การผลิตแผงวงจรหลาย-เป็นอย่างไร

แผงวงจรหลายชั้นในฐานะส่วนประกอบหลัก มีการเชื่อมต่อวงจรที่ซับซ้อนระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ และกระบวนการผลิตของพวกมันผสานรวมเทคโนโลยีขั้นสูงและกระบวนการที่มีความแม่นยำต่างๆ ต่อไปนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการผลิตแผงวงจรหลาย-

การเตรียมวัตถุดิบ
ในการผลิตแผงวงจรหลาย-ชั้น ขั้นตอนแรกคือการเลือกวัตถุดิบที่เหมาะสม ลามิเนตหุ้มทองแดงเป็นวัสดุพื้นฐานที่เรียกกันทั่วไปว่าซับสเตรต FR-4 ซึ่งมีฉนวนและคุณสมบัติทางกลที่ดี และเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปส่วนใหญ่ สำหรับสถานการณ์การใช้งานที่มีความถี่สูงและความเร็วสูง- เช่น อุปกรณ์สื่อสาร 5G จำเป็นต้องใช้ซับสเตรตโพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีนคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำเพื่อลดการสูญเสียการส่งสัญญาณ นอกจากวัสดุพิมพ์แล้ว แผ่นกึ่งแห้งยังขาดไม่ได้ในกระบวนการเคลือบ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยเรซินและวัสดุเสริมแรง ซึ่งสามารถบ่มได้ภายใต้ความร้อนและความดันเพื่อให้เกิดพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างชั้นต่างๆ ในเวลาเดียวกัน ฟอยล์ทองแดงคุณภาพสูงจะถูกใช้เพื่อสร้างเส้นวงจร ความหนาที่แตกต่างกันของฟอยล์ทองแดงจะถูกเลือกตามความต้องการในการรองรับในปัจจุบัน โดยมีความหนาทั่วไป เช่น 18 μ และ 35 μ
การผลิตวงจรชั้นใน
การถ่ายโอนรูปแบบ
หลังจากตัดแผ่นทองแดง-หุ้มให้เป็นขนาดที่เหมาะสมแล้ว ให้ทำความสะอาดพื้นผิวเพื่อขจัดคราบน้ำมัน สิ่งเจือปน ฯลฯ เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการที่ตามมาจะเกาะติดกัน จากนั้น ให้ทาฟิล์มแห้งที่ไวต่อแสงบนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์อย่างสม่ำเสมอ และนำไปฉายโดยใช้เครื่องฉายแสง ในระหว่างกระบวนการรับแสง รูปแบบของวงจรชั้นในจะถูกฉายลงบนฟิล์มแห้งด้วยแสงอัลตราไวโอเลตผ่านโฟโตมาสก์ และฟิล์มแห้งของส่วนรับแสงจะเกิดปฏิกิริยาโฟโตพอลิเมอไรเซชัน ส่งผลให้คุณสมบัติของมันเปลี่ยนไป จากนั้น ฟิล์มแห้งที่ยังไม่โดนแสงจะถูกละลายโดยใช้สารละลายที่กำลังพัฒนาเพื่อถ่ายโอนรูปแบบวงจรชั้นในไปยังลามิเนตที่หุ้มทองแดง-อย่างแม่นยำ
การแกะสลัก
หลังจากการพัฒนาเสร็จสิ้น ก็จะเข้าสู่กระบวนการแกะสลัก เครื่องแกะสลักมีสารละลายแกะสลักเฉพาะที่สามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับฟอยล์ทองแดงที่ไม่ได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มแห้ง กัดกร่อนและลอกออก โดยเหลือส่วนที่ปกคลุมด้วยฟิล์มแห้งไว้ด้านหลังเพื่อสร้างวงจรชั้นในที่แม่นยำ หลังจากการแกะสลักเสร็จสิ้น ให้ใช้น้ำยาลอกฟิล์มแบบพิเศษเพื่อขจัดฟิล์มแห้งที่ตกค้างบนวงจร และวงจรชั้นภายในที่ชัดเจนก็เสร็จสมบูรณ์ หลังจากเสร็จสิ้น ให้ใช้อุปกรณ์ตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติเพื่อทำการตรวจสอบวงจรอย่างครอบคลุม โดยใช้กล้องที่มีความละเอียดสูง-และระบบประมวลผลภาพเพื่อระบุว่ามีการลัดวงจร วงจรเปิด การเบี่ยงเบนความกว้างของเส้น และปัญหาอื่นๆ ในวงจรหรือไม่ และซ่อมแซมได้ทันท่วงที
ออกไซด์สีน้ำตาล
เพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างฟอยล์ทองแดงชั้นในกับแผ่นกึ่งแข็งตัว จำเป็นต้องมีการเคลือบสีน้ำตาล ด้วยการใช้สารละลายเคมีเฉพาะ ชั้นออกไซด์ที่สม่ำเสมอซึ่งมีโครงสร้างรังผึ้งขนาดเล็กจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของฟอยล์ทองแดง ซึ่งจะเพิ่มพื้นที่ผิวของฟอยล์ทองแดง ปรับปรุงการยึดเกาะกับเรซิน และเพิ่มความสามารถในการทำให้เปียกกับเรซินที่ไหล เพื่อให้แน่ใจว่าเรซินสามารถเติมได้เต็มที่และติดแน่นในระหว่างการเคลือบครั้งต่อไป ช่วยป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น การหลุดล่อนที่เกิดจากการยึดติดที่อ่อนแอ
การเคลือบ
การแบ่งชั้นเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตแผงวงจรหลาย-ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อซ้อนแผงวงจรชั้นในหลายชั้นด้วยแผ่นกึ่งแข็งและฟอยล์ทองแดงด้านนอกตามข้อกำหนดการออกแบบเพื่อสร้างเป็นชิ้นทั้งหมด ประการแรก ขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นและโครงสร้างการออกแบบของแผงวงจร ให้วางแผนลำดับการซ้อนของแผงวงจรด้านใน แผ่นกึ่งแข็ง และฟอยล์ทองแดงด้านนอกอย่างระมัดระวัง เมื่อวางซ้อนกันจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าตำแหน่งของแต่ละชั้นอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง มิฉะนั้นจะส่งผลต่อการเชื่อมต่อของวงจรและการส่งสัญญาณ ต่อไป แผ่นโลหะที่เรียงซ้อนกันจะถูกวางในเครื่องเคลือบบัตรที่มีอุณหภูมิสูง-และ-แรงดันสูง และอยู่ภายใต้อุณหภูมิที่สูงประมาณ 150 องศา และสภาพแวดล้อมแรงดันสูง-ที่ประมาณ 400psi เป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อละลายและไหลเรซินในแผ่นกึ่งบ่ม เติมช่องว่างเล็กๆ ระหว่างแต่ละชั้น และแข็งตัวหลังจากการทำความเย็น ทำให้เกิดพันธะที่แน่นแฟ้นระหว่างแต่ละชั้น เทคโนโลยีการติดสูญญากาศขั้นสูงสามารถแยกอากาศระหว่างกระบวนการติด หลีกเลี่ยงการเกิดฟองอากาศ รับประกันความสม่ำเสมอของความหนาปานกลางได้รับการควบคุมภายใน ± 3% และปรับปรุงคุณภาพโดยรวมของแผงวงจร
การขุดเจาะ
การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นของแผงวงจรหลายชั้น-เคลือบลามิเนตยังไม่บรรลุผล และต้องเปิดช่องการเชื่อมต่อผ่านกระบวนการเจาะ ตามเอกสารการออกแบบ อุปกรณ์เจาะที่มีความแม่นยำสูง- เช่น เครื่องเจาะเชิงกลหรือสว่านเลเซอร์ CO ₂ ใช้ในการเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ณ ตำแหน่งที่กำหนด รวมถึงรูทะลุสำหรับเชื่อมต่อวงจรหลายชั้น รูตันสำหรับเชื่อมต่อเพียงบางส่วนเท่านั้น และรูฝัง เทคโนโลยีการผลิตสมัยใหม่สามารถบรรลุการตัดเฉือนรูรับแสงที่ต่ำถึง 50 μ m ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งตอบสนองความต้องการการผลิตแผงวงจรความหนาแน่นสูง- หลังจากการเจาะเสร็จสิ้นจะมีเศษการเจาะและคราบกาวหลงเหลืออยู่บนผนังรูซึ่งจำเป็นต้องทำความสะอาดและบำบัดเพื่อขจัดคราบกาวออก ขจัดสิ่งสกปรกออกอย่างหมดจดโดยการแช่ในสารละลายเคมีหรือล้างด้วยปืนฉีดน้ำแรงดันสูง-เพื่อให้แน่ใจว่าผนังของหลุมสะอาด และเตรียมพร้อมสำหรับการทำให้หลุมเป็นโลหะในภายหลัง

การชุบโลหะและการชุบด้วยไฟฟ้า
การสะสมของทองแดงด้วยสารเคมี
เพื่อให้ผนังรูที่หุ้มฉนวนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ขั้นแรกให้ทำการสะสมทองแดงด้วยสารเคมี จุ่มแผงวงจรในสารละลายเคมีที่มีไอออนของทองแดง และใช้สารรีดิวซ์ในสารละลายเพื่อเร่งปฏิกิริยาการลดลงของชั้นทองแดงที่บางมากบนพื้นผิวของผนังรู โดยปกติจะมีความหนา 0.3-0.5 μ ชั้นทองแดงนี้ทำหน้าที่เป็น "ชั้นเมล็ด" สำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าในภายหลัง ซึ่งเป็นเส้นทางเริ่มต้นสำหรับการนำกระแสไฟฟ้า
การชุบแผง
ขึ้นอยู่กับชั้นทองแดงบาง ๆ ที่เกิดจากการสะสมทางเคมีของทองแดง การชุบด้วยไฟฟ้าแบบเต็มแผ่นจะดำเนินการ วางแผงวงจรในอ่างชุบ และด้วยกระแสไฟฟ้า ไอออนของทองแดงในอ่างจะสะสมอย่างต่อเนื่องบนผนังรูและฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิวของบอร์ด ส่งผลให้ความหนาของชั้นทองแดงเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป ความหนาของทองแดงบนผนังรูจะหนาขึ้นเป็น 25 μ หรือมากกว่า เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการนำไฟฟ้าของวงจรและการแบกกระแส
การสร้างภาพแบบ
การถ่ายโอนรูปแบบ
เช่นเดียวกับการถ่ายโอนรูปแบบวงจรชั้นใน ฟิล์มแห้งจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของชั้นนอกของลามิเนตเคลือบทองแดง- และรูปแบบวงจรของชั้นนอกจะถูกถ่ายโอนไปยังฟิล์มแห้งโดยใช้เทคโนโลยีการสร้างภาพโดยตรงด้วยเลเซอร์หรือวิธีการเปิดรับแสงโฟโตมาสก์แบบดั้งเดิม จากนั้นจึงพัฒนารูปแบบวงจรให้มองเห็นได้
การชุบด้วยไฟฟ้ากราฟิก
ทำการชุบลวดลายด้วยไฟฟ้าบนพื้นผิวทองแดงของรูปแบบวงจรที่พัฒนาขึ้น การชุบชั้นทองแดงด้วยไฟฟ้าที่ตรงตามข้อกำหนดความหนาของการออกแบบ เพิ่มความหนาทองแดงของส่วนวงจรให้หนาขึ้นอีกเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า และเคลือบชั้นดีบุกเพื่อป้องกันในกระบวนการแกะสลักที่ตามมา
การลอกและการแกะสลักฟิล์ม
ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อขจัดชั้นฟิล์มแห้งที่ชุบด้วยไฟฟ้าออก โดยเผยให้เห็นชั้นทองแดงที่ไม่มีเส้นป้องกัน นำสารละลายกัดกร่อนกลับมาใช้ใหม่เพื่อกัดกร่อนและขจัดชั้นทองแดงในพื้นที่ที่ไม่ใช่วงจร ทำให้เกิดเส้นวงจรด้านนอกที่แม่นยำ สุดท้าย ให้ใช้น้ำยาลอกดีบุกแบบพิเศษเพื่อขจัดชั้นดีบุกที่เสร็จสิ้นภารกิจการป้องกันแล้ว
การรักษาพื้นผิว
เพื่อปกป้องฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิวของแผงวงจร ปรับปรุงความสามารถในการบัดกรีและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน จำเป็นต้องมีการรักษาพื้นผิว วิธีการจัดการทั่วไป ได้แก่ :
การแช่ทอง
ที่จุดสิ้นสุดการเชื่อมและการแทรก ชั้นของนิกเกิลและทองจะถูกปกคลุมโดยวิธีการสะสมทางเคมี ชั้นนิกเกิลมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี และชั้นทองมีเสถียรภาพทางเคมีสูง ซึ่งสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่จุดสิ้นสุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันประสิทธิภาพการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ดี โดยทั่วไปจะใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์-และสาขาที่มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่สูงมาก
การปรับระดับบัดกรีด้วยลมร้อน (HASL)
ด้วยการใช้เทคโนโลยีการปรับระดับอากาศร้อน ชั้นของโลหะผสมตะกั่วดีบุกจึงถูกนำมาใช้เพื่อปกปิดจุดสิ้นสุดการเชื่อมเพื่อปกป้องและให้ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม ต้นทุนค่อนข้างต่ำและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
หน้ากากประสานอินทรีย์
ชั้นของฟิล์มป้องกันอินทรีย์จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของทองแดง ในเวลาเดียวกัน ฟิล์มป้องกันสามารถสลายตัวได้อย่างรวดเร็วระหว่างการเชื่อม โดยไม่ส่งผลกระทบต่อผลการเชื่อม กระบวนการนี้ง่ายและต้นทุนต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์บางอย่างที่มีความอ่อนไหวต่อต้นทุนและมีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือในระดับปานกลาง
หน้ากากประสานและการพิมพ์ตัวอักษร
หน้ากากประสาน
หลังจากเสร็จสิ้นการผลิตแผงวงจร พื้นที่ที่ไม่มีการบัดกรีและพื้นที่สัมผัสจะต้องได้รับการปกป้องด้วยตัวต้านทานการบัดกรีเพื่อป้องกันการลัดวงจรและการเกิดออกซิเดชันของวงจรในระหว่างการบัดกรี ขั้นแรก ทำความสะอาดและทำให้พื้นผิวกระดานขรุขระเพื่อเพิ่มการยึดเกาะ จากนั้น ใช้สีเขียวที่ไวต่อแสงที่เป็นของเหลวอย่างสม่ำเสมอโดยการพิมพ์สกรีน การพ่น และวิธีการอื่นๆ และเช็ดสีเขียวให้แห้งเบื้องต้น จากนั้น จะมีการเปิดรับรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อให้สีเขียวในพื้นที่โปร่งใสของฟิล์มเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันและแข็งตัว จากนั้นจึงใช้สารละลายโซเดียมคาร์บอเนตในการพัฒนาเพื่อขจัดส่วนที่ยังไม่ถูกเปิดเผยของสีเขียว สุดท้าย จะมีการอบด้วยอุณหภูมิสูง-เพื่อทำให้สีเขียวแข็งตัวโดยสมบูรณ์
การพิมพ์ตัวอักษร
เพื่อความสะดวกในการติดตั้ง การแก้จุดบกพร่อง และการบำรุงรักษาแผงวงจร ตัวอักษร เช่น ข้อความ เครื่องหมายการค้า และหมายเลขชิ้นส่วน จะถูกพิมพ์บนพื้นผิวบอร์ดผ่านการพิมพ์สกรีน หมึกตัวอักษรจะแข็งตัวหลังจากการอบแห้งด้วยความร้อนหรือการฉายรังสีอัลตราไวโอเลต ทำให้มีความชัดเจน แน่น และง่ายต่อการระบุ
การขึ้นรูปและการตัด
ตามขนาดภายนอกที่ลูกค้าต้องการ ให้ใช้เครื่องขึ้นรูป CNC หรือเครื่องเจาะแม่พิมพ์เพื่อตัดและสร้างรูปร่างแผงวงจร เมื่อตัด ให้ใช้รูระบุตำแหน่งเพื่อเสียบปลั๊กและยึดแผงวงจรบนเตียงหรือแม่พิมพ์เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการตัด สำหรับแผงวงจรที่มีนิ้วทอง หลังจากการขึ้นรูปแล้ว พื้นที่นิ้วทองจะต้องกราวด์และเป็นมุมเพื่อความสะดวกในการแทรกในภายหลัง หากเป็นแผงวงจรที่มีรูปทรงหลายชิป จะต้องเปิดเส้นแบ่งรูป X- ไว้ล่วงหน้า เพื่ออำนวยความสะดวกให้ลูกค้าในการถอดและแยกชิ้นส่วนหลังจากใส่แล้ว
การทดสอบสมรรถนะทางไฟฟ้าและการตรวจสอบรูปลักษณ์
การทดสอบสมรรถนะทางไฟฟ้า
ดำเนินการทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอย่างครอบคลุมบนแผงวงจรโดยการทดสอบเข็มบินหรือเครื่องทดสอบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ รวมถึงการทดสอบค่าการนำไฟฟ้า เพื่อตรวจสอบการเปิดหรือการลัดวงจรในวงจร การทดสอบความต้านทานช่วยให้มั่นใจได้ว่าความต้านทานของสายตรงตามข้อกำหนดการออกแบบและรับประกันคุณภาพของการส่งสัญญาณ และการทดสอบตัวชี้วัดประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเฉพาะอื่นๆ เช่น การทดสอบความต้านทานของฉนวน
การตรวจสายตา
ตรวจสอบรูปลักษณ์ของแผงวงจรด้วยตนเองหรือด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติเพื่อดูว่ามีรอยขีดข่วนหรือช่องว่างในวงจรหรือไม่ มีฟองอากาศหรืองานพิมพ์หายไปในชั้นหน้ากากประสาน หากตัวอักษรมีความชัดเจนและสมบูรณ์ และความหนาและรูรับแสงของบอร์ดเป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่ ซ่อมแซมข้อบกพร่องเล็กน้อยที่ตรวจพบในระหว่างการตรวจสอบทันที และนำผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด{1}}ที่ไม่สามารถซ่อมแซมออกได้
การบรรจุและการจัดส่ง
แผงวงจรหลายชั้นที่ผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดได้รับการปิดผนึกสูญญากาศและบรรจุหีบห่อเพื่อป้องกันความชื้น ออกซิเดชัน และความเสียหายทางกายภาพระหว่างการขนส่ง หลังจากบรรจุภัณฑ์เสร็จสิ้น ให้ติดฉลากผลิตภัณฑ์และคำแนะนำที่เกี่ยวข้อง โดยระบุรายละเอียดรุ่นผลิตภัณฑ์ ข้อมูลจำเพาะ วันที่ผลิต และข้อมูลอื่น ๆ จากนั้นจึงจัดส่งและส่งมอบให้กับลูกค้า