A félvezető berendezésekben a 12 rétegű NYÁK-lapok döntő szerepet játszanak a mag chipek összekapcsolásában, a nagy-frekvenciás jelek és a nagy áramok továbbításában. Gyártási folyamata rendkívül nagy pontossági, stabilitási és megbízhatósági követelményeket igényel. A hagyományos több-rétegű nyomtatott áramköri lapokhoz képest a 12 rétegű nyomtatott áramköri kártyák bonyolultabb szerkezetűek, több folyamatlépéssel rendelkeznek, és alkalmazkodniuk kell a félvezető berendezésekre vonatkozó szigorú jelintegritási és hőelvezetési szabványokhoz. Ezért a gyártási folyamat számos alapvető nehézséggel jár. A folyamat legfontosabb lépéseiből kiindulva lebontjuk a 12 rétegű nyomtatott áramköri lapok gyártási kihívásait a félvezető berendezések alkalmazási forgatókönyveiben.
1, Laminált eljárás: a "precíz ragasztás" kihívása a többrétegű szerkezetekben-
A rétegezés a 12 rétegű PCB-gyártás alapvető folyamata, amelyhez 12 réteg szubsztrátum, rézfólia és szigetelőréteg integrálása szükséges magas hőmérsékleten és nagyfeszültségen keresztül. A nehézség az igazítási pontosságban és a rétegek közötti vastagság egyenletességében rejlik, amelyek kulcsfontosságúak a félvezető berendezések jelátviteléhez.
A rétegek közötti igazítás szempontjából egy 12 rétegű PCB-t többször kell megnyomni, és minden egyes préselésnek biztosítania kell, hogy az egyes rétegek grafikájának igazítási hibája nagyon kis tartományon belül legyen szabályozva. A tényleges gyártás során azonban az aljzat hajlamos a hődeformációra magas hőmérsékleten, és minden laminálás után kismértékű eltérések lehetnek a lap síkságában. 12 rétegre halmozva a teljes igazítási hiba meghaladhatja a kritikus értéket. Ha a beállítási pontosság nem felel meg a szabványnak, a nagy-frekvenciás jelek átviteli vesztesége a félvezető berendezésekben jelentősen megnő, és akár jelek áthallása is előfordulhat, ami befolyásolja a berendezés normál működését.
Ugyanilyen kihívást jelent a vastagság egyenletessége. A 12 rétegű PCB-nek szabályoznia kell a teljes vastagságot és az egyes rétegvastagságok eltérési tartományát. A tömörítési folyamat során azonban az egyenetlen nyomáseloszlás és a zsugorodási sebesség különbségei az aljzat és a szigetelőréteg között olyan problémákhoz vezethetnek, mint például a "középen vastag, a széleken vékony" vagy helyi kiemelkedések a végső lapon. A félvezető berendezések olyan területein, ahol precíziós csatlakozók beépítése szükséges, a vastagság túlzott eltérése a csatlakozók rossz érintkezéséhez vezethet, és növeli a berendezés meghibásodásának kockázatát.
2, Mikrolyuk feldolgozás: kettős kihívás a kis pórusméret és a képarány
A félvezető berendezések 12 rétegű PCB-je nagyszámú mikropórust igényel a rétegközi áramköri kapcsolatok eléréséhez. Ezek a mikropórusok nem csak kis méretűek, hanem 12 réteg szubsztrátumon is át kell hatolniuk, és a mélység/átmérő arány jóval meghaladja a hagyományos többrétegű nyomtatott áramköri lapokét, ami jelentősen megnöveli a gyártási nehézségeket.
Először is a fúrás pontosságának kérdése van. A rendkívül kis rekesznyílás miatt a fúrófej hajlamos a "rezgésre" a nagy-sebességű forgás során, ami a rekesznyílás eltérését és akár karcolásokat is eredményezhet a furat falán. Ugyanakkor a 12 rétegű szubsztrátum anyagkülönbségei felgyorsítják a fúrószár kopási sebességét. Ha nem pótolják időben, a következő mikropórusok pórusméretének pontossága tovább csökken. Félvezető eszközök esetében a mikropórusméret eltérése a rézréteg egyenetlen vastagságához vezethet a bevont lyukak belsejében, fokozhatja a helyi fűtést az áramátvitel során, és befolyásolhatja az eszköz hőelvezetési teljesítményét.
A mélyebb kihívás a pórusfal minőségében rejlik. A 12 rétegű PCB mikropórusainak át kell menniük egy "drilling de drilling galvanizáló" folyamaton, amelyben a fúrási folyamat megköveteli a maradék gyantatörmelék eltávolítását a furat faláról. A mikropórusok szűk pórusmérete azonban megnehezíti a tisztítóoldat teljes behatolását. Ha a fúrás nem alapos, a rézréteg nem tud szorosan kötődni a furat falához a galvanizálás során, és a későbbi használat során "lyukfal lehámlása" következhet be, ami áramkör megszakadását okozhatja. Ezenkívül a túlzott oldalarány megnehezíti az áram egyenletes eloszlását a furat alján a galvanizálás során, és a rézréteg vastagsága a furat alján nem megfelelő. A félvezető eszközök nagyáramú forgatókönyveiben a lyuk alján lévő rézréteg hajlamos túlmelegedésre és kiégésre.
3, Rézvastagság szabályozás: a globális egyenletesség és a lokális vastagodás közötti ellentmondás
A félvezető berendezések 12 rétegű PCB-jében a rézvastagság követelménye „kettős”: egyrészt a globális rézvastagságnak egységesnek kell lennie a stabil jelátvitel biztosításához; Másrészt egyes területeken a réz vastagságának helyi vastagítása szükséges a hőleadás és az áramtartó képesség fokozása érdekében, ami könnyen konfliktusokhoz vezethet a gyártás során.
A globális rézvastagság egységességének elérésének nehézsége a galvanizálási folyamatban rejlik. A 12 rétegű NYÁK területe általában nagy, és az árameloszlást a bevonattartályban könnyen befolyásolja a tábla alakja és a függő rögzítőelem helyzete, ami a rézvastagság eltéréseit eredményezi a tábla szélei és közepe között. Ezen túlmenően a 12 rétegű PCB mikrolyukak és zsákfuratok „eltereli” az áramot, így a felületi rézvastagság a lyukak közelében vékonyabb lesz, mint más területeken. Ha a globális rézvastagság eltérése túl nagy, a félvezető berendezésekben a különböző utak jelátviteli sebessége eltérő lesz, ami adatszinkronizálási késést eredményez, és befolyásolja a berendezés feldolgozási hatékonyságát.
A rézvastagság helyi megvastagodása a "túlzott galvanizálás" veszélyét hordozza magában. A rézvastagság helyi vastagodásának eléréséhez másodlagos galvanizálást kell végezni a megfelelő területen. A másodlagos galvanizálás során azonban az áram hajlamos a környező területekre diffundálni, ami miatt a réz vastagsága a nem célterületeken meghaladja a szabványt. Ugyanakkor a lokálisan megvastagodott terület és a környező hagyományos rézvastagságú terület közötti átmenet "lépésekre" hajlamos. A forrasztómaszk réteg utólagos bevonása során a lépéseknél könnyen keletkeznek buborékok vagy nem megfelelő vastagság, ami a rézréteg feltárulását eredményezi, és növeli az oxidáció és a rövidzárlat kockázatát a félvezető berendezésekben.
4, Forrasztómaszk bevonat: egyensúly a vékony bevonat és a magas szigetelés között
A félvezető berendezésekben lévő 12 rétegű PCB forrasztómaszk rétegének meg kell felelnie a „vékony bevonat” és a „magas szigetelés” követelményeinek is, hogy alkalmazkodjon a kompakt telepítési helyhez és a berendezés belsejében található nagyfeszültségű munkakörnyezethez. A gyártásban azonban e két követelmény között van egy természetes ellentmondás.
A vékony bevonatok bevonat pontosságát nehéz ellenőrizni. A forrasztómaszk réteget általában szitanyomással vagy szórással dolgozzák fel, és a 12 rétegű PCB felületén lévő finom dudorok és mélyedések miatt a vékony bevonatok hajlamosak "szivárgásra" vagy "egyenetlen vastagságra". Például, ha a kaparó nyomásszabályozása nem megfelelő a szitanyomás során, a forrasztómaszk réteg vastagsága a lépésnél alacsonyabb lehet, mint a standard érték. A vékony forrasztómaszkréteg azonban a szigetelési teljesítmény csökkenéséhez vezethet, és a félvezető berendezésekben a nagy-feszültségű jelátvitel hajlamos a meghibásodásra, ami a berendezés meghibásodásához vezethet.
A magas szigetelés szigorú követelményeket támaszt a forrasztóanyag anyagával és kikeményedési folyamatával szemben. A félvezető berendezések működése során a nyomtatott áramköri lapok hosszú ideig magas hőmérsékletnek vannak kitéve, és érintkezésbe kerülhetnek korrozív gázokkal. A forrasztóanyagnak kiválóan kell ellenállnia a magas hőmérsékletnek és a korróziónak. Vékony bevonatok esetén azonban a kikeményítőszerek eloszlása a forrasztóanyagban hajlamos az egyenetlenségre, ami a térhálósodást követően egyes területeken nem megfelelő -térhálósodási sűrűséget eredményez, magas-hőmérsékletű környezetben pedig hajlamos a repedés, ami a szigetelési teljesítmény gyors csökkenéséhez vezet az idő múlásával.
5, Síkságszabályozás: kulcsfontosságú korlát a későbbi összeszereléshez és a hőelvezetéshez
A félvezető berendezések 12 rétegű PCB-jének rendkívül nagy síkságúnak kell lennie, különben befolyásolja a forgácsokkal és hűtőbordákkal való tapadást, ami rossz hőelvezetéshez vagy összeszerelési hibához vezet. A több-rétegű szerkezet és a 12 rétegű nyomtatott áramköri kártyák összetett folyamata azonban „makacs problémává” teszi a laposság szabályozását a gyártásban.
Egyrészt a többrétegű{0}}tömörítés utáni feszültségoldás a tábla meghajlását okozhatja. A 12 rétegű PCB-n végzett többszörös laminálási folyamat során az egyes réteganyagok belső feszültsége folyamatosan halmozódik. Lehűlés után a feszültség felszabadul, amitől a tábla könnyen a rézfólia vastagabb oldala felé hajolhat. Különösen akkor, ha jelentős különbség van a helyi réz vastagságában, a vetemedés messze meghaladhatja a félvezető berendezések követelményeit.
Másrészt a későbbi folyamatok magas hőmérsékletű-kezelése súlyosbítja a laposság problémáját. Az olyan folyamatokat, mint a forrasztómaszk kikeményítése, bizonyos magas hőmérsékleten kell végrehajtani. Ezen a hőmérsékleten a nyomtatott áramköri lap ismét termikus deformáción megy keresztül. Ha a feszültséget korábban nem oldják fel teljesen, az alakváltozás tovább fedi egymást. A félvezető eszközök hűtőbordákkal való szoros érintkezését igénylő területein a síkossági eltérések az érintkezési felület csökkenéséhez, a hőleadás hatékonyságának csökkenéséhez, a chipek magasabb működési hőmérsékletéhez és az eszköz élettartamának lerövidüléséhez vezethetnek.
6, Tesztelés és javítás: Minőségellenőrzési kihívások az összetett szerkezetekben
A félvezető berendezésekhez készült 12 rétegű PCB gyártási folyamata 100%-ban teljes körű ellenőrzést igényel, de a bonyolult szerkezet miatt egyes hibák nehezen észlelhetők, a javítás nehézsége pedig rendkívül magas, ami a minőség-ellenőrzés komoly nehézségévé válik.
Az ellenőrzési folyamat során a 12 rétegű nyomtatott áramköri lap belső rétegének hibáit nehéz észlelni a hagyományos megjelenési vizsgálattal, ezért röntgensugaras észlelést és ultrahangos szkennelést igényel. A röntgenérzékelő azonban korlátozott felismerési sebességgel rendelkezik a kis hibákra, és nem tudja meghatározni a lyuk fala és a belső rézfólia közötti kötési állapotot; Bár az ultrahangos szkennelés képes észlelni a rétegek közötti kötést, a szkennelés felbontása csökkenhet a 12 réteg vastagsága miatt, ami miatt hiányozhatnak a helyi leválasztási területek. Ezek a fel nem tárt hibák fokozatosan kitágulnak a félvezető berendezések hosszú távú -működése során, ami végső soron áramköri meghibásodásokhoz vezet.
A javítási folyamat kihívása még nagyobb. Ha a belső rétegben rövidzárlatot vagy rossz mikrolyukbevonatot észlelnek, a 12 rétegű NYÁK-t "rétegről rétegre" kell javítani, vagyis rétegről rétegre le kell húzni a szigetelőréteget és a rézfóliát, kijavítani a hibákat, majd újra préselni. A rétegezési folyamat során azonban a magas hőmérséklet és a kémiai reagensek könnyen károsíthatják a környező ép rétegeket, ami alacsonyabb javítási sikert eredményez. Még ha a javítás sikeres is, új feszültségkoncentrációk keletkezhetnek a visszanyomott területen. A félvezető berendezések rezgéskörnyezetében a javítás helyén hajlamosak repedések keletkezni, amelyek új potenciális hibaveszélyt jelentenek.