan berhampiran lubang menjadi lebih nipis berbanding kawasan lain. Jika sisihan ketebalan tembaga global terlalu besar, kelajuan penghantaran isyarat laluan berbeza dalam peralatan semikonduktor akan berbeza, mengakibatkan kelewatan penyegerakan data dan menjejaskan kecekapan pemprosesan peralatan.
Penebalan tempatan ketebalan kuprum menimbulkan risiko "penyaduran elektrik yang berlebihan". Untuk mencapai penebalan tempatan ketebalan kuprum, penyaduran elektrik sekunder perlu dijalankan di kawasan yang sepadan. Walau bagaimanapun, semasa penyaduran elektrik sekunder, arus terdedah kepada meresap ke kawasan sekitar, menyebabkan ketebalan kuprum di kawasan bukan sasaran melebihi standard. Pada masa yang sama, peralihan antara kawasan tebal tempatan dan kawasan tebal tembaga konvensional di sekelilingnya terdedah kepada "langkah". Semasa salutan lapisan topeng pateri seterusnya, buih atau ketebalan yang tidak mencukupi mudah dihasilkan pada langkah-langkah, mengakibatkan pendedahan lapisan tembaga dan meningkatkan risiko pengoksidaan dan litar pintas dalam peralatan semikonduktor.
4, Salutan topeng pateri: keseimbangan antara salutan nipis dan penebat tinggi
Lapisan topeng pateri bagi 12 lapisan PCB dalam peralatan semikonduktor perlu memenuhi kedua-dua keperluan "salutan nipis" dan "penebat tinggi" untuk menyesuaikan diri dengan ruang pemasangan padat dan-persekitaran kerja voltan tinggi di dalam peralatan. Walau bagaimanapun, terdapat percanggahan semula jadi antara kedua-dua keperluan ini dalam pembuatan.
Ketepatan salutan salutan nipis sukar dikawal. Lapisan topeng pateri biasanya diproses dengan percetakan skrin atau salutan semburan, dan untuk benjolan halus dan lekukan pada permukaan 12 lapisan PCB, salutan nipis terdedah kepada "kebocoran" atau "ketebalan tidak sekata". Sebagai contoh, jika kawalan tekanan pengikis tidak betul semasa percetakan skrin, ketebalan lapisan topeng pateri pada langkah mungkin lebih rendah daripada nilai standard. Walau bagaimanapun, lapisan topeng pateri nipis boleh menyebabkan penurunan prestasi penebat dan-pengiriman isyarat voltan tinggi dalam peralatan semikonduktor terdedah kepada kerosakan, menyebabkan kegagalan peralatan.
Penebat tinggi mengenakan keperluan yang ketat pada bahan dan proses pengawetan rintangan pateri. Semasa pengendalian peralatan semikonduktor, papan litar bercetak terdedah kepada suhu tinggi untuk masa yang lama dan mungkin bersentuhan dengan gas menghakis. Rintangan pateri mesti mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap suhu tinggi dan kakisan. Walau bagaimanapun, di bawah salutan nipis, pengedaran agen pengawetan dalam rintangan pateri terdedah kepada ketidaksamaan, mengakibatkan ketumpatan pemautan silang-yang tidak mencukupi di sesetengah kawasan selepas pengawetan, dan keretakan cenderung berlaku dalam-persekitaran suhu tinggi, yang membawa kepada penurunan pesat dalam prestasi penebat dari semasa ke semasa.
5, Kawalan kerataan: kekangan utama untuk pemasangan kemudian dan pelesapan haba
PCB 12 lapisan peralatan semikonduktor perlu mempunyai kerataan yang sangat tinggi, jika tidak, ia akan menjejaskan lekatan dengan cip dan sink haba, yang membawa kepada pelesapan haba yang lemah atau kegagalan pemasangan. Walau bagaimanapun, struktur berbilang-lapisan dan proses kompleks 12 lapisan papan litar bercetak menjadikan kawalan kerataan sebagai "masalah degil" dalam pembuatan.
Di satu pihak, pelepasan tegasan selepas mampatan-berbilang lapisan boleh menyebabkan papan meledingkan. Semasa proses pelapis berbilang pada PCB 12 lapisan, tegasan dalaman setiap bahan lapisan terkumpul secara berterusan. Selepas penyejukan, tegasan dilepaskan, yang dengan mudah boleh menyebabkan papan membongkok ke arah sisi tebal kerajang tembaga. Terutama apabila terdapat perbezaan ketara dalam ketebalan tembaga tempatan, lengkungan mungkin jauh melebihi keperluan peralatan semikonduktor.
Sebaliknya, rawatan suhu tinggi-pada proses seterusnya akan memburukkan lagi isu kerataan. Proses seperti pengawetan topeng pateri perlu dijalankan pada suhu tinggi tertentu. Pada suhu ini, papan PCB akan mengalami ubah bentuk haba sekali lagi. Jika tegasan tidak dilepaskan sepenuhnya sebelum ini, ubah bentuk akan terus bertindih. Bagi kawasan dalam peranti semikonduktor yang memerlukan sentuhan rapat dengan sink haba, sisihan kerataan boleh menyebabkan kawasan sentuhan berkurangan, kecekapan pelesapan haba berkurangan, suhu operasi cip meningkat dan jangka hayat peranti dipendekkan.
6, Pengujian dan Pembaikan: Cabaran Kawalan Kualiti dalam Struktur Kompleks
Proses pembuatan 12 lapisan PCB untuk peralatan semikonduktor memerlukan 100% pemeriksaan penuh, tetapi disebabkan oleh struktur yang kompleks, beberapa kecacatan sukar dikesan, dan kesukaran pembaikan sangat tinggi, menjadi kesukaran utama dalam kawalan kualiti.
Dalam proses pemeriksaan, kecacatan pada lapisan dalam 12 lapisan PCB sukar untuk dikesan melalui pemeriksaan penampilan konvensional dan memerlukan pengesanan-sinar X dan pengimbasan ultrasonik. Walau bagaimanapun, pengesanan sinar X-mempunyai kadar pengecaman terhad untuk kecacatan kecil dan tidak dapat menentukan keadaan ikatan antara dinding lubang dan kerajang kuprum dalam; Walaupun pengimbasan ultrasonik boleh mengesan ikatan antara lapisan, resolusi pengimbasan mungkin berkurangan disebabkan oleh ketebalan 12 lapisan, yang mungkin terlepas kawasan nyah ikatan setempat. Kecacatan yang tidak dapat dikesan ini akan berkembang secara beransur-ansur semasa-pengoperasian jangka panjang peralatan semikonduktor, akhirnya membawa kepada kegagalan litar.
Cabaran dalam proses pembaikan adalah lebih besar. Sekiranya litar pintas atau penyaduran lubang mikro yang lemah dikesan di lapisan dalam, 12 lapisan PCB perlu "dibaiki lapisan demi lapisan", iaitu lapisan penebat dan kerajang tembaga dikupas lapisan demi lapisan, kecacatan diperbaiki, dan kemudian ditekan semula. Walau bagaimanapun, semasa proses pelapisan, suhu tinggi dan reagen kimia dengan mudah boleh merosakkan lapisan utuh di sekeliling, menyebabkan kadar kejayaan pembaikan yang lebih rendah. Walaupun pembaikan berjaya, kepekatan tegasan baharu mungkin masih berlaku di kawasan yang ditekan semula. Dalam persekitaran getaran peralatan semikonduktor, keretakan mudah berlaku di tapak pembaikan, menjadi potensi bahaya kerosakan baharu.