تختههای PCB سوراخدار کوربه دلیل مزایای اصلی آن در "صرفه جویی در فضای برد، کاهش تداخل سیگنال، و بهبود یکپارچگی مدار"، به یک حامل کلیدی در زمینه های پیشرفته- مانند ارتباطات 5G، هوافضا، الکترونیک پزشکی و غیره تبدیل شده است. با این حال، در مقایسه با تختههای PCB با سوراخهای سنتی، ساختار "غیر نافذ" و ویژگیهای "اتصال چندلایه" سوراخهای مدفون کور، چندین گلوگاه فنی در پردازش آنها ایجاد میکند و انحرافات دقیق در هر پیوند ممکن است مستقیماً منجر به شکست محصول شود.
1، علت اصلی مشکلات پردازش
دشواری تخته PCB سوراخ کور کور در نیاز آن به "دقت ابعاد فضایی" نهفته است. سوراخهای کور و سوراخهای مدفون، منطق ساده سنتی را از طریق سوراخهایی که به کل تخته نفوذ میکنند، میشکنند، و نیاز به اتصال دقیق در اعماق و مکانهای خاص در بستری با ضخامت محدود دارند، در حالی که همافزایی مدارهای چند لایه- را نیز در نظر میگیرند. این ساختار دو چالش اصلی را به همراه دارد: اول، دشواری کنترل عمق - عمق حفاری سوراخهای کور باید دقیقاً با فاصله سطح تا لایه داخلی هدف مطابقت داده شود و انحرافات فراتر از محدوده معقول ممکن است منجر به "نفوذ نکردن" یا "نفوذ به لایه داخلی" شود. دوم مشکل تراز بین لایهای است - که پردازش سوراخهای مدفون نیاز به عبور از چندین بستر داخلی دارد و تفاوت در نرخ انقباض و جابجایی مرجع موقعیت لایه لایهای ممکن است باعث شود سوراخهای مدفون با لنتهای لحیم داخلی ناهماهنگ شوند و در نهایت منجر به مدارهای باز یا اتصال کوتاه شوند.
2، پیشرفت مشکلات در فرآیندهای اصلی
(1) فرآیند حفاری:
حفاری "نخستین راه نجات" پردازش سوراخ های کور کور است و دقت آن مستقیماً اثر اتصال متقابل بعدی را تعیین می کند. عمدتاً با سه مشکل عمده روبرو است:
دشواری در کنترل عمق سوراخ کور: حفاری سنتی از طریق- سوراخ فقط به "حفاری از طریق بستر" نیاز دارد، در حالی که سوراخهای کور به کنترل دقیق عمق حفاری نیاز دارند. از یک طرف، "اثر جهش" چرخش با سرعت بالا-سوزن حفاری میتواند منجر به انحراف عمق واقعی شود، بهویژه زمانی که مواد زیرلایه دارای فرکانس بالا-میباشد، سفتی کم ماده به احتمال زیاد لرزش سوزن حفاری را تشدید میکند. از سوی دیگر، ضخامت ناهموار زیرلایههای چند لایه میتواند منجر به اختلاف بین عمق حفاری واقعی و عمق تئوری شود که ممکن است مستقیماً به مدار داخلی نفوذ کند و به ساختار داخلی زیرلایه آسیب برساند.
مشکل در تراز کردن «حفاری ثانویه» سوراخهای مدفون: پردازش سوراخهای مدفون معمولاً فرآیند «حفاری لایه داخلی سوراخهای مدفون شده، سپس لایهبرداری و در نهایت حفاری لایه بیرونی سوراخهای کور» است، که در این میان «تراز کردن لایه داخلی سوراخهای مدفون با لایه بیرونی است». به دلیل انقباض حرارتی زیرلایه در طول فرآیند لمینیت، اگر انحراف بین مرجع موقعیت سوراخ های مدفون داخلی و مرجع سوراخ های کور بیرونی وجود داشته باشد، به احتمال زیاد باعث "عدم تراز کردن سوراخ" می شود. هنگامی که جابجایی از محدوده معقول فراتر رود، سطح همپوشانی بین سوراخ کور بیرونی و سوراخ مدفون داخلی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و در نتیجه انتقال جریان ضعیف و حتی مدار باز ایجاد می شود.
مشکل "از دست دادن پین مته" در پردازش سوراخ های کور: با افزایش تراکم برد PCB، استفاده از سوراخ های کوچک کور به طور فزاینده ای گسترده می شود. با این حال، استحکام پین های مته ریز بسیار ضعیف است و "شکستگی پین" یا "ساییدگی" مستعد رخ دادن در طول پردازش است. از یک طرف، "نسبت طول به قطر" سوزن های مته ریز معمولاً بزرگ است، و در حین چرخش با سرعت بالا مستعد "تغییر شکل خمشی" هستند که در نتیجه ناهمواری بیش از حد دیواره سوراخ ایجاد می شود. از سوی دیگر، لبه برش سوزن های مته میکرو به سرعت فرسوده می شود و نیاز به تعویض مکرر دارد، که نه تنها هزینه ها را افزایش می دهد بلکه ممکن است به دلیل "عدم تعویض به موقع سوزن های مته فرسوده" باقیمانده "سرباره حفاری" در انتهای سوراخ ایجاد شود، که بر کیفیت پوشش بعدی تأثیر می گذارد.
(2) فرآیند پوشش:
"ساختار غیر نافذ" سوراخ های مدفون کور منجر به "مشکل در تبادل محلول" در طول فرآیند پوشش می شود و مستعد "عدم مس روی دیواره سوراخ" یا "ضخامت پوشش ناهموار" است. مشکلات اصلی در موارد زیر منعکس شده است:
مشکل "حباب های باقیمانده" در پایین سوراخ های کور: رسوب شیمیایی مس فرآیند اصلی برای دستیابی به رسانایی روی دیواره سوراخ است. بستر باید در محلول رسوب مس غوطه ور شود تا لایه نازکی از مس روی سطح دیواره سوراخ رسوب کند. با این حال، «انتهای بسته» سوراخهای کور مستعد هوای باقیمانده است و «حبابهایی» را تشکیل میدهد که از تماس آن ناحیه با محلول مس جلوگیری میکند و در نهایت منجر به «عدم مس در پایین سوراخ» میشود. به خصوص زمانی که قطر و عمق سوراخهای کور کوچکتر و عمیقتر باشد، بیرون ریختن حبابها دشوارتر میشود. اگر به موقع با آن برخورد نشود، مستقیماً منجر به باز شدن مدار در مدار می شود.
مشکل در به روز رسانی محلول در داخل سوراخ مدفون: سوراخ مدفون در داخل زیرلایه قرار دارد و پس از لمینیت، خطر باقیمانده "بقایای فیلم نیمه پخته" یا "سرباره حفاری" در داخل سوراخ وجود دارد. اگر پیش{1}درمان کامل نباشد، بر چسبندگی پوشش تأثیر میگذارد. در عین حال، در طول فرآیند آبکاری مس، الکترولیت در سوراخ مدفون به کندی جریان مییابد و در نتیجه غلظت کمتری از یونهای مس در سوراخ نسبت به سطح صفحه ایجاد میشود و در نهایت پدیده «پوشش نازک بر روی دیواره سوراخ و پوشش ضخیم بر روی سطح صفحه» را تشکیل میدهد که نمیتواند نیازهای حمل جریان را برآورده کند و پس از استفاده طولانیمدت از گرم شدن و سوزاندن، مستعد سوختن است.{3}
مشکل "پله پوشش" در سوراخهای کوچک کور: محل اتصال بین "گشایش سوراخ" و "سطح صفحه" سوراخهای کوچک کور مستعد تشکیل "پلههای پوشش" - به دلیل چگالی جریان بالاتر در لبه دهانه سوراخ در مقایسه با دیواره سوراخ است، ممکن است "تجمع پوشش لبه" در طول مراحل آبکاری از محدوده قابل قبول آبکاری بیشتر شود. این نوع مرحله نه تنها روی پوشش لایه ماسک لحیم کاری بعدی تأثیر می گذارد، بلکه ممکن است باعث لحیم کاری ناهموار در طول لحیم کاری بعدی شود که منجر به لحیم کاری مجازی شود.
(3) فرآیند چند لایه:
لایه بندی فرآیند فشار دادن "زیر لایه داخلی با سوراخ های مدفون حفر شده" و "ورق نیمه پخته شده" به یکی است و دشواری آن در "کنترل میزان انقباض بستر" و "جلوگیری از تغییر شکل سوراخ مدفون" است:
انقباض لمینیت منجر به "جابجایی سوراخ" می شود: در طول فرآیند لمینیت، بستر باید برای مدت زمان معینی در محیطی با دمای بالا و فشار بالا نگه داشته شود و ورق نیمه پخت رزین اپوکسی دچار "جریان" و "چروکینگ" می شود. اگر مواد زیرلایه داخلی با نرخ انقباض ورق نیمه پخت مطابقت نداشته باشد، باعث تاب برداشتن لایه لایه شده و در نتیجه جابجایی سوراخهای مدفون میشود. هنگامی که تاب برداشتن بستر از محدوده استاندارد فراتر رود، انحراف هم ترازی بین سوراخ های مدفون و سوراخ های کور بیرونی مستقیماً از نیازهای صنعت فراتر می رود و بر عملکرد مدار تأثیر می گذارد.
مشکل "انسداد جریان چسب" در سوراخ های مدفون: فیلم های نیمه پخته شده باعث ایجاد "جریان چسب" در هنگام لمینیت می شوند و اگر مقدار جریان چسب بیش از حد باشد باعث مسدود شدن سوراخ های مدفون توسط رزین می شود. اگر مقدار جریان چسب خیلی کم باشد، نمی تواند شکاف های بین لایه های داخلی را پر کند و در نتیجه اتصال بین لایه ها کافی نیست. هنگامی که سوراخ مدفون تا حد معینی توسط رزین مسدود می شود، مس نمی تواند سوراخ را در طول آبکاری بعدی پر کند و در نتیجه رسانایی از بین می رود.
مشکل در کنترل "یکنواختی ضخامت" زیرلایههای چند لایه: تختههای PCB سوراخدار کور معمولاً ساختارهای چندلایهای هستند و در حین لمینیت، باید اطمینان حاصل شود که انحراف ضخامت هر لایه در محدوده معقولی است. اما اگر اختلاف ضخامت فویل مس داخلی و ترتیب روی هم چیدن ورق های نیمه پخت معقول نباشد، منجر به "ضخامت موضعی بیش از حد ضخیم" یا "بیش از حد نازک" بستر چند لایه می شود. به عنوان مثال، اگر فیلم های نیمه پخت بیش از حد در یک منطقه خاص روی هم چیده شوند، ضخامت از مقدار تنظیم شده منحرف می شود و میزان تغذیه سوزن حفاری باید در حین حفاری بعدی تنظیم شود، که به راحتی می تواند منجر به فراتر رفتن عمق سوراخ کور از حد استاندارد شود.
جهت مقابله با مشکل
در پاسخ به مشکلات فوق، صنعت مجموعه ای از راه حل های فنی را با محوریت "کنترل دقیق" و "بهبود کارایی" توسعه داده است:
فرآیند حفاری: اتخاذ یک فناوری ترکیبی "حفاری لیزری + حفاری مکانیکی" - حفاری لیزری میتواند به پردازش دقیق سوراخهای کوچک کور، با کنترل انحراف عمق در محدوده بسیار کوچک و بدون مشکل ساییدگی سوزن حفاری دست یابد. حفاری مکانیکی برای سوراخهای مدفون با قطر بزرگتر همراه با "سیستم موقعیتیابی بصری CCD" استفاده میشود، که میتواند{2}}زمان واقعی انحراف موقعیت سوراخ را پس از لایهکاری تصحیح کند، و دقت تراز را تا حد زیادی بهبود بخشد.
فرآیند پوشش: معرفی فناوری "آبکاری پالس"، با تنظیم دوره ای چگالی جریان، ترویج جریان الکترولیت در سوراخ مدفون، به طور قابل توجهی یکنواختی ضخامت پوشش روی دیواره سوراخ را بهبود می بخشد. در پاسخ به مشکل حبابهای سوراخ کور، از تجهیزات "رسوب شیمیایی مس خلاء" برای تخلیه حبابهای داخل سوراخ تحت فشار منفی استفاده میشود که پوشش رسوب مس را تا حد زیادی بهبود میبخشد.
فرآیند لایهبندی: برای کنترل تابخوردگی زیرلایه در سطح بسیار پایین، «فیلم نیمه پخته با انقباض کم»، همراه با «فرآیند{0}}لامینیت مرحلهبه-گام به مرحله ایجاد کنید. در عین حال، از "نرم افزار شبیه سازی نرخ جریان" برای محاسبه سرعت جریان ورق نیمه پخت از قبل استفاده می شود تا از مسدود شدن سوراخ های مدفون جلوگیری شود.