لوحات الدوائر متعددة الطبقاتكمكونات أساسية، تحمل اتصالات دوائر معقدة بين المكونات الإلكترونية، وتدمج عملية تصنيعها العديد من التقنيات المتقدمة والعمليات الدقيقة. سنوضح فيما يلي عملية تصنيع لوحات الدوائر المتعددة-الطبقية.
تحضير المواد الخام
لتصنيع لوحات دوائر متعددة-الطبقات، فإن الخطوة الأولى هي اختيار المواد الخام المناسبة. الصفائح المغطاة بالنحاس هي مادة أساسية، تُعرف عادةً باسم الركيزة FR-4، والتي تتمتع بعزل جيد وخواص ميكانيكية ومناسبة لمعظم المنتجات الإلكترونية التقليدية؛ بالنسبة لسيناريوهات التطبيقات ذات التردد العالي-والسرعة العالية-، مثل معدات اتصالات 5G، تكون ركائز البولي تيترافلوروإيثيلين ذات العزل الكهربائي المنخفض مطلوبة لتقليل خسائر نقل الإشارة. بالإضافة إلى الركيزة، فإن الصفائح شبه المعالجة لا غنى عنها في عملية التصفيح. وهي تتكون بشكل أساسي من الراتنج ومواد التقوية، والتي يمكن معالجتها تحت الحرارة والضغط لتحقيق ترابط قوي بين الطبقات. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام رقائق النحاس عالية الجودة لتشكيل خطوط الدائرة. يتم اختيار سمك مختلف لرقائق النحاس وفقًا لمتطلبات الحمل الحالية، بسمك مشترك مثل 18 μ و35 μ.
إنتاج دائرة الطبقة الداخلية
نقل النمط
بعد قطع الألواح النحاسية-إلى الحجم المناسب، قم بإجراء معالجة تنظيف السطح لإزالة بقع الزيت والشوائب وما إلى ذلك، لضمان التصاق العمليات اللاحقة. بعد ذلك، قم بتطبيق طبقة جافة حساسة للضوء بالتساوي على سطح الركيزة وقم بكشفها باستخدام آلة التعرض. أثناء عملية التعريض، يتم عرض نمط دائرة الطبقة الداخلية على الفيلم الجاف بواسطة الأشعة فوق البنفسجية من خلال قناع ضوئي، ويخضع الفيلم الجاف للجزء المستقبل للضوء لتفاعل البلمرة الضوئية، مما يؤدي إلى تغيير في خصائصه. بعد ذلك، يتم إذابة الفيلم الجاف غير المكشوف باستخدام محلول متطور لنقل نمط دائرة الطبقة الداخلية بدقة إلى الصفائح المغطاة بالنحاس.
النقش
بعد اكتمال التطوير، يدخل في عملية النقش. تحتوي آلة النقش على محلول نقش محدد يمكن أن يتفاعل كيميائيًا مع رقائق النحاس غير المحمية بطبقة جافة، مما يؤدي إلى تآكلها وإزالتها، تاركًا وراءها الجزء المغطى بالطبقة الجافة لتشكيل دائرة طبقة داخلية دقيقة. بعد اكتمال الحفر، استخدم محلول تجريد الفيلم المتخصص لإزالة الفيلم الجاف المتبقي على الدائرة، ويتم إكمال دائرة الطبقة الداخلية الشفافة. بعد الانتهاء، استخدم معدات الفحص البصري التلقائي لإجراء فحص شامل للدائرة، باستخدام-كاميرات عالية الوضوح وأنظمة معالجة الصور لتحديد ما إذا كانت هناك دوائر قصيرة، ودوائر مفتوحة، وانحرافات في عرض الخط، ومشكلات أخرى في الدائرة، وإصلاحها في الوقت المناسب.
أكسيد البني
لتعزيز قوة الترابط بين الطبقة الداخلية من رقائق النحاس والصفائح شبه المعالجة، يلزم معالجة اللون البني. باستخدام محلول كيميائي محدد، يتم تشكيل طبقة أكسيد موحدة ذات هيكل قرص عسل صغير على سطح رقائق النحاس، مما يزيد من مساحة سطح رقائق النحاس، ويحسن التصاقها بالراتنج، ويعزز قدرتها على الترطيب للراتنج المتدفق. وهذا يضمن إمكانية ملء الراتينج بالكامل وربطه بإحكام أثناء التصفيح اللاحق، مما يمنع حدوث مشكلات مثل التصفيح الناتج عن الترابط الضعيف.
التصفيح
تعتبر عملية الطبقات عملية أساسية في تصنيع لوحات الدوائر متعددة{0}}الطبقات، وتهدف إلى تكديس لوحات الدوائر ذات الطبقات الداخلية المتعددة بألواح شبه معالجة ورقائق نحاس خارجية وفقًا لمتطلبات التصميم لتكوين وحدة كاملة. أولاً، بناءً على عدد الطبقات وهيكل التصميم للوحة الدائرة، قم بالتخطيط بعناية لتسلسل التراص للوحة الداخلية، والصفائح شبه المعالجة، ورقائق النحاس الخارجية. عند التراص، من الضروري التأكد من محاذاة مواضع كل طبقة بدقة، وإلا فسيؤثر ذلك على اتصال الدائرة ونقل الإشارة. بعد ذلك، يتم وضع الصفائح المعدنية المكدسة في -آلة تصفيح ذات درجة حرارة عالية وضغط عالي-، وتعريضها لدرجة حرارة عالية تصل إلى حوالي 150 درجة وبيئة ضغط عالية- تبلغ حوالي 400 رطل لكل بوصة مربعة لفترة من الوقت لإذابة وتدفق الراتينج في الصفائح شبه المعالجة، وملء الفجوات الصغيرة بين كل طبقة، والتصلب بعد التبريد، مما يحقق رابطة قوية بين كل طبقة. يمكن لتقنية الربط الفراغي المتقدمة استخراج الهواء أثناء عملية الربط، وتجنب توليد الفقاعات، وضمان التحكم في توحيد السمك المتوسط في حدود ± 3%، وتحسين الجودة الإجمالية للوحة الدائرة.
حفر
لم يتم بعد إجراء التوصيلات الكهربائية بين طبقات لوحة الدائرة{0}المصفحة متعددة الطبقات، ويجب فتح قنوات الاتصال من خلال عملية الحفر. وفقًا لوثائق التصميم، -يتم استخدام معدات الحفر عالية الدقة مثل آلات الحفر الميكانيكية أو مثقاب ليزر ثاني أكسيد الكربون لحفر ثقوب بأقطار مختلفة في مواقع محددة، بما في ذلك من خلال الثقوب لتوصيل طبقات مختلفة من الدوائر، والثقوب العمياء لتوصيل الطبقات الجزئية فقط، والثقوب المدفونة. يمكن لتكنولوجيا التصنيع الحديثة تحقيق معالجة دقيقة للفتحات التي يصل حجمها إلى 50 ميكرومتر، مما يلبي احتياجات الإنتاج للوحات الدوائر عالية الكثافة-. بعد الانتهاء من الحفر، سيكون هناك بقايا حفر وبقايا لاصقة على جدار الثقب، والتي تحتاج إلى التنظيف والمعالجة لإزالة بقايا اللاصق. قم بإزالة الشوائب تمامًا عن طريق نقعها في المحاليل الكيميائية أو الشطف باستخدام مدافع المياه ذات الضغط العالي- لضمان نظافة جدار الحفرة والاستعداد لتمعدن الحفرة لاحقًا.
تعدين ثقب والطلاء الكهربائي
ترسيب النحاس الكيميائي
من أجل جعل جدار الثقب المعزول موصلاً، يتم أولاً إجراء ترسيب النحاس الكيميائي. اغمر لوحة الدائرة في محلول كيميائي يحتوي على أيونات النحاس، واستخدم عامل الاختزال في المحلول لتحفيز اختزال طبقة رقيقة جدًا من النحاس على سطح جدار الثقب، وعادة ما يكون سمكها 0.3-0.5 μ. تعمل هذه الطبقة من النحاس بمثابة "طبقة بذرة" للطلاء الكهربائي اللاحق، مما يوفر مسارًا أوليًا لتوصيل التيار.
طلاء اللوحة
على أساس طبقة النحاس الرقيقة التي تم تشكيلها عن طريق الترسيب الكيميائي للنحاس، يتم إجراء الطلاء الكهربائي للوحة الكاملة. ضع لوحة الدائرة في حمام الطلاء، ومن خلال التحليل الكهربائي، تترسب أيونات النحاس الموجودة في الحمام بشكل مستمر على جدران الثقب ورقائق النحاس على سطح اللوحة، مما يزيد من سمك طبقة النحاس. بشكل عام، يتم سماكة سماكة النحاس على جدران الثقب إلى 25 μ أو أكثر لتلبية متطلبات توصيل الدائرة وحمل التيار.
تصوير الأنماط
نقل النمط
كما هو الحال مع نقل أنماط دوائر الطبقة الداخلية، يتم وضع طبقة جافة على سطح الطبقة الخارجية من الصفائح المغطاة بالنحاس-، ويتم نقل أنماط دوائر الطبقة الخارجية إلى الطبقة الجافة باستخدام تقنية التصوير المباشر بالليزر أو طريقة تعريض القناع الضوئي التقليدية. ومن ثم، يتم تطوير أنماط الدوائر لتصبح مرئية.
الطلاء الكهربائي الجرافيكي
قم بإجراء نمط الطلاء الكهربائي على السطح النحاسي المكشوف لنمط الدائرة المطور. طلاء طبقة من النحاس بالكهرباء تلبي متطلبات سمك التصميم، مما يزيد من سماكة سمك النحاس في قسم الدائرة لتعزيز التوصيلية، وطلاء طبقة من القصدير للحماية في عمليات الحفر اللاحقة.
تجريد الفيلم والنقش
استخدم محلول هيدروكسيد الصوديوم لإزالة طبقة الغشاء الجاف المطلية بالكهرباء، مما يؤدي إلى كشف طبقة النحاس غير الخطية غير المحمية. أعد استخدام محلول النقش لتآكل وإزالة الطبقة النحاسية في هذه المناطق غير الدائرية، مما يشكل خطوط دائرة خارجية دقيقة. وأخيرًا، استخدم محلولًا متخصصًا لتقشير القصدير لإزالة طبقة القصدير التي أكملت مهمتها الوقائية.
المعالجة السطحية
لحماية رقائق النحاس على سطح لوحة الدائرة، وتحسين قابلية اللحام ومقاومة الأكسدة، يلزم معالجة السطح. تتضمن طرق المعالجة الشائعة ما يلي:
غمر الذهب
عند نقاط اللحام والإدخال يتم تغطية طبقة من النيكل والذهب بطريقة الترسيب الكيميائي. تتميز طبقة النيكل بصلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل، وتتميز الطبقة الذهبية بثبات كيميائي قوي، والذي يمكن أن يمنع بشكل فعال أكسدة نقطة النهاية ويضمن أداء جيد للاتصال الكهربائي. ويتم استخدامه بشكل شائع في-المنتجات والمجالات الإلكترونية المتطورة ذات متطلبات الموثوقية العالية للغاية.
تسوية لحام الهواء الساخن (HASL)
باستخدام تكنولوجيا تسوية الهواء الساخن، يتم تطبيق طبقة من سبائك الرصاص والقصدير لتغطية نقطة نهاية اللحام لحمايتها وتوفير أداء لحام ممتاز. التكلفة منخفضة نسبيًا ويتم استخدامها على نطاق واسع.
قناع اللحام العضوي
يتم تشكيل طبقة من الغشاء الواقي العضوي على سطح رقائق النحاس لمنع أكسدة النحاس. وفي الوقت نفسه، يمكن للفيلم الواقي أن يتحلل بسرعة أثناء اللحام دون التأثير على تأثير اللحام. العملية بسيطة والتكلفة منخفضة، وهي مناسبة لبعض المنتجات الحساسة للتكلفة ولها متطلبات موثوقية معتدلة.
قناع اللحام وطباعة الشخصيات
قناع لحام
بعد الانتهاء من إنتاج لوحة الدائرة، يجب حماية المناطق غير القابلة للحام والاتصال بمقاومة اللحام لمنع حدوث دوائر قصيرة وأكسدة الدائرة أثناء اللحام. أولاً، قم بتنظيف وتخشين سطح اللوحة لتعزيز الالتصاق. بعد ذلك، قم بتطبيق الطلاء الأخضر السائل الحساس للضوء بالتساوي من خلال طباعة الشاشة، والرش، وطرق أخرى، وقم بتجفيف الطلاء الأخضر مسبقًا لجعله جافًا مبدئيًا. بعد ذلك، يتم تنفيذ التعرض للأشعة فوق البنفسجية للسماح للطلاء الأخضر في المنطقة الشفافة من الفيلم بالخضوع لتفاعل البلمرة والتصلب. ثم يتم استخدام محلول كربونات الصوديوم للتطوير لإزالة الجزء غير المكشوف من الطلاء الأخضر. وأخيرًا، يتم إجراء عملية الخبز على درجة حرارة عالية-لتصلب الطلاء الأخضر تمامًا.
طباعة الشخصيات
لتسهيل تركيب لوحات الدوائر وتصحيح الأخطاء وصيانتها، تتم طباعة أحرف مثل النص والعلامات التجارية وأرقام الأجزاء على سطح اللوحة من خلال طباعة الشاشة. يتم تقوية حبر الشخصية بعد التجفيف الحراري أو الأشعة فوق البنفسجية، مما يجعله واضحًا وثابتًا وسهل التعرف عليه.
التشكيل والقطع
وفقًا للأبعاد الخارجية المطلوبة للعميل، استخدم آلات التشكيل CNC أو آلات تثقيب القالب لقطع وتشكيل لوحة الدائرة. عند القطع، استخدم فتحة الوضع لإدخال القابس وتثبيت لوحة الدائرة على السرير أو القالب لضمان دقة القطع. بالنسبة للوحات الدوائر ذات الأصابع الذهبية، بعد القولبة، يجب أن تكون منطقة الأصابع الذهبية مطحونة ومائلة لتسهيل الإدخال اللاحق. إذا كانت لوحة دائرة مكونة من شرائح متعددة، فيجب فتح خط الفصل على شكل X- مسبقًا لتسهيل عملية التفكيك والتقسيم بواسطة العميل بعد الإدخال.
اختبار الأداء الكهربائي وفحص المظهر
اختبار الأداء الكهربائي
إجراء اختبار شامل للأداء الكهربائي على لوحة الدائرة من خلال اختبار الإبرة الطائرة أو آلات الاختبار الأوتوماتيكية بالكامل، بما في ذلك اختبار التوصيلية الكهربية، للتحقق من وجود دوائر مفتوحة أو قصيرة في الدائرة؛ يضمن اختبار المعاوقة أن مقاومة الخط تلبي متطلبات التصميم وتضمن جودة نقل الإشارة؛ وغيرها من اختبارات مؤشرات الأداء الكهربائية المحددة، مثل اختبارات مقاومة العزل.
التفتيش البصري
يدويًا أو بمساعدة معدات الاختبار الآلية، قم بفحص مظهر لوحة الدائرة بعناية لمعرفة ما إذا كانت هناك خدوش أو فجوات في الدائرة، وما إذا كانت هناك فقاعات أو مطبوعات مفقودة في طبقة قناع اللحام، وما إذا كانت الأحرف واضحة وكاملة، وما إذا كان سمك اللوحة وفتحتها يتوافقان مع المعايير. قم بإصلاح العيوب البسيطة التي تم اكتشافها أثناء الفحص على الفور، وإزالة-المنتجات غير المطابقة التي لا يمكن إصلاحها.
التعبئة والشحن
لوحات الدوائر متعددة الطبقات التي اجتازت اختبارات صارمة تكون محكمة الغلق ومعبأة بالفراغ لمنع الرطوبة والأكسدة والأضرار المادية أثناء النقل. بعد اكتمال التعبئة، قم بإرفاق ملصق المنتج والتعليمات ذات الصلة، مع تفاصيل نموذج المنتج والمواصفات وتاريخ الإنتاج والمعلومات الأخرى، ثم قم بالشحن والتسليم إلى العميل.