เนื่องจากเป็นกระบวนการหลักของการผลิตแผงวงจร การแกะสลักแผงวงจรจะเป็นตัวกำหนดคุณภาพและประสิทธิภาพของแผงวงจร มันไม่ได้เป็นเพียงกระบวนการสำคัญในด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น
กระบวนการแกะสลักแผงวงจรแบบดั้งเดิม
กระบวนการแกะสลัก ในสมัยแรกๆ ลามิเนตเคลือบทองแดง-เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการแกะสลักแผงวงจร ซึ่งประกอบด้วยซับสเตรตที่เป็นฉนวนและฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิว วัสดุซับสเตรตทั่วไป ได้แก่ กระดาษลามิเนตฟีนอล ลามิเนตผ้าแก้วอีพ็อกซี ฯลฯ บนลามิเนตเคลือบทองแดง- ขั้นตอนแรกคือการถ่ายโอนรูปแบบวงจรที่ออกแบบไว้ลงบนมันโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสง กระบวนการโฟโตลิธโทกราฟีนั้นคล้ายคลึงกับการถ่ายภาพ โดยเผยให้เห็นรูปแบบของวงจรผ่านมาส์กบนแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง-ที่เคลือบด้วยโฟโตรีซิสต์ หลังจากการเปิดรับแสง ส่วนที่ยังไม่ได้สัมผัสของโฟโตรีซิสต์จะถูกละลายและนำออกโดยนักพัฒนา เหลือรูปแบบโฟโตรีซิสต์ที่สอดคล้องกับรูปแบบวงจรบนลามิเนตที่หุ้มทองแดง-
จากนั้นจึงเข้าสู่ขั้นตอนการแกะสลัก วิธีการแก้ปัญหาการแกะสลักคือ "มีดแกะสลัก" ที่ใช้สำหรับการแกะสลักแผงวงจร สารละลายกัดกรดทั่วไป ได้แก่ สารละลายเฟอร์ริกคลอไรด์ สารละลายคอปเปอร์คลอไรด์ที่เป็นกรด ฯลฯ สารละลายกัดกรดจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิวของลามิเนตเคลือบทองแดง-ที่ไม่ได้รับการป้องกันด้วยสารต้านทานแสง การละลายและเอาออก ท้ายที่สุดจะเหลือเส้นวงจรที่แม่นยำไว้บนลามิเนตที่หุ้มทองแดง- และทำการแกะสลักแผงวงจรเบื้องต้นให้เสร็จสิ้น
ลักษณะและความท้าทายของเทคโนโลยีการแกะสลัก
กระบวนการแกะสลักแผงวงจรมีลักษณะเฉพาะที่มีความแม่นยำสูงและมีความซับซ้อนสูง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปสู่การย่อขนาดและประสิทธิภาพสูง เส้นบนแผงวงจรจึงมีความหนาแน่นมากขึ้น และความกว้างของเส้นและระยะห่างก็หดตัวลงอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการแกะสลักแผงวงจรขั้นสูงสามารถทำให้ได้ความกว้างของเส้นและระยะห่างที่ระดับไมโครมิเตอร์ เช่น ในแผงวงจรสมาร์ทโฟนระดับไฮเอนด์-บางรุ่น ความกว้างของเส้นอาจมีขนาดเล็กเพียง 30 ไมโครเมตรหรือเล็กกว่านั้นก็ได้ ส่งผลให้มีความต้องการความแม่นยำและการควบคุมกระบวนการของอุปกรณ์แกะสลักสูงมาก
การดูแลให้การแกะสลักมีความสม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการแกะสลักถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ การแกะสลักที่ไม่สม่ำเสมออาจส่งผลให้ความกว้างของวงจรไม่เท่ากัน ส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของวงจร หากความเร็วในการแกะสลักเร็วเกินไป อาจทำให้ขอบของวงจรหยาบและขรุขระได้ หากความเร็วในการแกะสลักช้าเกินไป ประสิทธิภาพการผลิตจะลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้ จำเป็นต้องควบคุมความเข้มข้น อุณหภูมิ อัตราการไหล และเวลาในการกัดกรดของสารละลายกัดกรดในระหว่างกระบวนการผลิตอย่างแม่นยำ ในเวลาเดียวกัน ควรใช้วิธีการกวน การฉีดพ่น และวิธีการอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าสารละลายกัดกรดสัมผัสกับทองแดงเคลือบ-อย่างสมบูรณ์และสม่ำเสมอ
การพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรม
เทคโนโลยี Laser Direct LDI ค่อยๆ เข้ามาแทนที่กระบวนการถ่ายภาพหินแบบดั้งเดิม และกลายเป็นหนึ่งในวิธีการแกะสลักกระแสหลัก เทคโนโลยี LDI ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง-ในการสแกนรูปแบบวงจรโดยตรงบนแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง- โดยไม่ต้องใช้หน้ากาก ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและความยืดหยุ่นของรูปแบบได้อย่างมาก สามารถให้ความละเอียดสูงขึ้น สร้างเส้นวงจรที่ละเอียดยิ่งขึ้น ลดรอบการผลิตให้สั้นลง และลดต้นทุนการผลิต ตัวอย่างเช่น ในการผลิตแผงวงจรสำหรับสถานีฐานการสื่อสาร 5G เทคโนโลยี LDI สามารถตอบสนองข้อกำหนดวงจรที่มีความแม่นยำสูง-สำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง-และความเร็วสูง-
เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติได้เกิดขึ้นในวงการการแกะสลักแผงวงจรด้วย. 3แผงวงจรพิมพ์ D หรือที่เรียกว่าแผงวงจรการผลิตแบบเติมเนื้อ สร้างโครงสร้างวงจรโดยการซ้อนวัสดุทีละชั้น เทคโนโลยีนี้สามารถผลิตแผงวงจรที่มีรูปทรงสามมิติที่ซับซ้อน- ได้ ซึ่งบรรลุการออกแบบที่ยากจะบรรลุผลด้วยเทคนิคการแกะสลักแบบดั้งเดิม ในด้านการบินและอวกาศ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถตอบสนองความต้องการแผงวงจรรูปทรงพิเศษได้อย่างรวดเร็ว และให้การผลิตที่ปรับแต่งได้ ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการย่อขนาดและบูรณาการการทำงานของเครื่องบิน นอกจากนี้ เทคโนโลยีการพิมพ์อิงค์เจ็ทยังถูกนำไปใช้กับการแกะสลักแผงวงจร โดยการพ่นหมึกนำไฟฟ้าลงบนพื้นผิวอย่างแม่นยำเพื่อสร้างเส้นวงจร ซึ่งเป็นวิธีที่สะดวกสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิตแผงวงจรจำนวนน้อย