บอร์ด pcb หลุมฝังตาบอดได้กลายเป็นผู้ให้บริการหลักในสาขาระดับสูง- เช่น การสื่อสาร 5G การบินและอวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ ฯลฯ ต้องขอบคุณข้อได้เปรียบหลักของ "ประหยัดพื้นที่บอร์ด ลดการรบกวนสัญญาณ และปรับปรุงการรวมวงจร" อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับบอร์ด pcb แบบรูทะลุ- แบบเดิม โครงสร้าง "ไม่เจาะทะลุ" และคุณลักษณะ "การเชื่อมต่อหลายชั้น-" ของรูฝังแบบตาบอดทำให้เกิดปัญหาคอขวดทางเทคนิคหลายประการในการประมวลผล และการเบี่ยงเบนที่แม่นยำในแต่ละลิงค์อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์โดยตรง
1 สาเหตุของปัญหาในการประมวลผล
ความยากของบอร์ด pcb ฝังหลุมตาบอดนั้นอยู่ในข้อกำหนดสำหรับ "ความแม่นยำของมิติเชิงพื้นที่" รูบอดและรูฝังทำลายตรรกะง่ายๆ ของรูทะลุแบบดั้งเดิมที่เจาะทะลุกระดานทั้งหมด โดยต้องมีการเชื่อมต่อที่แม่นยำที่ความลึกและตำแหน่งเฉพาะภายในซับสเตรตที่มีความหนาจำกัด ขณะเดียวกันก็พิจารณาการทำงานร่วมกันของวงจรหลาย-ชั้นด้วย โครงสร้างนี้นำมาซึ่งความท้าทายหลักสองประการ: ประการแรก ความยากในการควบคุมความลึก - ความลึกในการเจาะของรูตันจะต้องถูกจับคู่อย่างแม่นยำกับระยะห่างจากพื้นผิวไปยังชั้นในของเป้าหมาย และการเบี่ยงเบนที่เกินกว่าช่วงที่เหมาะสมอาจทำให้ "ไม่เจาะ" หรือ "เจาะชั้นใน"; ประการที่สองคือปัญหาของการวางแนวระหว่างชั้น - การประมวลผลหลุมฝังต้องข้ามซับสเตรตภายในหลายอัน และความแตกต่างในอัตราการหดตัวและออฟเซ็ตอ้างอิงการวางตำแหน่งของซับสเตรตที่เคลือบอาจทำให้รูที่ฝังอยู่ไม่ตรงแนวกับแผ่นบัดกรีด้านใน ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่วงจรเปิดหรือการลัดวงจร
2 ความก้าวหน้าของความยากลำบากในกระบวนการหลัก
(1) กระบวนการเจาะ:
การเจาะถือเป็น "เส้นชีวิตแรก" ของการประมวลผลรูฝังแบบตาบอด และความแม่นยำของการเจาะจะเป็นตัวกำหนดผลการเชื่อมต่อโครงข่ายที่ตามมาโดยตรง ต้องเผชิญกับปัญหาใหญ่สามประการหลัก:
ความยากในการควบคุมความลึกของรูตัน: การเจาะรูทะลุ-แบบดั้งเดิมนั้นต้องการเพียง "การเจาะผ่านวัสดุพิมพ์" เท่านั้น ในขณะที่รูตันต้องการการควบคุมความลึกของการเจาะอย่างเข้มงวด ในด้านหนึ่ง "เอฟเฟกต์การกระดอน" ของการหมุน-ด้วยความเร็วสูงของเข็มเจาะอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนความลึกตามจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัสดุซับสเตรตเป็นวัสดุที่มีความถี่สูง- ความแข็งแกร่งต่ำของวัสดุมีแนวโน้มที่จะทำให้การสั่นสะเทือนของเข็มเจาะรุนแรงขึ้น ในทางกลับกัน ความหนาที่ไม่สม่ำเสมอของซับสเตรตหลาย-ชั้นอาจทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างความลึกของการเจาะจริงและความลึกตามทฤษฎี ซึ่งอาจทะลุวงจรภายในโดยตรงและสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างภายในของซับสเตรต
ความยากลำบากในการจัดตำแหน่ง "การเจาะขั้นที่สอง" ของรูฝัง: การประมวลผลรูฝังมักจะใช้กระบวนการ "เจาะชั้นในของรูฝังก่อน จากนั้นจึงเคลือบ และสุดท้ายคือเจาะชั้นนอกของรูตาบอด" ซึ่งในจำนวนนี้ "การจัดตำแหน่งชั้นในของรูฝังกับชั้นนอกของรูตาบอด" เป็นกุญแจสำคัญ เนื่องจากการหดตัวเนื่องจากความร้อนของซับสเตรตในระหว่างกระบวนการเคลือบ หากมีความเบี่ยงเบนระหว่างการอ้างอิงตำแหน่งของรูฝังด้านในและการอ้างอิงของรูตาบอดด้านนอก ก็มีโอกาสสูงที่จะทำให้เกิด "การวางแนวของรูไม่ตรง" เมื่อการกระจัดเกินช่วงที่เหมาะสม พื้นที่ที่ทับซ้อนกันระหว่างรูบอดด้านนอกและรูฝังด้านในจะลดลงอย่างมาก ส่งผลให้การส่งกระแสไฟฟ้าไม่ดีและแม้แต่วงจรเปิด
ปัญหาของ "การสูญเสียพินเจาะ" ในการประมวลผลรูตาบอดขนาดเล็ก: ด้วยความหนาแน่นของบอร์ด PCB ที่เพิ่มขึ้น การใช้รูตาบอดขนาดเล็กจึงเริ่มแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งของหมุดเจาะขนาดเล็กนั้นต่ำมาก และมีแนวโน้มที่จะ "แตกหัก" หรือ "การสึกหรอ" ในระหว่างการประมวลผล ในด้านหนึ่ง "อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง" ของเข็มเจาะขนาดเล็กมักจะมีขนาดใหญ่ และมีแนวโน้มที่จะ "บิดงอ" ในระหว่างการหมุนด้วยความเร็วสูง- ส่งผลให้ผนังรูมีความหยาบมากเกินไป ในทางกลับกัน คมตัดของเข็มเจาะขนาดเล็กสึกหรออย่างรวดเร็วและจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง ซึ่งไม่เพียงเพิ่มต้นทุน แต่ยังอาจส่งผลให้เกิด "ตะกรันการเจาะ" ที่ตกค้างที่ด้านล่างของรู เนื่องจาก "ไม่สามารถเปลี่ยนเข็มเจาะที่สึกหรอได้ทันเวลา" ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของการเคลือบในภายหลัง
(2) กระบวนการเคลือบ:
"โครงสร้างที่ไม่ทะลุทะลวง" ของรูฝังแบบซ่อนทำให้เกิด "ความยากลำบากในการแลกเปลี่ยนสารละลาย" ในระหว่างกระบวนการเคลือบ และมีแนวโน้มที่จะ "ไม่มีทองแดงบนผนังรู" หรือ "ความหนาของการเคลือบไม่สม่ำเสมอ" ปัญหาหลักสะท้อนให้เห็นใน:
ปัญหา "ฟองสบู่ตกค้าง" ที่ด้านล่างของรูตัน: การสะสมของทองแดงด้วยสารเคมีเป็นกระบวนการหลักในการทำให้เกิดการนำไฟฟ้าบนผนังรู พื้นผิวจะต้องจุ่มลงในสารละลายการสะสมของทองแดงเพื่อสะสมชั้นทองแดงบางๆ ไว้บนพื้นผิวของผนังรู อย่างไรก็ตาม "ปลายปิด" ของรูตันมีแนวโน้มที่จะมีอากาศตกค้าง ก่อตัวเป็น "ฟองอากาศ" ที่ป้องกันไม่ให้พื้นที่สัมผัสกับสารละลายทองแดง ซึ่งท้ายที่สุดส่งผลให้ "ไม่มีทองแดงที่ด้านล่างของรู" โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางและความลึกของรูตันมีขนาดเล็กลงและลึกมากขึ้น ฟองอากาศจะถูกไล่ออกได้ยากขึ้น หากไม่จัดการอย่างทันท่วงทีก็จะนำไปสู่วงจรเปิดในวงจรโดยตรง
ความยากในการอัปเดตสารละลายภายในรูที่ฝัง: รูที่ฝังอยู่ภายในซับสเตรต และหลังการเคลือบ มีความเสี่ยงสูงที่จะมี "ฟิล์มตกค้างกึ่งแข็งตัว" หรือ "ตะกรันเจาะ" ตกค้างภายในรู หากการเตรียมล่วงหน้า-ไม่ทั่วถึง จะส่งผลต่อการยึดเกาะของสารเคลือบ ในเวลาเดียวกัน ในระหว่างกระบวนการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรไลต์ในรูที่ฝังไว้จะไหลช้าๆ ส่งผลให้ไอออนของทองแดงในรูมีความเข้มข้นต่ำกว่าบนพื้นผิวแผ่น ในที่สุดทำให้เกิดปรากฏการณ์ "การเคลือบบาง ๆ บนผนังรูและการเคลือบหนาบนพื้นผิวแผ่น" ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการการแบกในปัจจุบันได้ และมีแนวโน้มที่จะ "ร้อนเกินไปและไหม้" หลังจากใช้งานในระยะยาว-
ปัญหาของ "ขั้นตอนการเคลือบ" ในรูบอดขนาดเล็ก: จุดเชื่อมต่อระหว่าง "การเปิดรู" และ "พื้นผิวแผ่น" ของรูบอดขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะสร้าง "ขั้นตอนการเคลือบ" - เนื่องจากความหนาแน่นกระแสที่สูงกว่าที่ขอบของช่องเปิดของรูเมื่อเทียบกับผนังของรู "การสะสมของการเคลือบขอบ" อาจเกิดขึ้นในระหว่างการชุบด้วยไฟฟ้า ส่งผลให้ความสูงของขั้นตอนเกินช่วงที่เหมาะสม ขั้นตอนประเภทนี้ไม่เพียงส่งผลต่อการเคลือบของชั้นหน้ากากประสานที่ตามมาเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้เกิดการบัดกรีที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการบัดกรีครั้งต่อไป ซึ่งนำไปสู่การบัดกรีเสมือนจริง
(3) กระบวนการเคลือบ:
การแบ่งชั้นเป็นกระบวนการของการกด "ซับสเตรตด้านในที่มีรูเจาะฝัง" และ "แผ่นกึ่งแข็งตัว" ให้เป็นหนึ่งเดียว และความยากอยู่ที่ "การควบคุมอัตราการหดตัวของซับสเตรต" และ "หลีกเลี่ยงการเสียรูปของรูที่ฝังอยู่":
การหดตัวของการเคลือบทำให้เกิด "การเคลื่อนตัวของรู": ในระหว่างกระบวนการเคลือบ พื้นผิวจะต้องถูกเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงเป็นระยะเวลาหนึ่ง และแผ่นอีพอกซีเรซินกึ่งแข็งตัวจะเกิด "การไหล" และ "การหดตัวของการบ่ม" หากวัสดุของซับสเตรตด้านในไม่ตรงกับอัตราการหดตัวของแผ่นกึ่งแข็งตัว จะทำให้ซับสเตรตที่เคลือบบิดเบี้ยว ส่งผลให้รูที่ฝังอยู่เคลื่อนตัว เมื่อการบิดเบี้ยวของวัสดุพิมพ์เกินช่วงมาตรฐาน ค่าเบี่ยงเบนการจัดตำแหน่งระหว่างรูฝังและรูบอดด้านนอกจะเกินความต้องการของอุตสาหกรรมโดยตรง ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของวงจร
ปัญหา "การอุดตันของการไหลของกาว" ในรูฝัง: ฟิล์มกึ่งแข็งตัวจะทำให้เกิด "การไหลของกาว" ในระหว่างการเคลือบ และหากปริมาณการไหลของกาวมากเกินไป ก็จะทำให้รูที่ฝังไว้ถูกบล็อกด้วยเรซิน หากปริมาณการไหลของกาวน้อยเกินไป จะไม่สามารถเติมเต็มช่องว่างระหว่างพื้นผิวด้านในได้ ส่งผลให้เกิดการยึดเกาะระหว่างชั้นที่ไม่เพียงพอ เมื่อรูฝังถูกปิดกั้นด้วยเรซินในระดับหนึ่ง ทองแดงจะไม่สามารถเติมเต็มรูในระหว่างการชุบด้วยไฟฟ้าในภายหลัง ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าล้มเหลว
ความยากลำบากในการควบคุม "ความหนาสม่ำเสมอ" ของพื้นผิวหลาย-ชั้น: โดยทั่วไปแล้ว แผ่น PCB แบบฝังหลุมแบบฝังมักมีโครงสร้างหลายชั้น- และในระหว่างการเคลือบ จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าค่าเบี่ยงเบนความหนาของแต่ละชั้นอยู่ภายในช่วงที่เหมาะสม แต่หากความแตกต่างของความหนาของฟอยล์ทองแดงด้านในและลำดับการเรียงซ้อนของแผ่นกึ่งบ่มไม่สมเหตุสมผล จะส่งผลให้ "ความหนาเฉพาะที่หนาเกินไป" หรือ "บางเกินไป" ของพื้นผิวเคลือบ ตัวอย่างเช่น หากมีการซ้อนฟิล์มกึ่งแข็งมากเกินไปในบางพื้นที่ ความหนาจะเบี่ยงเบนไปจากค่าที่ตั้งไว้ และจำเป็นต้องปรับอัตราการป้อนของเข็มเจาะในระหว่างการเจาะครั้งต่อไป ซึ่งอาจส่งผลให้ความลึกของรูตันเกินมาตรฐานได้อย่างง่ายดาย
ทิศทางการรับมือความยากลำบาก
เพื่อตอบสนองต่อปัญหาข้างต้น อุตสาหกรรมได้พัฒนาชุดโซลูชันทางเทคนิค โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่ "การควบคุมความแม่นยำ" และ "การปรับปรุงประสิทธิภาพ":
กระบวนการเจาะ: การใช้เทคโนโลยีคอมโพสิตของ "การเจาะด้วยเลเซอร์+การเจาะด้วยกลไก" - การเจาะด้วยเลเซอร์สามารถบรรลุการประมวลผลที่แม่นยำของรูตาบอดขนาดเล็ก โดยมีการควบคุมส่วนเบี่ยงเบนความลึกภายในช่วงที่น้อยมาก และไม่มีปัญหาการสึกหรอของเข็มเจาะ การเจาะเชิงกลใช้สำหรับรูฝังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น ควบคู่ไปกับ "ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพ CCD" ซึ่งสามารถแก้ไขความเบี่ยงเบนของตำแหน่งรูหลังการเคลือบได้แบบเรียลไทม์- ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการจัดตำแหน่งได้อย่างมาก
กระบวนการเคลือบ: แนะนำเทคโนโลยี "การชุบด้วยไฟฟ้าแบบพัลส์" โดยการปรับความหนาแน่นกระแสเป็นระยะ ๆ ส่งเสริมการไหลของอิเล็กโทรไลต์ในรูที่ฝังอยู่ ซึ่งช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของความหนาของการเคลือบบนผนังรูอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อตอบสนองต่อปัญหาฟองอากาศรูตัน อุปกรณ์ "การสะสมทองแดงด้วยสารเคมีสุญญากาศ" ใช้เพื่อระบายฟองอากาศภายในรูภายใต้สภาพแวดล้อมแรงดันลบ ซึ่งช่วยเพิ่มความครอบคลุมของการสะสมทองแดงได้อย่างมาก
กระบวนการแบ่งชั้น: พัฒนา "ฟิล์มกึ่งแข็งตัวที่มีการหดตัวต่ำ" รวมกับ "กระบวนการเคลือบทีละขั้นตอน" เพื่อควบคุมการบิดเบี้ยวของวัสดุพิมพ์ในระดับที่ต่ำมาก ในเวลาเดียวกัน "ซอฟต์แวร์จำลองอัตราการไหล" ใช้ในการคำนวณอัตราการไหลของแผ่นกึ่งแข็งตัวล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการอุดตันของรูที่ฝังอยู่