לוחות ארבע-שכבות, עם היתרונות שלהם של צפיפות חיווט גבוהה והעברת אותות יציבה, הפכו למרכיבי ליבה במספר מערכות אלקטרוניות מורכבות. תהליך הייצור שלהם משלב עיבוד שבבי מדויק ובקרה קפדנית, כאשר לכל שלב יש השפעה מכרעת על ביצועי המוצר.
1. תהליך הכנה מקדים
ההכנות המוקדמות לייצור לוחות ארבע-שכבות הן הבסיס להבטחת התקדמות חלקה של תהליכים הבאים. השלב הראשון הוא בחירת מצע, כאשר יש לבחור לרבדים מתאימים-בציפוי נחושת (CCL) בהתבסס על תרחישי היישום ודרישות הביצועים של המוצר. ביצועי הבידוד, החוזק המכני, עמידות החום ופרמטרים אחרים של המצע חייבים לעבור בדיקות קפדניות כדי להבטיח שהוא עומד בדרישות השימוש של לוחות ארבע-שכבות.
II. תהליך ייצור השכבה הפנימית
ייצור השכבה הפנימית הוא אחד השלבים המרכזיים בייצור של לוח ארבע-שכבות, ואיכותו משפיעה ישירות על הביצועים של כל לוח המעגלים.
(1) טיפול מקדים- במצע פנימי
הטיפול המקדים של הלמינציה הפנימית -מצופה נחושת (CCL) נועד להסיר את שכבת התחמוצת, כתמי שמן וזיהומים על פני המצע, ובכך לשפר את הידבקות הדיו בתהליכים הבאים. הטיפול המקדים כולל בדרך כלל שלבים כגון הסרת שומנים ומיקרו-תחריט. ניתן להשיג הסרת שומנים באמצעות ניקוי כימי להסרת השמן והשומן על פני המצע. מיקרו-תחריט, לעומת זאת, כולל תחריט עדין כדי ליצור משטח מחוספס אחיד על המצע, ובכך מחזק את הקשר עם הדיו.
(II) ייצור מעגלי שכבה פנימית
ראשית, יש למרוח את הדיו הרגיש לאור, לפזר את הדיו הנוזלי באופן שווה על פני המצע הפנימי, ולאחר מכן לרפא אותו לסרט באמצעות ייבוש. לאחר מכן, המשך לחשיפה. ייבא את קובץ דפוס המעגל הדיגיטלי המוכן למכונת החשיפה ל-LDI, המשתמשת באור לייזר כדי לסרוק ולחשוף ישירות את המצע המצופה בדיו רגיש לאור. זה גורם לדיו באזורים החשופים ללייזר לעבור תגובת ריפוי, בעוד שהאזורים הלא חשופים נשארים מסיסים.
לאחר החשיפה, הפיתוח מתבצע על ידי הנחת המצע לתמיסת מפתחים. הדיו הלא נרפא מומס ומוסר, ומותיר תבנית דיו מעובדת על פני המצע התואמת לתבנית הדיגיטלית. לאחר מכן, תחריט מבוצע על ידי הנחת המצע לתוך תמיסת תחריט. רדיד הנחושת שאינו מכוסה בדיו נחרט, ורדיד הנחושת הנותר יוצר את מעגל השכבה הפנימית. לאחר מכן, הדיו שנרפא על פני המעגל מוסר בתהליך הפשטת הסרט, וחושף את מעגל השכבה הפנימית השקופה.
(III) בדיקת שכבה פנימית
לאחר השלמת ייצור מעגל השכבה הפנימית, נדרשת בדיקה קפדנית. תכולת הבדיקה כוללת את מוליכות המעגל, תנאי הקצר והאם רוחב הקו והמרווח עומדים בדרישות. בדרך כלל, ציוד בדיקה אופטי אוטומטי משמש לביצוע סריקה מקיפה של המעגל באמצעות עקרונות הדמיה אופטית, זיהוי מיידי של פגמים במעגל והבטחת איכות מעגל השכבה הפנימית.
III. תהליך למינציה
תהליך הלמינציה כולל שילוב של המצע הפנימי, ה-prepreg ורדיד הנחושת החיצוני ליצירת המבנה הכולל של לוח ארבע-שכבות.
(1) הכנה ללמינציה
על פי הדרישות, המצע הפנימי, ה-prepreg ונייר הנחושת החיצוני מוערמים בסדר מסוים. הפרפרג עשוי מבד סיבי זכוכית ספוג בשרף אפוקסי, המתרפא בחימום ולחץ, המשמש כחומר מקשר בין השכבות. בעת הערמה, יש צורך להבטיח את דיוק היישור של כל שכבה, וסיכות מיקום משמשות בדרך כלל למיקום כדי למנוע אי יישור בין השכבות המשפיעות על חיבורי המעגל.
(II) פעולת למינציה
הנח את הלוחות המקופלים לתוך הלמינציה והמשיך עם הלמינציה בתנאי הטמפרטורה, הלחץ והזמן שצוינו. במהלך תהליך הלמינציה, השרף ב-prepreg יימס ויזרום, ישלים את הרווחים בין השכבות ויתחבר בחוזקה עם המצע הפנימי ורדיד הנחושת החיצוני. במקביל, השרף יתרפא ליצירת שכבת בידוד קשיחה, הפרידה בין המעגלים של כל שכבה ותשיג בידוד חשמלי. יש לשלוט בקפדנות על פרמטרי התהליך של הלמינציה כדי להבטיח חיבור בין-שכבתי חזק, היעדר בועות, דלמינציה ופגמים אחרים.
IV. הליך עיבוד השכבה החיצונית
לאחר הלמינציה, מתחיל שלב עיבוד השכבה החיצונית, הכולל בעיקר תהליכים כגון קידוח, מתכת חורים וייצור מעגלים של שכבה חיצונית.
(1) קידוח
על פי הדרישות, מכונת קידוח CNC משמשת לקידוח חורי דרך וחורי הרכבה שונים על הלוח המרובד. חורי דרך משמשים להשגת חיבורים חשמליים בין שכבות מעגלים, בעוד שחורי הרכבה משמשים לאבטחת רכיבים אלקטרוניים. במהלך הקידוח, יש צורך לשלוט על דיוק המיקום של חור הקידוח, גודל קוטר החור ואיכות דופן החור כדי למנוע בעיות כמו סטיית חור וקירות חור מחוספסים. לאחר השלמת הקידוח, יש לנקות פסולת בתוך החורים כדי להבטיח את איכות מתכת החורים הבאים.
(II) מתכת חור
מתכת חורים הוא תהליך מכריע להשגת חיבור חשמלי של דרך. ראשית, מבוצעת שחרור בור כדי להסיר פסולת ושאריות שרף שנותרו על דופן החור במהלך תהליך הקידוח, תוך הקפדה על נקיון ומסודר של דופן החור. לאחר מכן, שקיעת נחושת כימית מתבצעת על ידי הנחת המצע בתמיסת שקיעת נחושת כדי להפקיד שכבה דקה של נחושת על פני השטח של דופן החור, מה שהופך את דופן החור המבודד למקור מוליך. לאחר מכן, באמצעות תהליך ציפוי הנחושת, שכבת הנחושת מעובה עוד יותר על בסיס שכבת שקיעת הנחושת, מה שמשפר את המוליכות והאמינות של המעבר.
(III) ייצור מעגלי שכבה חיצונית
תהליך הייצור של מעגלי שכבה חיצונית דומה לזה של מעגלי שכבה פנימית, כולל שלבים כמו מריחת דיו רגיש לאור, חשיפה, פיתוח, תחריט והסרת סרטים. תהליך החשיפה משתמש גם במכונת חשיפה ל-LDI כדי להשיג חשיפה מדויקת על בסיס דפוס המעגל הדיגיטלי. באמצעות שלבים אלה, תבנית המעגל הרצויה נוצרת על פני השטח החיצוניים של לוח ארבע השכבות-. שלא כמו מעגלי השכבה הפנימית, מעגלי השכבה החיצונית צריכים להיות מחוברים ל-vias כדי להשיג המשכיות חשמלית עם מעגלי השכבה הפנימית.
(IV) מסכת הלחמה והדפסת תווים
כדי להגן על השכבה החיצונית של המעגלים ולמנוע חמצון, קורוזיה וקצר חשמלי, יש צורך בציפוי מסכת הלחמה. בדרך כלל, נעשה שימוש בדיו למסיכת הלחמה רגישים לאור, אשר יוצר שכבת מסכת הלחמה על פני המעגל שיש להגן באמצעות תהליכי חשיפה ופיתוח, תוך חשיפת אזורים כגון רפידות הלחמה הדורשות הלחמה. צבעים נפוצים עבור מסכות הלחמה כוללים ירוק, כחול, שחור וכן הלאה.
לאחר יישום מסכת הלחמה, מתבצעת הדפסת תווים. מידע על תווים כגון מספר חלק של רכיב, מספר דגם ומספר סידורי ייצור מודפס על פני הלוח כדי להקל על ההתקנה והזיהוי של רכיבים אלקטרוניים. הדפסת תווים נעשית בדרך כלל באמצעות הדפסת מסך עם דיו מיוחד כדי להבטיח תווים ברורים ועמידים.
V. הליכי עיבוד שלאחר-
(1) טיפול פני השטח
כדי לשפר את יכולת ההלחמה ועמידות החמצון של רפידות הלחמה, יש צורך בטיפול פני השטח. תהליכי טיפול משטחים נפוצים כוללים ריסוס בדיל, זהב טבילה, ציפוי זהב ניקל- ו-OSP (חומר משמר הלחמה אורגני). לתהליכי טיפול משטחים שונים יש מאפיינים ברורים והיקפים ישימים, וניתן לבחור אותם בהתאם לדרישות המוצר.
(II) עיבוד צורות
על פי הדרישות, השתמש במכונת כרסום CNC או במכבש אגרוף כדי לעבד את הצורה החיצונית של המעגל, לחתוך אותו לצורה ולגודל הרצויים. במהלך עיבוד הצורה החיצונית, יש צורך להבטיח דיוק ממדי ואיכות קצה, הימנעות מבעיות כגון כתמים ושבבים.
(III) בדיקה סופית
לבסוף, מתבצעת בדיקה סופית מקיפה על לוח ארבע השכבות-. הבדיקה כוללת בדיקת ביצועים חשמליים (כגון בדיקת רציפות, בדיקת בידוד), בדיקת מראה (כגון איכות מסכת הלחמה, בהירות אופי, שריטות פני השטח ועוד) ובדיקת דיוק ממדים. רק מוצרים שעוברים את כל הבדיקות יכולים להיחשב כשירים ולהמשיך לשלבי האריזה והאספקה הבאים.