כתהליך הליבה של ייצור מעגלים, חריטת מעגלים קובעת את האיכות והביצועים של המעגל. זה לא רק תהליך מפתח בתחום הייצור האלקטרוני.
תהליך חריטת מעגלים מסורתי
תהליך חריטה. בימים הראשונים, לרבד בציפוי נחושת- היה החומר הבסיסי לחריטת לוחות מעגלים, המורכב ממצע מבודד ומנייר נחושת על פני השטח. חומרי מצע נפוצים כוללים למינציה של נייר פנולי, למינציה של בד זכוכית אפוקסי וכו'. על למינטים מצופים נחושת-, הצעד הראשון הוא העברת תבנית המעגל המעוצבת אליו באמצעות טכנולוגיית פוטוליטוגרפיה. תהליך הפוטוליתוגרפיה דומה לצילום, חושף דפוסי מעגלים דרך מסכה על גבי למינציה- מצופה נחושת המצופה בפוטו-רזיסט. לאחר החשיפה, החלק הלא חשוף של הפוטו-רזיסט מומס ומוסר על ידי המפתח, ומשאיר תבנית פוטו-רזיסט התואמת את תבנית המעגל על הלמינציה המצופה-נחושת.
לאחר מכן המשך לשלב התחריט. פתרון התחריט הוא "סכין הגילוף" המשמשת לחריטת מעגלים. תמיסות תחריט נפוצות כוללות תמיסת כלוריד ברזל, תמיסת כלוריד חומצית נחושת וכו'. תמיסת התחריט עוברת תגובה כימית עם רדיד הנחושת על פני הלמינציה המצופה-נחושת שאינה מוגנת על ידי פוטו-רזיסט, המסה והסרה שלו, בסופו של דבר משאירה קווי מעגל מדויקים על ה-prelaminate של הנחושת והמחסנית{{4} לוח מעגלים.
מאפיינים ואתגרים של טכנולוגיית חריטה
לתהליך חריטת המעגלים יש מאפיינים של דיוק גבוה ומורכבות גבוהה. עם הפיתוח המתמשך של מכשירים אלקטרוניים לקראת מזעור וביצועים גבוהים, הקווים במעגלים הופכים צפופים יותר ויותר, ורוחב הקווים והמרווחים מתכווצים כל הזמן. כיום, טכנולוגיית חריטת מעגלים מתקדמת יכולה להשיג רוחב קווים ומרווחים ברמת המיקרומטר, כמו למשל בחלק מהמעגלים הגבוהים של סמארטפונים-, רוחב הקו יכול להיות קטן עד 30 מיקרומטר או אפילו קטן יותר. הדבר מציב דרישות גבוהות ביותר לדיוק ובקרת תהליך של ציוד חריטה.
הבטחת אחידות התחריט במהלך תהליך החריטה היא אתגר גדול. תחריט לא אחיד עלול לגרום לרוחב מעגל לא אחיד, להשפיע על הביצועים החשמליים של המעגל. אם מהירות הצריבה מהירה מדי, היא עלולה לגרום לקצוות המעגל להיות מחוספסים ומשוננים; אם מהירות הצריבה איטית מדי, זה יפחית את יעילות הייצור. כדי לפתור בעיה זו, יש צורך לשלוט במדויק על הריכוז, הטמפרטורה, קצב הזרימה וזמן הצריבה של תמיסת התחריט במהלך תהליך הייצור. במקביל, יש להשתמש בשיטות ערבוב, ריסוס ושיטות אחרות כדי להבטיח שתמיסת התחריט תהיה במגע מלא ואחיד עם הלמינציה המצופה-נחושת.
פיתוח טכנולוגי וחדשנות
טכנולוגיית לייזר ישיר LDI מחליפה בהדרגה את תהליכי הפוטוליתוגרפיה המסורתיים והופכת לאחת משיטות החריטה המרכזיות. טכנולוגיית LDI משתמשת בקרני לייזר-בעלות אנרגיה גבוהה כדי לסרוק ישירות דפוסי מעגלים על למינציה מצופה-נחושת ללא צורך במסכות, מה שמשפר מאוד את הדיוק והגמישות של התבניות. זה יכול להשיג רזולוציה גבוהה יותר, לייצר קווי מעגל עדינים יותר, לקצר מחזורי ייצור ולהפחית את עלויות הייצור. לדוגמה, בייצור של לוחות מעגלים עבור תחנות בסיס תקשורת 5G, טכנולוגיית LDI יכולה לעמוד בדרישות המעגל הדיוק-הגבוהה עבור העברת אותות-תדר גבוהה-גבוהה.
טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית הופיעה גם בתחום חריטת לוחות מעגלים. 3לוחות מעגלים מודפסים, הידועים גם כמעגלים לייצור תוסף, בונים מבני מעגלים על ידי ערימת חומרים שכבה אחר שכבה. טכנולוגיה זו יכולה לייצר מעגלים עם צורות תלת- מורכבות, ולהשיג עיצובים שקשה להשיג בטכניקות חריטה מסורתיות. בתחום התעופה והחלל, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד יכולה להגיב במהירות לדרישה למעגלים בעלי צורה מיוחדת ולספק ייצור מותאם אישית, המספק אפשרויות למזעור ושילוב פונקציונלי של מטוסים. בנוסף, טכנולוגיית הדפסת הזרקת דיו יושמה גם על חריטת מעגלים, על ידי ריסוס מדויק של דיו מוליך על המצע ליצירת קווי מעגל, מה שמספק דרך נוחה ליצירת אב טיפוס מהיר וייצור אצווה קטנה של מעגלים.