Pooljuhtseadmetes on 12-kihilistel PCB-plaatidel oluline roll südamikukiipide ühendamisel, kõrgsageduslike signaalide ja kõrgete voolude edastamisel. Selle tootmisprotsess nõuab äärmiselt kõrgeid täpsus-, stabiilsus- ja töökindlusnõudeid. Võrreldes tavaliste -kihiliste trükkplaatidega on 12-kihilistel trükkplaatidel keerulisem struktuur, rohkem protsessietappe ja need peavad kohanema pooljuhtseadmete rangete standarditega signaali terviklikkuse ja soojuse hajumise osas. Seetõttu on tootmisprotsessis mitmeid peamisi raskusi. Alustades protsessi peamistest etappidest, jagame pooljuhtseadmete rakenduse stsenaariumides 12-kihiliste trükkplaatide tootmisega seotud väljakutsed.
1, lamineeritud protsess: "täpse sidumise" väljakutse mitmekihilistes struktuurides
Kihistamine on 12-kihilise PCB tootmise põhiprotsess, mis nõuab 12 kihi substraadi, vaskfooliumi ja isolatsioonikihi integreerimist tervikuks kõrge temperatuuri ja kõrge pinge kaudu. Raskus seisneb joondamise täpsuses ja kihtide paksuse ühtluses, mis on pooljuhtseadmetes signaali edastamiseks üliolulised.
Kihtidevahelise joonduse seisukohast tuleb 12-kihilist PCB-d mitu korda vajutada ja iga pressimine peab tagama, et iga kihi graafika joondusviga kontrollitakse väga väikeses vahemikus. Kuid tegeliku tootmise puhul on substraat kõrgel temperatuuril termiliselt deformeerunud ja pärast iga lamineerimist võib lehe tasasuses esineda väikeseid kõrvalekaldeid. 12 kihi peale virnastamise korral võib kogu joondusviga ületada kriitilist väärtust. Kui joonduse täpsus ei vasta standardile, suureneb pooljuhtseadmete kõrgsageduslike signaalide{5}}edastuskadu märkimisväärselt ja võib esineda isegi signaali ülekõla, mis mõjutab seadmete normaalset tööd.
Sama keeruline on ka paksuse ühtlus. 12-kihiline PCB peab kontrollima iga kihi paksuse üldist paksust ja kõrvalekaldevahemikku. Kuid kokkusurumisprotsessi ajal võivad ebaühtlane rõhujaotus ja erinevused aluspinna ja isolatsioonikihi kokkutõmbumise määrades põhjustada selliseid probleeme nagu "keskelt paks, servadest õhuke" või lokaalsed väljaulatuvad osad lõplikus plaadis. Pooljuhtseadmete piirkondades, mis nõuavad täppispistikute paigaldamist, võib liigne paksuse hälve põhjustada pistiku halva kontakti ja suurendada seadmete rikke ohtu.
2, mikroaukude töötlemine: väikeste pooride suuruse ja kuvasuhte kaks väljakutset
Pooljuhtseadmete 12-kihiline PCB nõuab kihtidevaheliste ahelate ühenduste saavutamiseks suurt hulka mikropoore. Need mikropoorid pole mitte ainult väikesed, vaid peavad läbima ka 12 kihti substraadi, mille sügavuse ja läbimõõdu suhe ületab tunduvalt tavaliste mitmekihiliste trükkplaatide oma, mis suurendab oluliselt tootmisraskusi.
Esiteks on küsimus puurimise täpsuses. Äärmiselt väikese ava tõttu on puur suurel-kiirusel pöörlemisel "vibratsioonile" kalduv, mille tulemuseks on ava kõrvalekalded ja isegi kriimustused augu seinal. Samal ajal kiirendavad 12-kihilise substraadi materjali erinevused puuri kulumiskiirust. Kui seda õigeaegselt ei asendata, väheneb järgnevate mikropooride pooride suuruse täpsus jätkuvalt. Pooljuhtseadmete puhul võib mikropooride suuruse kõrvalekalle põhjustada plaaditud aukude sees oleva vasekihi ebaühtlase paksuse, intensiivistada kohalikku kuumutamist vooluülekande ajal ja mõjutada seadme soojuse hajumist.
Sügavam väljakutse seisneb pooride seina kvaliteedis. 12-kihilise PCB mikropoorid peavad läbima "drilling de drilling electroplating" protsessi, mille käigus puurimisprotsess nõuab vaigu jääkide eemaldamist augu seinast. Mikropooride kitsas pooride suurus muudab aga puhastuslahuse täieliku läbitungimise keeruliseks. Kui puurimine ei ole põhjalik, ei saa vasekiht galvaniseerimise ajal augu seinaga tihedalt kokku puutuda ja hilisemal kasutamisel võib tekkida "augu seina koorumine", mis põhjustab vooluahela katkemist. Lisaks raskendab liigne kuvasuhe galvaniseerimisel voolu ühtlast jaotumist augu põhjaga ning vasekihi paksus ava põhjas on ebapiisav. Pooljuhtseadmete suure voolu stsenaariumide korral on ava põhjas olev vasekiht altid ülekuumenemisele ja läbipõlemisele.
3, vase paksuse kontroll: vastuolu globaalse ühtluse ja kohaliku paksenemise vahel
Vase paksuse nõudel pooljuhtseadmete 12-kihilises PCB-s on "kahelisus": ühelt poolt peab globaalne vase paksus olema ühtlane, et tagada stabiilne signaaliedastus; Teisest küljest nõuavad mõned piirkonnad vase paksuse kohalikku paksendamist, et suurendada soojuse hajumist ja voolu kandevõimet, mis võib kergesti põhjustada konflikte tootmises.
Globaalse vase paksuse ühtluse saavutamise raskus seisneb galvaniseerimise protsessis. 12-kihilise PCB pindala on tavaliselt suur ja voolujaotus plaadistuspaagis on kergesti mõjutatav plaadi kuju ja rippkinnituse asendiga, mille tulemuseks on vase paksuse erinevused plaadi servade ja keskkoha vahel. Lisaks suunavad 12-kihilise PCB mikroaugud ja pimeaugud voolu ümber, mistõttu on aukude lähedal oleva pinna vase paksus õhem kui teistes piirkondades. Kui globaalne vase paksuse hälve on liiga suur, erineb pooljuhtseadmete erinevate radade signaaliedastuskiirus, mille tulemuseks on andmete sünkroniseerimise viivitus ja seadmete töötlemise tõhusus.
Vase paksuse lokaalne paksenemine kujutab endast "liigse galvaniseerimise" ohtu. Vase paksuse lokaalse paksenemise saavutamiseks tuleb vastavas piirkonnas teostada sekundaarne galvaniseerimine. Teisese galvaniseerimise ajal on vool aga kalduvus hajuda ümbritsevatesse piirkondadesse, mistõttu vase paksus mittesihtpiirkondades ületab normi. Samal ajal on üleminek lokaalselt paksenenud ala ja ümbritseva tavapärase vase paksuse ala vahel "sammudele" kalduv. Jootemaskikihi järgneval katmisel tekivad astmete juures kergesti mullid või ebapiisav paksus, mille tulemuseks on vasekihi paljastamine ning pooljuhtseadmete oksüdatsiooni ja lühise oht.
4, jootemaski kate: tasakaal õhukese katte ja kõrge isolatsiooni vahel
12-kihilise PCB jootemaskikiht pooljuhtseadmetes peab vastama nii õhukese katte kui ka kõrge isolatsiooni nõuetele, et kohanduda kompaktse paigaldusruumi ja kõrgepingelise töökeskkonnaga seadme sees. Nende kahe tootmise nõude vahel on aga loomulik vastuolu.
Õhukeste katete katmise täpsust on raske kontrollida. Jootemaski kihti töödeldakse tavaliselt siiditrüki või pihustuskattega ning 12-kihilise PCB pinnal olevate peente konaruste ja süvendite korral on õhukesed katted kalduvad "lekkima" või "ebaühtlase paksusega". Näiteks kui kaabitsa rõhureguleerimine on siiditrükkimise ajal vale, võib jootemaski kihi paksus etapis olla standardväärtusest madalam. Õhuke jootemaski kiht võib aga kaasa tuua isolatsiooni jõudluse vähenemise ja kõrge-pingesignaali edastamine pooljuhtseadmetes võib puruneda, põhjustades seadme rikke.
Kõrge isolatsioon seab jootekindlale materjalile ja kõvenemisprotsessile ranged nõuded. Pooljuhtseadmete töötamise ajal puutuvad trükkplaadid pikka aega kokku kõrgete temperatuuridega ja võivad kokku puutuda söövitavate gaasidega. Jootetakistidel peab olema suurepärane vastupidavus kõrgetele temperatuuridele ja korrosioonile. Kuid õhukeste kattekihtide korral on kõvendi jaotumine jootekindlas materjalis ebaühtlane, mille tulemuseks on pärast kõvenemist mõnes piirkonnas ebapiisav ristsidumise tihedus, ning kõrgel temperatuuril{4}} võib tekkida pragusid, mis põhjustab aja jooksul isolatsiooni jõudluse kiiret langust.
5, tasasuse kontroll: peamine piirang hilisemaks kokkupanekuks ja soojuse hajutamiseks
Pooljuhtseadmete 12-kihiline PCB peab olema äärmiselt tasapinnaline, vastasel juhul mõjutab see haardumist kiipide ja jahutusradiaatoritega, mis põhjustab halba soojuse hajumist või koostu ebaõnnestumist. Kuid 12-kihiliste trükkplaatide mitmekihiline struktuur ja keerukas protsess muudavad tasasuse kontrolli tootmises "kangekaelseks probleemiks".
Ühest küljest võib pinge vabanemine pärast mitmekihilist{0}}kompressiooni põhjustada plaadi kõverdumist. Mitme lamineerimisprotsessi käigus 12-kihilisel PCB-l koguneb iga kihi materjali sisemine pinge pidevalt. Pärast jahutamist pinge vabaneb, mis võib kergesti põhjustada plaadi paindumist vaskfooliumi paksema poole suunas. Eriti kui kohalikus vase paksuses on märkimisväärne erinevus, võib kõverus ületada pooljuhtseadmete nõuded.
Teisest küljest süvendab järgnevate protsesside töötlemine kõrgel{0}}temperatuuril tasasuse probleemi veelgi. Sellised protsessid nagu jootemaski kõvenemine tuleb läbi viia teatud kõrgel temperatuuril. Sellel temperatuuril toimub PCB-plaadil uuesti termiline deformatsioon. Kui pinget enne täielikult ei vabastata, kattub deformatsioon veelgi. Pooljuhtseadmete piirkondades, mis nõuavad tihedat kontakti jahutusradiaatoritega, võivad tasasuse kõrvalekalded põhjustada kontaktpinna vähenemist, soojuse hajumise efektiivsuse vähenemist, kiibi töötemperatuuri tõusu ja seadme eluea lühenemist.
6, Testimine ja remont: kvaliteedikontrolli väljakutsed keerulistes struktuurides
Pooljuhtseadmete 12-kihilise PCB tootmisprotsess nõuab 100% täielikku kontrolli, kuid keeruka struktuuri tõttu on mõningaid defekte raske avastada ja parandamise raskusaste on äärmiselt kõrge, muutudes kvaliteedikontrolli suureks raskuseks.
Kontrollimise käigus on 12-kihilise PCB sisemise kihi defekte tavapärase välimuse kontrolliga raske tuvastada ning need nõuavad röntgenikiirguse tuvastamist ja ultraheliskaneerimist. Kuid röntgentuvastusel on väikeste defektide tuvastamise määr piiratud ja see ei suuda kindlaks määrata ava seina ja sisemise vaskfooliumi vahelist sidet. Kuigi ultraheliskaneerimine suudab tuvastada kihtidevahelise sideme, võib skaneerimise eraldusvõime väheneda 12 kihi paksuse tõttu, mis võib puududa kohalikest lahtiühendamispiirkondadest. Need avastamata defektid laienevad järk-järgult pooljuhtseadmete pikaajalisel-töötamisel, mis viib lõpuks vooluringi tõrgeteni.
Remondiprotsessi väljakutse on veelgi suurem. Kui sisemises kihis avastatakse lühis või kehv mikroavad, tuleb 12-kihilist PCB-d "kiht-kihilt parandada", see tähendab, et isolatsioonikiht ja vaskfoolium kooritakse kiht-kihilt maha, vead parandatakse ja seejärel uuesti pressitakse. Kuid kihistamise käigus võivad kõrged temperatuurid ja keemilised reaktiivid kergesti kahjustada ümbritsevaid terveid kihte, mille tulemuseks on madalam parandustööde edukus. Isegi kui parandus on edukas, võivad represseeritud alal tekkida uued stressikontsentratsioonid. Pooljuhtseadmete vibratsioonikeskkonnas võivad remondikohas tekkida praod, mis muutuvad uueks potentsiaalseks rikkeohuks.