I halvlederudstyr spiller 12-lags PCB-kort en afgørende rolle i forbindelse med forbindelse af kernechips, transmission af højfrekvente-signaler og høje strømme. Dens fremstillingsproces kræver ekstremt høje krav til præcision, stabilitet og pålidelighed. Sammenlignet med almindelige flerlags printkort har 12-lags printkort en mere kompleks struktur, flere procestrin og skal tilpasses de strenge standarder for halvlederudstyr for signalintegritet og varmeafledning. Derfor er der flere kernevanskeligheder i fremstillingsprocessen. Med udgangspunkt i de vigtigste procestrin vil vi nedbryde produktionsudfordringerne ved 12-lags printkort i anvendelsesscenarier for halvlederudstyr.
1, Lamineret proces: udfordringen med "præcis binding" i flerlagsstrukturer
Lagdeling er kerneprocessen i 12-lags PCB-fremstilling, som kræver integration af 12 lag af substrat, kobberfolie og isoleringslag i en helhed gennem høj temperatur og høj spænding. Vanskeligheden ligger i justeringsnøjagtigheden og tykkelsesensartetheden mellem lag, som er afgørende for signaltransmission i halvlederudstyr.
Fra perspektivet af justering mellem lag, skal en 12-lags PCB trykkes flere gange, og hver presning skal sikre, at justeringsfejlen for hvert lags grafik kontrolleres inden for et meget lille område. Men i den faktiske fremstilling er underlaget tilbøjeligt til termisk deformation ved høje temperaturer, og der kan være små afvigelser i pladens planhed efter hver laminering. Når den er stablet på 12 lag, kan den samlede justeringsfejl overstige den kritiske værdi. Når først justeringsnøjagtigheden ikke opfylder standarden, vil transmissionstabet af højfrekvente signaler i halvlederudstyr stige betydeligt, og endda signalkrydsning kan forekomme, hvilket påvirker udstyrets normale drift.
Ensartet tykkelse er lige så udfordrende. De 12 lags PCB skal kontrollere den samlede tykkelse og afvigelsesområdet for hver lagtykkelse. Men under kompressionsprocessen kan ujævn trykfordeling og forskelle i krympningshastigheder mellem underlag og isoleringslag føre til problemer som "tykt i midten, tyndt i kanterne" eller lokale fremspring i slutpladen. For områder i halvlederudstyr, der kræver installation af præcisionskonnektorer, kan for stor tykkelsesafvigelse føre til dårlig konnektorkontakt og øge risikoen for udstyrsfejl.
2, Mikrohulsbehandling: dobbelte udfordringer med lille porestørrelse og billedformat
De 12 lags PCB af halvlederudstyr kræver et stort antal mikroporer for at opnå interlayer kredsløbsforbindelser. Disse mikroporer er ikke kun små i størrelse, men skal også gennemtrænge 12 lag substrat, med et forhold mellem dybde og diameter, der langt overstiger almindelige flerlags printkort, hvilket i høj grad øger fremstillingsproblemerne.
For det første er der spørgsmålet om borenøjagtighed. På grund af den ekstremt lille åbning er boret tilbøjeligt til at "vibrere" under høj-rotation, hvilket resulterer i åbningsafvigelse og endda ridser på hulvæggen. Samtidig vil materialeforskellene på 12-lags substratet accelerere slidhastigheden af boret. Hvis den ikke udskiftes i tide, vil porestørrelsenøjagtigheden af de efterfølgende mikroporer fortsætte med at falde. For halvlederenheder kan afvigelsen af mikroporestørrelse føre til ujævn tykkelse af kobberlaget inde i de belagte huller, intensivere lokal opvarmning under strømtransmission og påvirke enhedens varmeafledningsevne.
Den dybere udfordring ligger i kvaliteten af porevæggen. Mikroporerne i et 12-lags PCB skal gennemgå en "boring de drilling electroplating"-proces, hvor afboringsprocessen kræver fjernelse af resterende harpiksrester fra hulvæggen. Mikroporernes smalle porestørrelse gør det dog vanskeligt for renseopløsningen at trænge helt igennem. Hvis afboringen ikke er grundig, kan kobberlaget ikke binde tæt til hulvæggen under galvanisering, og "hulvægsafskalning" kan forekomme under senere brug, hvilket forårsager kredsløbsbrud. Derudover gør et for stort aspektforhold det vanskeligt for strømmen at blive jævnt fordelt til bunden af hullet under galvanisering, og tykkelsen af kobberlaget i bunden af hullet er utilstrækkelig. I højstrømsscenarier med halvlederenheder er kobberlaget i bunden af hullet tilbøjeligt til at overophede og brænde ud.
3, Kobbertykkelseskontrol: modsætningen mellem global ensartethed og lokal fortykkelse
Kravet til kobbertykkelse i de 12 lags PCB i halvlederudstyr har en "dualitet": på den ene side skal den globale kobbertykkelse være ensartet for at sikre stabil signaltransmission; På den anden side kræver nogle områder lokal fortykkelse af kobbertykkelse for at forbedre varmeafledning og strømbærende kapacitet, hvilket let kan føre til konflikter i fremstillingen.
Vanskeligheden ved at opnå global kobbertykkelsesensartethed ligger i galvaniseringsprocessen. Arealet af et 12-lags PCB er normalt stort, og strømfordelingen i pletteringstanken påvirkes let af pladens form og placeringen af det hængende armatur, hvilket resulterer i forskelle i kobbertykkelse mellem kanterne og midten af pladen. Derudover vil mikrohullerne og blinde huller i de 12 lags PCB 'aflede' strøm, hvilket bevirker, at overfladens kobbertykkelse nær hullerne bliver tyndere end andre områder. Hvis den globale kobbertykkelsesafvigelse er for stor, vil signaltransmissionshastigheden for forskellige veje i halvlederudstyr variere, hvilket resulterer i datasynkroniseringsforsinkelse og påvirker udstyrsbehandlingseffektiviteten.
Lokal fortykkelse af kobbertykkelse udgør en risiko for "overdreven galvanisering". For at opnå lokal fortykkelse af kobbertykkelsen skal sekundær galvanisering udføres i det tilsvarende område. Men under sekundær galvanisering er strømmen tilbøjelig til at diffundere til de omgivende områder, hvilket får kobbertykkelsen i ikke-målområder til at overstige standarden. Samtidig er overgangen mellem det lokalt fortykkede område og det omgivende konventionelle kobbertykke område tilbøjelig til "trin". Under den efterfølgende belægning af loddemaskelaget dannes der let bobler eller utilstrækkelig tykkelse ved trinene, hvilket resulterer i eksponeringen af kobberlaget og øger risikoen for oxidation og kortslutning i halvlederudstyr.
4, Loddemaskebelægning: en balance mellem tynd belægning og høj isolering
Loddemaskelaget på de 12 lags PCB i halvlederudstyr skal opfylde både kravene til "tynd belægning" og "høj isolering" for at tilpasse sig det kompakte installationsrum og højspændingsarbejdsmiljøet inde i udstyret. Der er dog en naturlig modsætning mellem disse to krav i fremstillingen.
Belægningsnøjagtigheden af tynde belægninger er svær at kontrollere. Loddemaskelaget behandles normalt ved serigrafi eller spraycoating, og for de subtile bump og fordybninger på overfladen af de 12 lags PCB er tynde belægninger tilbøjelige til at "lækage" eller "ujævn tykkelse". For eksempel, hvis trykstyringen af skraberen er forkert under serigrafi, kan tykkelsen af loddemaskelaget ved trinene være lavere end standardværdien. Et tyndt loddemaskelag kan dog føre til et fald i isoleringsydelsen, og høj-signaltransmission i halvlederudstyr er tilbøjelig til at gå i stykker, hvilket forårsager udstyrsfejl.
Høj isolering stiller strenge krav til materialet og hærdningsprocessen for lodderesist. Under driften af halvlederudstyr udsættes printplader for høje temperaturer i lang tid og kan komme i kontakt med ætsende gasser. Lodderesist skal have fremragende modstandsdygtighed over for høje temperaturer og korrosion. Under tynde belægninger er fordelingen af hærdningsmidler i lodderesist imidlertid tilbøjelig til ujævnheder, hvilket resulterer i utilstrækkelig tværbindingstæthed i nogle områder efter hærdning, og revnedannelse er tilbøjelig til at forekomme i miljøer med høje-temperaturer, hvilket fører til et hurtigt fald i isoleringsevnen over tid.
5, Fladhedskontrol: en nøglebegrænsning for senere montering og varmeafledning
De 12 lags PCB af halvlederudstyr skal have ekstrem høj planhed, ellers vil det påvirke vedhæftningen med spåner og køleplader, hvilket fører til dårlig varmeafledning eller monteringsfejl. Den flerlagede struktur og den komplekse proces med 12-lags printkort gør imidlertid planhedskontrol til et "stædigt problem" i fremstillingen.
På den ene side kan spændingsfrigivelsen efter flerlagskomprimering få brættet til at deformeres. Under flere lamineringsprocesser på et 12-lags PCB akkumuleres den indre spænding af hvert lagmateriale kontinuerligt. Efter afkøling udløses spændingen, som let kan få pladen til at bøje sig mod den tykkere side af kobberfolien. Især når der er en væsentlig forskel i lokal kobbertykkelse, kan vridningen langt overstige kravene til halvlederudstyr.
På den anden side vil den høje-temperaturbehandling af efterfølgende processer forværre problemet med fladhed. Processer som loddemaskehærdning skal udføres ved en vis høj temperatur. Ved denne temperatur vil printpladen igen gennemgå termisk deformation. Hvis spændingen ikke er helt udløst før, vil deformationen overlappe yderligere. For områder i halvlederenheder, der kræver tæt kontakt med køleplader, kan planhedsafvigelser føre til reduceret kontaktareal, nedsat varmeafledningseffektivitet, øget chipdriftstemperatur og forkortet levetid for enheden.
6, test og reparation: kvalitetskontroludfordringer i komplekse strukturer
Fremstillingsprocessen af 12 lags PCB til halvlederudstyr kræver 100% fuld inspektion, men på grund af den komplekse struktur er nogle defekter svære at opdage, og vanskeligheden ved reparation er ekstrem høj, hvilket bliver et stort problem i kvalitetskontrol.
I inspektionsprocessen er defekter i det indre lag af de 12 lags PCB vanskelige at opdage gennem konventionel udseendeinspektion og kræver røntgenopdagelse og ultralydsscanning. Imidlertid har røntgendetektion begrænset genkendelseshastighed for små defekter og kan ikke bestemme bindingstilstanden mellem hulvæggen og den indre kobberfolie; Selvom ultralydsscanning kan detektere binding mellem lag, kan scanningsopløsningen falde på grund af tykkelsen på 12 lag, hvilket kan gå glip af lokale afbindingsområder. Disse uopdagede defekter vil gradvist udvide sig under langvarig-drift af halvlederudstyr, hvilket i sidste ende fører til kredsløbsfejl.
Udfordringen i reparationsprocessen er endnu større. Hvis der opdages en kortslutning eller dårlig mikrohulsplettering i det indre lag, skal de 12 lags PCB "repareres lag for lag", det vil sige, at isoleringslaget og kobberfolien pilles af lag for lag, defekterne repareres og derefter presses igen. Men under lagdelingsprocessen kan høje temperaturer og kemiske reagenser let beskadige de omgivende intakte lag, hvilket resulterer i en lavere succesrate for reparationer. Selvom reparationen lykkes, kan der stadig forekomme nye spændingskoncentrationer i det undertrykte område. I vibrationsmiljøet i halvlederudstyr er revner tilbøjelige til at opstå på reparationsstedet, hvilket bliver en ny potentiel fejlfare.