En equips de semiconductors, les plaques de PCB de 12 capes tenen un paper crucial a l'hora de connectar els xips del nucli, transmetre senyals d'alta-freqüència i corrents elevats. El seu procés de fabricació requereix extremadament alts requisits de precisió, estabilitat i fiabilitat. En comparació amb les plaques de circuits impresos multi-normals, les plaques de circuits impresos de 12 capes tenen una estructura més complexa, més passos de procés i s'han d'adaptar als estàndards estrictes dels equips de semiconductors per a la integritat del senyal i la dissipació de calor. Per tant, hi ha múltiples dificultats bàsiques en el procés de fabricació. A partir dels passos clau del procés, desglossarem els reptes de fabricació de plaques de circuits impresos de 12 capes en escenaris d'aplicació d'equips de semiconductors.
1, Procés laminat: el repte de la "unió precisa" en estructures multi-capes
La capa és el procés bàsic de la fabricació de PCB de 12 capes, que requereix la integració de 12 capes de substrat, làmina de coure i capa d'aïllament en un conjunt a través d'alta temperatura i alt voltatge. La dificultat rau en la precisió de l'alineació i la uniformitat del gruix entre capes, que són crucials per a la transmissió del senyal en equips de semiconductors.
Des de la perspectiva de l'alineació entre capes, un PCB de 12 capes s'ha de prémer diverses vegades i cada premsa ha d'assegurar que l'error d'alineació dels gràfics de cada capa es controla dins d'un rang molt petit. Tanmateix, en la fabricació real, el substrat és propens a la deformació tèrmica a altes temperatures i pot haver-hi lleus desviacions en la planitud de la làmina després de cada laminació. Quan s'apilen en 12 capes, l'error d'alineació total pot superar el valor crític. Un cop la precisió d'alineació no compleix l'estàndard, la pèrdua de transmissió de senyals d'alta-freqüència en equips de semiconductors augmentarà significativament, i fins i tot es pot produir una diafonia, afectant el funcionament normal de l'equip.
La uniformitat de gruix és igualment difícil. El PCB de 12 capes necessita controlar el gruix general i el rang de desviació de cada gruix de capa. Tanmateix, durant el procés de compressió, la distribució desigual de la pressió i les diferències en les taxes de contracció entre el substrat i la capa d'aïllament poden provocar problemes com ara "gruix al mig, prim a les vores" o sortints locals a la placa final. Per a les àrees d'equips de semiconductors que requereixen la instal·lació de connectors de precisió, la desviació excessiva del gruix pot provocar un contacte deficient del connector i augmentar el risc de fallada de l'equip.
2, Processament de microforats: reptes dobles de mida de porus petita i relació d'aspecte
El PCB de 12 capes dels equips semiconductors requereix un gran nombre de microporus per aconseguir connexions de circuits entre capes. Aquests microporus no només són de mida petita, sinó que també necessiten penetrar 12 capes de substrat, amb una relació de profunditat a diàmetre que supera amb escreix la de les plaques de circuit imprès multi-de capes normals, augmentant molt la dificultat de fabricació.
En primer lloc, hi ha el problema de la precisió de la perforació. A causa de l'obertura extremadament petita, la broca és propensa a "vibrar" durant la rotació a gran-velocitat, la qual cosa provoca una desviació de l'obertura i fins i tot esgarrapades a la paret del forat. Al mateix temps, les diferències de material del substrat de 12 capes acceleraran la taxa de desgast de la broca. Si no es substitueix a temps, la precisió de la mida dels porus dels microporus posteriors continuarà disminuint. Per als dispositius semiconductors, la desviació de la mida del micro porus pot provocar un gruix desigual de la capa de coure dins dels forats xapats, intensificar l'escalfament local durant la transmissió de corrent i afectar el rendiment de dissipació de calor del dispositiu.
El repte més profund rau en la qualitat de la paret dels porus. Els microporus d'un PCB de 12 capes han de passar per un procés de "perforació de perforació galvanoplastia", en què el procés de perforació requereix l'eliminació de restes de resina residuals de la paret del forat. Tanmateix, la mida dels porus estrets dels microporus fa que sigui difícil que la solució de neteja penetri completament. Si la perforació no és exhaustiva, la capa de coure no pot unir-se estretament amb la paret del forat durant la galvanoplastia, i es pot produir un "descaquillament de la paret del forat" durant l'ús posterior, causant una ruptura del circuit. A més, una relació d'aspecte excessiva fa que sigui difícil que el corrent es distribueixi uniformement a la part inferior del forat durant la galvanoplastia, i el gruix de la capa de coure a la part inferior del forat és insuficient. En escenaris d'alta corrent de dispositius semiconductors, la capa de coure a la part inferior del forat és propensa a sobreescalfar-se i cremar-se.
3, Control del gruix del coure: la contradicció entre la uniformitat global i l'engrossiment local
El requisit de gruix de coure en el PCB de 12 capes dels equips semiconductors té una "dualitat": d'una banda, el gruix global del coure ha de ser uniforme per garantir una transmissió estable del senyal; D'altra banda, algunes zones requereixen un engrossiment local del gruix del coure per millorar la dissipació de calor i la capacitat de càrrega del corrent, cosa que pot provocar fàcilment conflictes en la fabricació.
La dificultat per aconseguir la uniformitat global del gruix del coure rau en el procés de galvanoplastia. L'àrea d'un PCB de 12 capes acostuma a ser gran i la distribució actual al tanc de revestiment es veu fàcilment afectada per la forma del tauler i la posició de l'element penjat, donant lloc a diferències de gruix de coure entre les vores i el centre del tauler. A més, els microforats i els forats cecs del PCB de 12 capes "desviaran" el corrent, fent que el gruix de coure superficial a prop dels forats sigui més prim que altres àrees. Si la desviació global del gruix del coure és massa gran, la velocitat de transmissió del senyal de diferents camins en equips de semiconductors serà diferent, cosa que provocarà un retard de sincronització de dades i afectarà l'eficiència del processament de l'equip.
L'engrossiment local del gruix del coure suposa un risc de "galvanització excessiva". Per aconseguir l'engrossiment local del gruix del coure, s'ha de realitzar una galvanoplastia secundària a la zona corresponent. Tanmateix, durant la galvanoplastia secundària, el corrent és propens a difondre's a les zones circumdants, fent que el gruix del coure a les zones no objectiu superi l'estàndard. Al mateix temps, la transició entre la zona engrossida localment i la zona gruixuda de coure convencional circumdant és propensa a "passos". Durant el revestiment posterior de la capa de màscara de soldadura, es generen fàcilment bombolles o un gruix insuficient als passos, donant lloc a l'exposició de la capa de coure i augmentant el risc d'oxidació i curtcircuit en equips semiconductors.
4, Revestiment de màscara de soldadura: un equilibri entre un recobriment prim i un alt aïllament
La capa de màscara de soldadura del PCB de 12 capes en equips de semiconductors ha de complir els requisits de "recobriment prim" i "alt aïllament" per adaptar-se a l'espai d'instal·lació compacte i a l'entorn de treball d'alta -tensió dins de l'equip. Tanmateix, hi ha una contradicció natural entre aquests dos requisits en la fabricació.
La precisió del recobriment dels recobriments prims és difícil de controlar. La capa de màscara de soldadura sol processar-se mitjançant serigrafia o recobriment per polvorització, i per als subtils cops i depressions a la superfície del PCB de 12 capes, els recobriments prims són propensos a "fuites" o "gruix desigual". Per exemple, si el control de pressió del rascador és inadequat durant la serigrafia, el gruix de la capa de màscara de soldadura al pas pot ser inferior al valor estàndard. Tanmateix, una capa fina de màscara de soldadura pot provocar una disminució del rendiment d'aïllament i la transmissió de senyals d'alta -tensió en equips de semiconductors és propensa a avariar-se, causant fallades en l'equip.
Un alt aïllament imposa requisits estrictes sobre el material i el procés de curat de la resistència de la soldadura. Durant el funcionament d'equips de semiconductors, les plaques de circuits impresos estan exposades a altes temperatures durant molt de temps i poden entrar en contacte amb gasos corrosius. La resistència a la soldadura ha de tenir una excel·lent resistència a les altes temperatures i a la corrosió. No obstant això, sota recobriments prims, la distribució d'agents de curat en la resistència de soldadura és propensa a les irregularitats, donant lloc a una densitat d'enllaç creuat insuficient en algunes zones després de la curació, i les esquerdes són propenses a produir-se en entorns d'alta-temperatura, donant lloc a una disminució ràpida del rendiment d'aïllament al llarg del temps.
5, Control de planitud: una limitació clau per a un posterior muntatge i dissipació de calor
El PCB de 12 capes dels equips de semiconductors ha de tenir una planitud extremadament alta, en cas contrari, afectarà l'adhesió amb xips i dissipadors de calor, provocant una mala dissipació de calor o un error de muntatge. Tanmateix, l'estructura multi-capes i el procés complex de plaques de circuits impresos de 12 capes fan que el control de la planitud sigui un "problema tossut" en la fabricació.
D'una banda, l'alliberament de l'estrès després de la compressió multi-capes pot provocar que el tauler es deformi. Durant els processos de laminació múltiples en un PCB de 12 capes, l'estrès intern de cada material de capa s'acumula contínuament. Després del refredament, s'allibera l'estrès, cosa que pot fer que el tauler es doblegui fàcilment cap al costat més gruixut de la làmina de coure. Especialment quan hi ha una diferència significativa en el gruix del coure local, la deformació pot superar amb escreix els requisits dels equips semiconductors.
D'altra banda, el tractament a alta-temperatura dels processos posteriors agreujarà el problema de la planitud. Els processos com ara el curat de la màscara de soldadura s'han de dur a terme a una certa temperatura alta. A aquesta temperatura, la placa PCB tornarà a patir una deformació tèrmica. Si la tensió no s'allibera completament abans, la deformació es solaparà encara més. Per a les àrees dels dispositius semiconductors que requereixen un contacte estret amb els dissipadors de calor, les desviacions de planitud poden conduir a una àrea de contacte reduïda, una disminució de l'eficiència de dissipació de calor, augment de la temperatura de funcionament del xip i escurçament de la vida útil del dispositiu.
6, Proves i reparacions: reptes de control de qualitat en estructures complexes
El procés de fabricació de PCB de 12 capes per a equips de semiconductors requereix una inspecció completa del 100%, però a causa de la complexa estructura, alguns defectes són difícils de detectar i la dificultat de reparació és extremadament alta, convertint-se en una dificultat important en el control de qualitat.
En el procés d'inspecció, els defectes de la capa interna de la PCB de 12 capes són difícils de detectar mitjançant la inspecció d'aspecte convencional i requereixen detecció de raigs X- i exploració per ultrasons. Tanmateix, la detecció de raigs X- té una taxa de reconeixement limitada de petits defectes i no pot determinar l'estat d'unió entre la paret del forat i la làmina de coure interior; Tot i que l'escaneig per ultrasons pot detectar l'enllaç entre capes, la resolució d'escaneig pot disminuir a causa del gruix de 12 capes, que poden perdre les àrees de desenganxament local. Aquests defectes no detectats s'expandiran gradualment durant el funcionament-a llarg termini dels equips de semiconductors, i en última instància, condueixen a fallades del circuit.
El repte en el procés de reparació és encara més gran. Si es detecta un curtcircuit o un revestiment de microforats pobres a la capa interna, el PCB de 12 capes s'ha de "reparar capa per capa", és a dir, la capa d'aïllament i la làmina de coure es desenganxen capa per capa, es reparen els defectes i després es tornen a pressionar. No obstant això, durant el procés d'estratificació, les altes temperatures i els reactius químics poden danyar fàcilment les capes intactes circumdants, donant lloc a una menor taxa d'èxit de les reparacions. Fins i tot si la reparació té èxit, encara es poden produir noves concentracions d'estrès a la zona reprimida. En l'entorn de vibració dels equips de semiconductors, les esquerdes són propenses a produir-se al lloc de reparació, convertint-se en un nou perill potencial de fallada.