Pusvadītāju iekārtās 12 slāņu PCB plates ir ļoti svarīgas, lai savienotu kodola mikroshēmas, pārraidītu augstas-frekvences signālus un lielas strāvas. Tās ražošanas process prasa ārkārtīgi augstas precizitātes, stabilitātes un uzticamības prasības. Salīdzinot ar parastajām daudzslāņu iespiedshēmu platēm, 12 slāņu iespiedshēmu platēm ir sarežģītāka struktūra, vairāk procesa posmu, un tām ir jāpielāgojas striktiem pusvadītāju iekārtu standartiem attiecībā uz signāla integritāti un siltuma izkliedi. Tāpēc ražošanas procesā ir vairākas galvenās grūtības. Sākot no galvenajiem procesa posmiem, mēs sadalīsim 12 slāņu iespiedshēmu plates ražošanas izaicinājumus pusvadītāju iekārtu pielietojuma scenārijos.
1, Laminēts process: "precīzas savienošanas" izaicinājums daudzslāņu struktūrās
Slāņošana ir 12 slāņu PCB ražošanas pamatprocess, kam nepieciešams 12 substrāta slāņu, vara folijas un izolācijas slāņa integrācija, izmantojot augstu temperatūru un augstu spriegumu. Grūtības ir saistītas ar izlīdzināšanas precizitāti un biezuma viendabīgumu starp slāņiem, kas ir ļoti svarīgi signāla pārraidei pusvadītāju iekārtās.
No starpslāņu izlīdzināšanas viedokļa 12 slāņu PCB ir jāpiespiež vairākas reizes, un katrai nospiešanai ir jānodrošina, ka katra slāņa grafikas izlīdzināšanas kļūda tiek kontrolēta ļoti mazā diapazonā. Tomēr faktiskajā ražošanā substrāts ir pakļauts termiskai deformācijai augstās temperatūrās, un pēc katras laminēšanas var būt nelielas loksnes līdzenuma novirzes. Sakraujot 12 slāņos, kopējā izlīdzināšanas kļūda var pārsniegt kritisko vērtību. Tiklīdz izlīdzināšanas precizitāte neatbilst standartam, augstfrekvences signālu pārraides zudumi pusvadītāju iekārtās ievērojami palielināsies, un var rasties pat signāla šķērsruna, kas ietekmē iekārtas normālu darbību.
Biezuma viendabīgums ir vienlīdz izaicinošs. 12 slāņu PCB ir jākontrolē kopējais biezums un katra slāņa biezuma novirzes diapazons. Tomēr saspiešanas procesa laikā nevienmērīgs spiediena sadalījums un saraušanās ātruma atšķirības starp pamatni un izolācijas slāni var radīt tādas problēmas kā "bieza vidū, plānas malas" vai lokāli izvirzījumi galīgajā plāksnē. Vietām pusvadītāju iekārtās, kurās nepieciešams uzstādīt precīzus savienotājus, pārmērīga biezuma novirze var izraisīt sliktu savienotāja kontaktu un palielināt aprīkojuma atteices risku.
2, mikro caurumu apstrāde: divējādas problēmas ar mazu poru izmēru un malu attiecību
Pusvadītāju iekārtu 12 slāņu PCB ir nepieciešams liels skaits mikroporu, lai izveidotu starpslāņu ķēdes savienojumus. Šīm mikroporām ir ne tikai mazs izmērs, bet tām arī jāiekļūst 12 substrāta slāņos, kuru dziļuma un diametra attiecība ievērojami pārsniedz parasto daudzslāņu iespiedshēmu plates, kas ievērojami palielina ražošanas grūtības.
Pirmkārt, ir jautājums par urbšanas precizitāti. Īpaši mazās diafragmas atvēruma dēļ urbis ir pakļauts "vibrācijai" liela-ātruma griešanās laikā, kā rezultātā rodas apertūras novirze un pat cauruma sienas skrāpējumi. Tajā pašā laikā 12 slāņu substrāta materiālu atšķirības paātrinās urbja nodiluma ātrumu. Ja tas netiks savlaicīgi nomainīts, turpmāko mikroporu poru izmēra precizitāte turpinās samazināties. Pusvadītāju ierīcēm mikroporu lieluma novirze var izraisīt nevienmērīgu vara slāņa biezumu pārklātajos caurumos, pastiprināt lokālo sildīšanu strāvas pārvades laikā un ietekmēt ierīces siltuma izkliedes veiktspēju.
Dziļāks izaicinājums ir poru sienas kvalitātē. 12 slāņu PCB mikroporām ir jāiziet "urbšanas de urbšanas galvanizācijas" process, kurā urbšanas procesā ir jānoņem sveķu atliekas no cauruma sienas. Tomēr mikroporu šaurais poru izmērs apgrūtina tīrīšanas šķīduma pilnīgu iekļūšanu. Ja urbšana nav rūpīgi veikta, vara slānis galvanizācijas laikā nevar cieši savienoties ar urbuma sienu, un vēlākas lietošanas laikā var rasties "cauruma sienas lobīšanās", izraisot ķēdes pārrāvumus. Turklāt pārmērīga malu attiecība apgrūtina strāvas vienmērīgu sadali cauruma apakšā galvanizācijas laikā, un vara slāņa biezums cauruma apakšā ir nepietiekams. Pusvadītāju ierīču lielas strāvas scenārijos vara slānis cauruma apakšā ir pakļauts pārkaršanai un izdegšanai.
3, vara biezuma kontrole: pretruna starp globālo viendabīgumu un vietējo sabiezējumu
Prasībai par vara biezumu pusvadītāju iekārtu 12 slāņu PCB ir "dubultība": no vienas puses, globālajam vara biezumam ir jābūt vienādam, lai nodrošinātu stabilu signāla pārraidi; No otras puses, dažos apgabalos ir nepieciešams lokāls vara biezuma sabiezējums, lai uzlabotu siltuma izkliedi un strāvas nestspēju, kas var viegli izraisīt konfliktus ražošanā.
Grūtības panākt globālu vara biezuma viendabīgumu ir galvanizācijas procesā. 12 slāņu PCB laukums parasti ir liels, un strāvas sadalījumu apšuvuma tvertnē viegli ietekmē dēļa forma un piekaramās stiprinājuma novietojums, kā rezultātā atšķiras vara biezums starp dēļa malām un centru. Turklāt mikrocaurumi un aklie caurumi 12 slāņu PCB "novirzīs" strāvu, izraisot virsmas vara biezumu pie caurumiem, kas ir plānāks nekā citās vietās. Ja globālā vara biezuma novirze ir pārāk liela, dažādu ceļu signāla pārraides ātrums pusvadītāju iekārtās atšķirsies, izraisot datu sinhronizācijas aizkavi un ietekmējot iekārtu apstrādes efektivitāti.
Vara biezuma lokāls sabiezējums rada "pārmērīgas galvanizācijas" risku. Lai panāktu lokālu vara biezuma sabiezēšanu, attiecīgajā zonā ir jāveic sekundārā galvanizācija. Tomēr sekundārās galvanizācijas laikā strāvai ir tendence izkliedēt apkārtējos apgabalos, izraisot vara biezumu ārpus mērķa zonās, kas pārsniedz standartu. Tajā pašā laikā pāreja starp lokāli sabiezināto zonu un apkārtējo parasto vara biezo zonu ir pakļauta "pakāpēm". Sekojošā lodēšanas maskas slāņa pārklāšanas laikā pie pakāpieniem viegli veidojas burbuļi vai nepietiekams biezums, kā rezultātā tiek pakļauts vara slānis un palielinās oksidācijas un īssavienojuma risks pusvadītāju iekārtās.
4, lodēšanas maskas pārklājums: līdzsvars starp plānu pārklājumu un augstu izolāciju
12 slāņu PCB lodēšanas maskas slānim pusvadītāju iekārtās ir jāatbilst gan "plāna pārklājuma", gan "augstas izolācijas" prasībām, lai pielāgotos kompaktajai uzstādīšanas telpai un augstsprieguma darba videi iekārtas iekšienē. Tomēr starp šīm divām prasībām ražošanā pastāv dabiska pretruna.
Plāno pārklājumu pārklājuma precizitāti ir grūti kontrolēt. Lodēšanas maskas slāni parasti apstrādā ar sietspiedi vai smidzināšanas pārklājumu, un attiecībā uz smalkajiem izciļņiem un ieplakām 12 slāņu PCB virsmā plāni pārklājumi ir pakļauti "noplūdei" vai "nevienmērīgam biezumam". Piemēram, ja sietspiedes laikā skrāpja spiediena kontrole ir nepareiza, lodēšanas maskas slāņa biezums solī var būt mazāks par standarta vērtību. Tomēr plāns lodmetāla maskas slānis var izraisīt izolācijas veiktspējas samazināšanos, un augsta sprieguma signāla pārraide pusvadītāju iekārtās var sabojāt, izraisot iekārtas kļūmes.
Augsta izolācija izvirza stingras prasības materiālam un lodēšanas rezistenta sacietēšanas procesam. Pusvadītāju iekārtu darbības laikā iespiedshēmu plates ilgstoši tiek pakļautas augstām temperatūrām un var nonākt saskarē ar korozīvām gāzēm. Lodēšanas rezistentam jābūt ar izcilu izturību pret augstām temperatūrām un koroziju. Tomēr, izmantojot plānus pārklājumus, cietinātāju izkliede pretlodēšanas slānī ir nevienmērīga, kā rezultātā dažos apgabalos pēc sacietēšanas ir nepietiekams šķērssavienojuma blīvums, un augstas-temperatūras vidēs var rasties plaisāšana, kas laika gaitā izraisa strauju izolācijas veiktspējas samazināšanos.
5, līdzenuma kontrole: galvenais ierobežojums vēlākai montāžai un siltuma izkliedēšanai
Pusvadītāju iekārtu 12 slāņu PCB ir jābūt ļoti līdzenam, pretējā gadījumā tas ietekmēs saķeri ar mikroshēmām un siltuma izlietnēm, izraisot sliktu siltuma izkliedi vai montāžas bojājumus. Tomēr daudzslāņu struktūra un sarežģītais 12 slāņu iespiedshēmu plates process padara plakanuma kontroli par "stingru problēmu" ražošanā.
No vienas puses, spriedzes atbrīvošana pēc vairāku{0}}slāņu saspiešanas var izraisīt plāksnes deformāciju. Vairāku laminēšanas procesu laikā uz 12 slāņu PCB katra slāņa materiāla iekšējais spriegums uzkrājas nepārtraukti. Pēc atdzesēšanas tiek atbrīvots spriegums, kas var viegli izraisīt plāksnes saliekšanos uz vara folijas biezāko pusi. Īpaši tad, ja ir būtiskas atšķirības vietējā vara biezumā, deformācija var ievērojami pārsniegt pusvadītāju aprīkojuma prasības.
No otras puses, turpmāko procesu apstrāde augstā temperatūrā{0}} saasinās plakanuma problēmu. Tādi procesi kā lodēšanas maskas sacietēšana ir jāveic noteiktā augstā temperatūrā. Šajā temperatūrā PCB plāksne atkal tiks pakļauta termiskai deformācijai. Ja spriegums iepriekš nav pilnībā atbrīvots, deformācija vēl vairāk pārklājas. Pusvadītāju ierīču zonās, kurām nepieciešams ciešs kontakts ar siltuma izlietnēm, plakanuma novirzes var samazināt kontakta laukumu, samazināt siltuma izkliedes efektivitāti, paaugstināt mikroshēmas darba temperatūru un saīsināt ierīces kalpošanas laiku.
6, Testēšana un remonts: kvalitātes kontroles izaicinājumi sarežģītās struktūrās
Pusvadītāju iekārtu 12 slāņu PCB ražošanas procesā ir nepieciešama 100% pilna pārbaude, taču sarežģītās struktūras dēļ dažus defektus ir grūti atklāt, un remonta grūtības ir ārkārtīgi augstas, kļūstot par būtiskām kvalitātes kontroles grūtībām.
Pārbaudes procesā 12 slāņu PCB iekšējā slāņa defektus ir grūti noteikt, izmantojot parasto izskata pārbaudi, un tiem ir nepieciešama rentgena noteikšana un ultraskaņas skenēšana. Tomēr rentgenstaru noteikšanai ir ierobežots nelielu defektu atpazīšanas ātrums, un tā nevar noteikt savienojuma stāvokli starp cauruma sieniņu un iekšējo vara foliju; Lai gan ultraskaņas skenēšana var noteikt starpslāņu savienojumu, skenēšanas izšķirtspēja var samazināties 12 slāņu biezuma dēļ, kas var izlaist lokālās atdalīšanas zonas. Šie neatklātie defekti pakāpeniski paplašināsies pusvadītāju iekārtu ilgstošas darbības laikā{6}}, galu galā izraisot ķēdes atteices.
Izaicinājums remonta procesā ir vēl lielāks. Ja iekšējā slānī tiek konstatēts īssavienojums vai slikts mikro caurumu pārklājums, 12 slāņu PCB ir "jālabo slāni pēc slāņa", tas ir, izolācijas slānis un vara folija tiek nolobīti slāni pa slānim, defekti tiek novērsti un pēc tam atkārtoti presēti. Tomēr slāņošanas procesa laikā augsta temperatūra un ķīmiskie reaģenti var viegli sabojāt apkārtējos neskartos slāņus, kā rezultātā remonta panākumi ir mazāki. Pat ja remonts ir veiksmīgs, atkārtoti nospiestajā zonā joprojām var rasties jaunas stresa koncentrācijas. Pusvadītāju iekārtu vibrācijas vidē remonta vietā mēdz rasties plaisas, kas kļūst par jaunu potenciālu bojājuma risku.