Í hálfleiðarabúnaði gegna 12 laga PCB plöturnar afgerandi hlutverki við að tengja kjarnaflögur, senda há-tíðnimerki og hástrauma. Framleiðsluferli þess krefst mjög mikillar nákvæmni, stöðugleika og áreiðanleika. Í samanburði við venjulegar fjöl-laga prentplötur hafa 12 laga prentplötur flóknari uppbyggingu, fleiri vinnsluþrep og þurfa að laga sig að ströngum stöðlum hálfleiðarabúnaðar fyrir heilleika merkja og hitaleiðni. Þess vegna eru margvíslegir kjarnaerfiðleikar í framleiðsluferlinu. Byrjað er á helstu skrefum ferlisins, við munum brjóta niður framleiðsluáskoranir 12 laga prentaðra rafrása í notkunaratburðarás fyrir hálfleiðarabúnað.
1, lagskipt ferli: áskorunin um "nákvæma tengingu" í fjöl-laga mannvirkjum
Lagskipting er kjarnaferlið í 12 laga PCB framleiðslu, sem krefst samþættingar 12 laga af undirlagi, koparþynnu og einangrunarlagi í heild í gegnum háhita og háspennu. Erfiðleikarnir liggja í jöfnunarnákvæmni og þykkt einsleitni milli laga, sem skipta sköpum fyrir sending merkja í hálfleiðarabúnaði.
Frá sjónarhóli samstillingar milli laga þarf að ýta á 12 laga PCB margsinnis og hver ýting verður að tryggja að jöfnunarvillu grafík hvers lags sé stjórnað innan mjög lítils sviðs. Hins vegar, í raunverulegri framleiðslu, er undirlagið viðkvæmt fyrir hitauppstreymi við háan hita og lítilsháttar frávik geta verið í flatleika blaðsins eftir hverja lagskiptingu. Þegar staflað er á 12 lög getur heildarjöfnunarvillan farið yfir mikilvæga gildið. Þegar jöfnunarnákvæmni uppfyllir ekki staðalinn mun sendingstap há-merkja í hálfleiðarabúnaði aukast verulega, og jafnvel merkjavíxlun getur átt sér stað, sem hefur áhrif á eðlilega notkun búnaðarins.
Einsleitni þykktar er jafn krefjandi. 12 lögin PCB þarf að stjórna heildarþykkt og frávikssvið hvers lagþykktar. Hins vegar, meðan á þjöppunarferlinu stendur, getur ójöfn þrýstingsdreifing og munur á rýrnunarhraða milli undirlags og einangrunarlags leitt til vandamála eins og "þykkt í miðjunni, þunnt á brúnunum" eða staðbundin útskot á lokaborðinu. Fyrir svæði í hálfleiðarabúnaði sem krefjast uppsetningar nákvæmnistengja getur of mikið þykkt frávik leitt til lélegrar snertingar við tengi og aukið hættu á bilun í búnaði.
2, Örholuvinnsla: tvöföld áskorun með litlum svitaholastærð og stærðarhlutfalli
12 laga PCB í hálfleiðarabúnaði krefst mikils fjölda örhola til að ná millilaga hringrásartengingum. Þessar örholur eru ekki aðeins litlar að stærð, heldur þurfa þær einnig að komast í gegnum 12 lög af undirlagi, með hlutfall dýptar og þvermáls sem er langt umfram það sem er í venjulegum fjöl-laga prentuðum rafrásum, sem eykur framleiðsluerfiðleikann til muna.
Í fyrsta lagi er það spurningin um nákvæmni borunar. Vegna afar lítils ljósops er borkronan viðkvæm fyrir „titringi“ við mikinn-hraða snúning, sem leiðir til fráviks á ljósopi og jafnvel rispum á gatveggnum. Á sama tíma mun efnismunur 12 laga undirlagsins flýta fyrir slithraða borborans. Ef ekki er skipt út í tæka tíð mun nákvæmni svitaholastærðar á síðari örholum halda áfram að minnka. Fyrir hálfleiðaratæki getur frávik á örholastærð leitt til ójafnrar þykktar koparlagsins inni í húðuðu holunum, aukið staðbundna hitun við straumflutning og haft áhrif á hitaleiðni búnaðarins.
Dýpri áskorunin liggur í gæðum svitaholaveggsins. Örholur 12 laga PCB þurfa að fara í gegnum „borunarborunar rafhúðun“ ferli, þar sem afborunarferlið krefst þess að leifar úr plastefni séu fjarlægðar úr holuveggnum. Hins vegar gerir þröng svitaholastærð örholanna erfitt fyrir hreinsilausnina að komast að fullu í gegn. Ef borunin er ekki ítarleg getur koparlagið ekki tengst gatveggnum þétt við rafhúðun og "holuveggflögnun" getur átt sér stað við síðari notkun, sem veldur rafrásarrofi. Að auki gerir óhóflegt stærðarhlutfall erfitt fyrir strauminn að dreifast jafnt í botn holunnar við rafhúðun og þykkt koparlagsins neðst í holunni er ófullnægjandi. Í hástraumsaðstæðum hálfleiðaratækja er koparlagið neðst í holunni hætt við að ofhitna og brenna út.
3, Koparþykktarstýring: mótsögnin milli alþjóðlegrar einsleitni og staðbundinnar þykknunar
Krafan um koparþykkt í 12 lögum PCB af hálfleiðarabúnaði hefur "tvíhliða": annars vegar þarf alþjóðleg koparþykkt að vera einsleit til að tryggja stöðuga merkjasendingu; Á hinn bóginn þurfa sum svæði staðbundna þykknun koparþykktar til að auka hitaleiðni og straumflutningsgetu, sem getur auðveldlega leitt til árekstra í framleiðslu.
Erfiðleikarnir við að ná alþjóðlegri einsleitni koparþykktar liggja í rafhúðuninni. Flatarmál 12 laga PCB er venjulega stórt og straumdreifingin í málningartankinum er auðveldlega fyrir áhrifum af lögun borðsins og stöðu hangandi festingarinnar, sem leiðir til munar á koparþykkt milli brúna og miðju borðsins. Að auki munu örgötin og blindgötin í 12 lögum PCB „afleiða“ straum, sem veldur því að koparþykktin nálægt götunum verður þynnri en önnur svæði. Ef alþjóðlegt koparþykktarfrávik er of stórt, mun merkjasendingarhraði mismunandi leiða í hálfleiðarabúnaði vera mismunandi, sem leiðir til seinkun á samstillingu gagna og hefur áhrif á skilvirkni vinnslubúnaðar.
Staðbundin þykknun koparþykktar skapar hættu á „of mikilli rafhúðun“. Til að ná staðbundinni þykknun koparþykktar þarf auka rafhúðun að fara fram á samsvarandi svæði. Hins vegar, við auka rafhúðun, er hætta á að straumurinn dreifist til nærliggjandi svæða, sem veldur því að koparþykktin á svæðum sem ekki eru marksvæði fara yfir staðalinn. Á sama tíma eru umskiptin á milli staðbundins þykkna svæðisins og nærliggjandi hefðbundins koparþykks svæðis viðkvæmt fyrir "skrefum". Við síðari húðun á lóðagrímulaginu myndast auðveldlega loftbólur eða ófullnægjandi þykkt í þrepunum, sem leiðir til váhrifa á koparlaginu og eykur hættuna á oxun og skammhlaupi í hálfleiðarabúnaði.
4, lóðmálmgrímuhúð: jafnvægi milli þunnrar húðunar og mikillar einangrunar
Lóðagrímalag 12 laga PCB í hálfleiðarabúnaði þarf að uppfylla bæði kröfur um „þunnt lag“ og „há einangrun“ til að laga sig að þéttu uppsetningarrými og háspennuvinnuumhverfi inni í búnaðinum. Hins vegar er náttúrulega mótsögn á milli þessara tveggja krafna í framleiðslu.
Erfitt er að stjórna húðunarnákvæmni þunnrar húðunar. Lóðagrímalagið er venjulega unnið með skjáprentun eða úðahúð, og fyrir fíngerða högg og dæld á yfirborði 12 laga PCB, er þunnt húðun viðkvæmt fyrir "leka" eða "ójafnri þykkt". Til dæmis, ef þrýstingsstýring sköfunnar er óviðeigandi meðan á skjáprentun stendur, getur þykkt lóðagrímulagsins við þrepið verið lægri en staðalgildið. Hins vegar getur þunnt lóðagrímulag leitt til lækkunar á einangrunarafköstum og há-merkjasending í hálfleiðarabúnaði er viðkvæm fyrir bilun, sem veldur bilun í búnaði.
Mikil einangrun setur strangar kröfur um efni og herðingarferli lóðmálmsþols. Við notkun hálfleiðarabúnaðar verða prentplötur fyrir háum hita í langan tíma og geta komist í snertingu við ætandi lofttegundir. Lóðmálmur verður að hafa framúrskarandi viðnám gegn háum hita og tæringu. Hins vegar, undir þunnri húðun, er dreifing hertingarefna í lóðmálmi viðnám viðkvæm fyrir ójöfnuði, sem leiðir til ófullnægjandi kross-þéttleika á sumum svæðum eftir herðingu, og sprunga er líklegt til að eiga sér stað í háum-hitaumhverfi, sem leiðir til hraðrar samdráttar í einangrunarafköstum með tímanum.
5, Flatness stjórn: lykilþvingun fyrir síðari samsetningu og hitaleiðni
12 laga PCB í hálfleiðarabúnaði þarf að hafa mjög mikla flatleika, annars mun það hafa áhrif á viðloðun við flögur og hitakökur, sem leiðir til lélegrar hitaleiðni eða samsetningarbilunar. Hins vegar, fjöl-laga uppbyggingin og flókið ferli 12 laga prentaðra rafrása gera flatleikastýringu að „þrjóskuvandamáli“ í framleiðslu.
Annars vegar getur álagslosunin eftir fjöl-lagsþjöppun valdið því að borðið skekkist. Við margfeldislögunarferli á 12 laga PCB safnast innra álag hvers lags efnis stöðugt. Eftir kælingu losnar álagið sem getur auðveldlega valdið því að borðið beygist í átt að þykkari hlið koparþynnunnar. Sérstaklega þegar það er verulegur munur á staðbundinni koparþykkt, getur skekkingin farið langt yfir kröfur hálfleiðarabúnaðar.
Á hinn bóginn mun há-hitameðferð síðari ferla auka á sléttleika. Ferlið eins og lóðmálmgrímuherðingu þarf að fara fram við ákveðinn háan hita. Við þetta hitastig mun PCB borðið gangast undir varma aflögun aftur. Ef streita losnar ekki að fullu áður mun aflögunin skarast enn frekar. Fyrir svæði í hálfleiðara tækjum sem krefjast náinnar snertingar við hitakökur geta frávik flatleika leitt til minnkaðs snertiflöturs, minni hitaleiðni, aukins vinnsluhita flísar og styttingar líftíma tækisins.
6, Prófanir og viðgerðir: Gæðaeftirlitsáskoranir í flóknum mannvirkjum
Framleiðsluferlið 12 laga PCB fyrir hálfleiðarabúnað krefst 100% fullrar skoðunar, en vegna flókinnar uppbyggingar er erfitt að greina suma galla og erfiðleikar við viðgerð eru mjög miklir, sem verða stórir erfiðleikar við gæðaeftirlit.
Í skoðunarferlinu er erfitt að greina galla í innra lagi 12 laga PCB með hefðbundinni útlitsskoðun og krefjast röntgengeislunar og ultrasonic skönnun. Hins vegar hefur röntgengeislun takmarkaðan greiningarhraða fyrir litla galla og getur ekki ákvarðað tengingarástandið milli gatveggsins og innri koparþynnunnar; Þrátt fyrir að úthljóðsskönnun geti greint tengingu milli laga getur skannaupplausnin minnkað vegna þykktar 12 laga, sem gæti misst staðbundin losunarsvæði. Þessir óuppgötvuðu gallar munu smám saman stækka við langtíma-virkni hálfleiðarabúnaðar, sem að lokum leiðir til bilana í rafrásum.
Áskorunin í viðgerðarferlinu er enn meiri. Ef skammhlaup eða léleg örholuhúðun greinist í innra laginu, þarf að "gera við 12 laga PCB lag fyrir lag", það er að einangrunarlagið og koparþynnan eru afhýdd lag fyrir lag, gallarnir eru lagaðir og síðan pressaðir aftur. Hins vegar, meðan á lagningarferlinu stendur, getur hátt hitastig og efnafræðileg hvarfefni auðveldlega skemmt nærliggjandi ósnortna lög, sem leiðir til minni árangurs við viðgerðir. Jafnvel þótt viðgerðin heppnist, getur nýr streitustyrkur samt komið fram á endurpressaða svæðinu. Í titringsumhverfi hálfleiðarabúnaðar er hætta á að sprungur verði á viðgerðarstaðnum, sem verða ný hugsanleg bilunarhætta.