لوحات PCB ذات الفتحات المدفونة العمياءأصبحت شركة نقل رئيسية في -المجالات المتطورة مثل اتصالات 5G والفضاء والإلكترونيات الطبية وما إلى ذلك، وذلك بفضل مزاياها الأساسية المتمثلة في "توفير مساحة اللوحة، وتقليل تداخل الإشارة، وتحسين تكامل الدوائر". ومع ذلك، بالمقارنة مع لوحات PCB التقليدية من خلال -الثقوب، فإن البنية "غير المخترقة" وخصائص "التوصيل البيني متعدد-الطبقات" للثقوب المدفونة العمياء تشكل اختناقات فنية متعددة في معالجتها، وقد تؤدي الانحرافات الدقيقة في كل رابط بشكل مباشر إلى فشل المنتج.
1، السبب الجذري لصعوبات المعالجة
تكمن صعوبة لوحة PCB ذات الفتحة المدفونة العمياء في متطلباتها "دقة البعد المكاني". تكسر الثقوب العمياء والثقوب المدفونة المنطق البسيط التقليدي من خلال الثقوب التي تخترق اللوحة بأكملها، مما يتطلب اتصالاً دقيقًا في أعماق ومواقع محددة داخل ركيزة ذات سماكة محدودة، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا تآزر الدوائر متعددة-الطبقات. يجلب هذا الهيكل تحديين أساسيين: أولاً، صعوبة التحكم في العمق - يجب أن يتطابق عمق حفر الثقوب العمياء بدقة مع المسافة من السطح إلى الطبقة الداخلية المستهدفة، وقد تؤدي الانحرافات التي تتجاوز النطاق المعقول إلى "عدم اختراق" أو "اختراق الطبقة الداخلية"؛ والثاني هو مشكلة محاذاة الطبقات البينية - تتطلب معالجة الثقوب المدفونة عبور ركائز داخلية متعددة، وقد تؤدي الاختلافات في معدل الانكماش والإزاحة المرجعية لتحديد موضع الركيزة الرقائقية إلى محاذاة الثقوب المدفونة بشكل غير صحيح مع وسادات اللحام الداخلية، مما يؤدي في النهاية إلى دوائر مفتوحة أو دوائر قصيرة.
2، اختراق الصعوبات في العمليات الأساسية
(1) عملية الحفر:
الحفر هو "شريان الحياة الأول" لمعالجة الحفرة المدفونة العمياء، ودقتها تحدد بشكل مباشر تأثير التوصيل البيني اللاحق. وتواجه بشكل رئيسي ثلاث صعوبات رئيسية:
صعوبة التحكم في عمق الحفرة المسدودة: يتطلب الحفر التقليدي من خلال-الثقب فقط "الحفر خلال الركيزة"، بينما تتطلب الثقوب المسدودة تحكمًا صارمًا في عمق الحفر. من ناحية، يمكن أن يؤدي "تأثير الارتداد" للدوران عالي السرعة- لإبرة الحفر إلى انحراف فعلي في العمق، خاصة عندما تكون مادة الركيزة عالية التردد-، فمن المرجح أن تؤدي الصلابة المنخفضة للمادة إلى تفاقم اهتزاز إبرة الحفر؛ ومن ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي السماكة غير المتساوية للركائز متعددة-الطبقات إلى تناقضات بين عمق الحفر الفعلي والعمق النظري، الأمر الذي قد يخترق الدائرة الداخلية بشكل مباشر ويلحق الضرر بالبنية الداخلية للركيزة.
صعوبة محاذاة "الحفر الثانوي" للثقوب المدفونة: تعتمد معالجة الثقوب المدفونة عادةً على عملية "حفر الطبقة الداخلية للثقوب المدفونة أولاً، ثم تصفيح، وأخيراً حفر الطبقة الخارجية للثقوب المسدودة"، ومن بينها "محاذاة الطبقة الداخلية للثقوب المدفونة مع الطبقة الخارجية للثقوب المسدودة" هو المفتاح. بسبب الانكماش الحراري للركيزة أثناء عملية التصفيح، إذا كان هناك انحراف بين مرجع تحديد المواقع للثقوب المدفونة الداخلية ومرجع الثقوب العمياء الخارجية، فمن المحتمل جدًا أن يسبب "اختلال محاذاة الثقب". عندما تتجاوز الإزاحة نطاقًا معقولًا، سيتم تقليل المنطقة المتداخلة بين الفتحة العمياء الخارجية والفتحة الداخلية المدفونة بشكل كبير، مما يؤدي إلى ضعف نقل التيار وحتى الدائرة المفتوحة.
مشكلة "فقدان دبوس الحفر" في معالجة الثقب الأعمى الصغير: مع زيادة كثافة لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، أصبح تطبيق الثقوب العمياء الصغيرة واسع الانتشار بشكل متزايد. ومع ذلك، فإن صلابة مسامير الحفر الدقيقة سيئة للغاية، ومن المحتمل أن يحدث "كسر الدبوس" أو "التآكل" أثناء المعالجة. من ناحية، عادة ما تكون "نسبة الطول إلى القطر" لإبر الحفر الدقيقة كبيرة، وتكون عرضة "لتشوه الانحناء" أثناء الدوران بسرعة عالية-، مما يؤدي إلى خشونة مفرطة لجدار الثقب؛ من ناحية أخرى، فإن حافة القطع لإبر الحفر الدقيقة تتآكل بسرعة وتحتاج إلى الاستبدال بشكل متكرر، الأمر الذي لا يزيد التكاليف فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى بقايا "خبث الحفر" في قاع الحفرة بسبب "الفشل في استبدال إبر الحفر البالية في الوقت المناسب"، مما يؤثر على جودة الطلاء اللاحق.
(2) عملية الطلاء:
يؤدي "الهيكل غير المخترق" للثقوب المدفونة العمياء إلى "صعوبة تبادل المحلول" أثناء عملية الطلاء، ويكون عرضة "لعدم وجود النحاس على جدار الثقب" أو "سمك الطلاء غير المتساوي". وتنعكس الصعوبات الرئيسية في:
مشكلة "الفقاعات المتبقية" في الجزء السفلي من الثقوب المسدودة: ترسيب النحاس الكيميائي هو العملية الأساسية لتحقيق التوصيل على جدار الحفرة. يجب غمر الركيزة في محلول ترسيب النحاس لترسيب طبقة رقيقة من النحاس على سطح جدار الثقب. ومع ذلك، فإن "الطرف المغلق" للثقوب المسدودة يكون عرضة للهواء المتبقي، مما يشكل "فقاعات" تمنع المنطقة من ملامسة محلول النحاس، مما يؤدي في النهاية إلى "عدم وجود نحاس في قاع الحفرة". خاصة عندما يكون قطر وعمق الثقوب العمياء أصغر وأعمق، يكون من الصعب طرد الفقاعات. إذا لم يتم التعامل معها في الوقت المناسب فإنها ستؤدي مباشرة إلى حدوث دائرة مفتوحة في الدائرة.
صعوبة تحديث المحلول داخل الحفرة المدفونة: تقع الحفرة المدفونة داخل الركيزة، وبعد التصفيح، هناك خطر كبير متبقي من "بقايا الفيلم شبه المعالجة" أو "خبث الحفر" داخل الحفرة. إذا لم تكن المعالجة المسبقة-شاملة، فسوف تؤثر على التصاق الطلاء. في الوقت نفسه، أثناء عملية طلاء النحاس بالكهرباء، يتدفق الإلكتروليت الموجود في الحفرة المدفونة ببطء، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز أيونات النحاس في الحفرة مقارنة بسطح اللوحة، مما يؤدي في النهاية إلى تشكيل ظاهرة "الطبقة الرقيقة على جدار الحفرة والطلاء السميك على سطح اللوحة"، والتي لا يمكنها تلبية متطلبات الحمل الحالية وتكون عرضة "للسخونة الزائدة والحرق" بعد الاستخدام على المدى الطويل-.
مشكلة "خطوة الطلاء" في الثقوب العمياء الدقيقة: يكون الوصل بين "فتحة الثقب" و"سطح اللوحة" للثقوب العمياء الدقيقة عرضة لتشكيل "خطوات طلاء" - نظرًا لكثافة التيار الأعلى عند حافة فتحة الفتحة مقارنة بجدار الثقب، قد يحدث "تراكم طلاء الحافة" أثناء الطلاء الكهربائي، مما يؤدي إلى تجاوز ارتفاع الخطوات النطاق المعقول. لا يؤثر هذا النوع من الخطوات على طلاء طبقة قناع اللحام اللاحقة فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في حدوث لحام غير متساوٍ أثناء اللحام اللاحق، مما يؤدي إلى اللحام الافتراضي.
(3) عملية مغلفة:
الطبقات هي عملية ضغط "الركيزة الداخلية بفتحات مدفونة محفورة" و"الصفيحة شبه المعالجة" في قطعة واحدة، وتكمن صعوبتها في "التحكم في معدل انكماش الركيزة" و"تجنب تشوه الحفرة المدفونة":
يؤدي انكماش التصفيح إلى "إزاحة الثقب": أثناء عملية التصفيح، يجب حفظ الركيزة في درجة حرارة عالية وبيئة ضغط مرتفع لفترة معينة من الوقت، وستخضع الصفائح شبه المعالجة من راتنجات الإيبوكسي إلى "تدفق" و"انكماش المعالجة". إذا كانت مادة الركيزة الداخلية لا تتطابق مع معدل الانكماش للورقة شبه المعالجة، فسوف يتسبب ذلك في تشوه الركيزة الرقائقية، مما يؤدي إلى إزاحة الثقوب المدفونة. عندما تتجاوز صفحة حرب الركيزة النطاق القياسي، فإن انحراف المحاذاة بين الثقوب المدفونة والثقوب العمياء الخارجية سوف يتجاوز متطلبات الصناعة بشكل مباشر، مما يؤثر على وظائف الدائرة.
مشكلة "انسداد تدفق الغراء" في الثقوب المدفونة: ستنتج الأفلام شبه المعالجة "تدفق الغراء" أثناء التصفيح، وإذا كانت كمية تدفق الغراء كبيرة جدًا، فسوف تتسبب في سد الثقوب المدفونة بالراتنج؛ إذا كانت كمية تدفق المادة اللاصقة صغيرة جدًا، فلن تتمكن من ملء الفجوات بين الركائز الداخلية، مما يؤدي إلى عدم كفاية الترابط بين الطبقات. عندما يتم سد الثقب المدفون إلى حد ما بواسطة الراتنج، لا يمكن للنحاس ملء الثقب أثناء الطلاء الكهربائي اللاحق، مما يؤدي إلى فشل التوصيل.
صعوبة التحكم في "توحيد السُمك" للركائز متعددة-الطبقات: عادةً ما تكون ألواح PCB ذات الفتحات المدفونة المسدودة هياكل متعددة-من الطبقات، وأثناء التصفيح، من الضروري التأكد من أن انحراف سمك كل طبقة يقع ضمن نطاق معقول. ولكن إذا كان اختلاف سمك رقائق النحاس الداخلية وترتيب التراص للصفائح شبه المعالجة غير معقول، فسيؤدي ذلك إلى "السمك المحلي سميك جدًا" أو "رفيع جدًا" للركيزة المغلفة. على سبيل المثال، إذا كان هناك الكثير من التراص للأغشية شبه المعالجة في منطقة معينة، فسوف ينحرف السُمك عن القيمة المحددة، ويجب تعديل معدل تغذية إبرة الحفر أثناء الحفر اللاحق، مما قد يؤدي بسهولة إلى عمق ثقب أعمى يتجاوز المعيار.
صعوبة التعامل مع الاتجاه
استجابة للصعوبات المذكورة أعلاه، طورت الصناعة سلسلة من الحلول التقنية، تتمحور حول "التحكم الدقيق" و"تحسين الكفاءة":
عملية الحفر: اعتماد تكنولوجيا مركبة من "الحفر بالليزر + الحفر الميكانيكي" - الحفر بالليزر يمكن أن يحقق معالجة دقيقة للثقوب العمياء الصغيرة، مع التحكم في انحراف العمق ضمن نطاق صغير جدًا ولا توجد مشاكل في تآكل إبرة الحفر؛ يتم استخدام الحفر الميكانيكي للثقوب المدفونة ذات القطر الأكبر، إلى جانب "نظام تحديد المواقع البصري CCD"، والذي يمكنه تصحيح انحراف موضع الثقب بعد التصفيح بشكل حقيقي، مما يحسن دقة المحاذاة بشكل كبير.
عملية الطلاء: تقديم تقنية "الطلاء الكهربائي النبضي"، عن طريق ضبط كثافة التيار بشكل دوري، وتعزيز تدفق الإلكتروليت في الحفرة المدفونة، وتحسين توحيد سمك الطلاء على جدار الثقب بشكل كبير؛ استجابة لمشكلة فقاعات الثقب المسدود، يتم استخدام معدات "ترسيب النحاس الكيميائي الفراغي" لتفريغ الفقاعات الموجودة داخل الثقب تحت بيئة الضغط السلبي، مما يحسن بشكل كبير تغطية ترسيب النحاس.
عملية وضع الطبقات: تطوير "فيلم شبه معالج منخفض الانكماش"، جنبًا إلى جنب مع "عملية التصفيح خطوة بخطوة-"، للتحكم في صفحة الركيزة الملتفة عند مستوى منخفض للغاية؛ في نفس الوقت، يتم استخدام "برنامج محاكاة معدل التدفق" لحساب معدل التدفق للصفائح شبه المعالجة مسبقًا لتجنب انسداد الثقوب المدفونة.