सेमीकंडक्टर उपकरण में, 12 परतों वाला पीसीबी बोर्ड कोर चिप्स को जोड़ने, उच्च आवृत्ति संकेतों और उच्च धाराओं को प्रसारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसकी निर्माण प्रक्रिया के लिए अत्यधिक उच्च परिशुद्धता, स्थिरता और विश्वसनीयता आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। सामान्य मल्टी-लेयर मुद्रित सर्किट बोर्डों की तुलना में, 12 परतों वाले मुद्रित सर्किट बोर्डों में अधिक जटिल संरचना, अधिक प्रक्रिया चरण होते हैं, और सिग्नल अखंडता और गर्मी अपव्यय के लिए अर्धचालक उपकरण के सख्त मानकों को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, विनिर्माण प्रक्रिया में कई मुख्य कठिनाइयाँ हैं। मुख्य प्रक्रिया चरणों से शुरू करके, हम सेमीकंडक्टर उपकरण अनुप्रयोग परिदृश्यों में 12 परतों वाले मुद्रित सर्किट बोर्डों की विनिर्माण चुनौतियों का विश्लेषण करेंगे।
1, लेमिनेटेड प्रक्रिया: बहु-परत संरचनाओं में "सटीक बॉन्डिंग" की चुनौती
लेयरिंग 12 परतों वाले पीसीबी निर्माण की मुख्य प्रक्रिया है, जिसके लिए उच्च तापमान और उच्च वोल्टेज के माध्यम से सब्सट्रेट, कॉपर फ़ॉइल और इन्सुलेशन परत की 12 परतों के एकीकरण की आवश्यकता होती है। कठिनाई परतों के बीच संरेखण सटीकता और मोटाई की एकरूपता में निहित है, जो अर्धचालक उपकरणों में सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए महत्वपूर्ण हैं।
अंतर परत संरेखण के दृष्टिकोण से, 12 परतों वाले पीसीबी को कई बार दबाने की आवश्यकता होती है, और प्रत्येक दबाने से यह सुनिश्चित होना चाहिए कि प्रत्येक परत के ग्राफिक्स की संरेखण त्रुटि बहुत छोटी सीमा के भीतर नियंत्रित होती है। हालाँकि, वास्तविक विनिर्माण में, सब्सट्रेट उच्च तापमान पर थर्मल विरूपण का खतरा होता है, और प्रत्येक लेमिनेशन के बाद शीट की समतलता में मामूली विचलन हो सकता है। जब 12 परतों पर स्टैक किया जाता है, तो कुल संरेखण त्रुटि महत्वपूर्ण मान से अधिक हो सकती है। एक बार जब संरेखण सटीकता मानक को पूरा नहीं करती है, तो सेमीकंडक्टर उपकरण में उच्च आवृत्ति संकेतों के संचरण हानि में काफी वृद्धि होगी, और यहां तक कि सिग्नल क्रॉसस्टॉक भी हो सकता है, जिससे उपकरण का सामान्य संचालन प्रभावित होगा।
मोटाई की एकरूपता भी उतनी ही चुनौतीपूर्ण है। 12 परतों वाले पीसीबी को प्रत्येक परत की मोटाई की समग्र मोटाई और विचलन सीमा को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, संपीड़न प्रक्रिया के दौरान, असमान दबाव वितरण और सब्सट्रेट और इन्सुलेशन परत के बीच सिकुड़न दर में अंतर "बीच में मोटा, किनारों पर पतला" या अंतिम बोर्ड में स्थानीय उभार जैसी समस्याएं पैदा कर सकता है। सेमीकंडक्टर उपकरण के उन क्षेत्रों के लिए जहां सटीक कनेक्टर्स की स्थापना की आवश्यकता होती है, अत्यधिक मोटाई विचलन से कनेक्टर का खराब संपर्क हो सकता है और उपकरण विफलता का खतरा बढ़ सकता है।
2, सूक्ष्म छिद्र प्रसंस्करण: छोटे छिद्र आकार और पहलू अनुपात की दोहरी चुनौतियाँ
सेमीकंडक्टर उपकरण के 12 परतों वाले पीसीबी को इंटरलेयर सर्किट कनेक्शन प्राप्त करने के लिए बड़ी संख्या में माइक्रोप्रोर्स की आवश्यकता होती है। ये माइक्रोप्रोर्स न केवल आकार में छोटे होते हैं, बल्कि उन्हें सब्सट्रेट की 12 परतों में घुसने की भी आवश्यकता होती है, जिसमें गहराई से व्यास का अनुपात सामान्य बहु परत मुद्रित सर्किट बोर्डों से कहीं अधिक होता है, जिससे विनिर्माण कठिनाई काफी बढ़ जाती है।
सबसे पहले, ड्रिलिंग सटीकता का मुद्दा है। अत्यधिक छोटे एपर्चर के कारण, उच्च गति रोटेशन के दौरान ड्रिल बिट में "कंपन" होने का खतरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप एपर्चर विचलन होता है और छेद की दीवार पर खरोंच भी आती है। साथ ही, 12 परतों वाले सब्सट्रेट की सामग्री में अंतर ड्रिल बिट की पहनने की दर में तेजी लाएगा। यदि समय पर प्रतिस्थापित नहीं किया गया, तो बाद के माइक्रोप्रोर्स की छिद्र आकार सटीकता कम होती रहेगी। अर्धचालक उपकरणों के लिए, सूक्ष्म छिद्र आकार के विचलन से प्लेटेड छिद्रों के अंदर तांबे की परत की असमान मोटाई हो सकती है, वर्तमान संचरण के दौरान स्थानीय हीटिंग तेज हो सकती है, और डिवाइस के गर्मी अपव्यय प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।
गहरी चुनौती छिद्र दीवार की गुणवत्ता में है। 12 परतों वाले पीसीबी के माइक्रोप्रोर्स को "ड्रिलिंग डी ड्रिलिंग इलेक्ट्रोप्लेटिंग" प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है, जिसमें डी ड्रिलिंग प्रक्रिया के लिए छेद की दीवार से अवशिष्ट राल मलबे को हटाने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, सूक्ष्म छिद्रों का संकीर्ण छिद्र आकार सफाई समाधान को पूरी तरह से घुसना मुश्किल बना देता है। यदि डी ड्रिलिंग पूरी तरह से नहीं की गई है, तो तांबे की परत इलेक्ट्रोप्लेटिंग के दौरान छेद की दीवार के साथ कसकर नहीं जुड़ सकती है, और बाद में उपयोग के दौरान "छेद दीवार छीलने" हो सकती है, जिससे सर्किट टूटना हो सकता है। इसके अलावा, अत्यधिक पहलू अनुपात इलेक्ट्रोप्लेटिंग के दौरान छेद के निचले हिस्से में करंट को समान रूप से वितरित करना मुश्किल बनाता है, और छेद के नीचे तांबे की परत की मोटाई अपर्याप्त होती है। अर्धचालक उपकरणों के उच्च वर्तमान परिदृश्यों में, छेद के नीचे तांबे की परत के अधिक गर्म होने और जलने का खतरा होता है।
3, तांबे की मोटाई नियंत्रण: वैश्विक एकरूपता और स्थानीय मोटाई के बीच विरोधाभास
सेमीकंडक्टर उपकरण के 12 परतों वाले पीसीबी में तांबे की मोटाई की आवश्यकता में "द्वैत" होता है: एक तरफ, स्थिर सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करने के लिए वैश्विक तांबे की मोटाई एक समान होनी चाहिए; दूसरी ओर, कुछ क्षेत्रों में गर्मी अपव्यय और वर्तमान वहन क्षमता को बढ़ाने के लिए तांबे की मोटाई को स्थानीय रूप से गाढ़ा करने की आवश्यकता होती है, जिससे आसानी से विनिर्माण में संघर्ष हो सकता है।
वैश्विक तांबे की मोटाई एकरूपता प्राप्त करने में कठिनाई इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया में है। 12 परतों वाले पीसीबी का क्षेत्र आमतौर पर बड़ा होता है, और प्लेटिंग टैंक में वर्तमान वितरण बोर्ड के आकार और लटकते फिक्स्चर की स्थिति से आसानी से प्रभावित होता है, जिसके परिणामस्वरूप किनारों और बोर्ड के केंद्र के बीच तांबे की मोटाई में अंतर होता है। इसके अलावा, 12 परतों वाले पीसीबी में सूक्ष्म छिद्र और ब्लाइंड होल करंट को 'डायवर्ट' कर देंगे, जिससे छिद्रों के पास सतह तांबे की मोटाई अन्य क्षेत्रों की तुलना में पतली हो जाएगी। यदि वैश्विक तांबे की मोटाई का विचलन बहुत बड़ा है, तो सेमीकंडक्टर उपकरण में विभिन्न पथों की सिग्नल ट्रांसमिशन गति अलग-अलग होगी, जिसके परिणामस्वरूप डेटा सिंक्रनाइज़ेशन में देरी होगी और उपकरण प्रसंस्करण दक्षता प्रभावित होगी।
तांबे की मोटाई के स्थानीय रूप से गाढ़ा होने से "अत्यधिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग" का खतरा होता है। तांबे की मोटाई की स्थानीय मोटाई प्राप्त करने के लिए, संबंधित क्षेत्र में द्वितीयक इलेक्ट्रोप्लेटिंग करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, सेकेंडरी इलेक्ट्रोप्लेटिंग के दौरान, करंट आसपास के क्षेत्रों में फैलने का खतरा होता है, जिससे गैर लक्ष्य क्षेत्रों में तांबे की मोटाई मानक से अधिक हो जाती है। साथ ही, स्थानीय रूप से गाढ़े क्षेत्र और आसपास के पारंपरिक तांबे के मोटे क्षेत्र के बीच संक्रमण "चरणों" के लिए प्रवण होता है। सोल्डर मास्क परत के बाद के कोटिंग के दौरान, चरणों में बुलबुले या अपर्याप्त मोटाई आसानी से उत्पन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप तांबे की परत उजागर हो जाती है और अर्धचालक उपकरण में ऑक्सीकरण और शॉर्ट सर्किट का खतरा बढ़ जाता है।
4, सोल्डर मास्क कोटिंग: पतली कोटिंग और उच्च इन्सुलेशन के बीच संतुलन
सेमीकंडक्टर उपकरण में 12 परतों वाले पीसीबी की सोल्डर मास्क परत को कॉम्पैक्ट इंस्टॉलेशन स्पेस और उपकरण के अंदर उच्च वोल्टेज कार्य वातावरण के अनुकूल होने के लिए "पतली कोटिंग" और "उच्च इन्सुलेशन" दोनों आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, विनिर्माण क्षेत्र में इन दोनों आवश्यकताओं के बीच एक स्वाभाविक विरोधाभास है।
पतली कोटिंग्स की कोटिंग सटीकता को नियंत्रित करना मुश्किल है। सोल्डर मास्क परत को आमतौर पर स्क्रीन प्रिंटिंग या स्प्रे कोटिंग द्वारा संसाधित किया जाता है, और 12 परतों वाले पीसीबी की सतह पर सूक्ष्म धक्कों और अवसादों के लिए, पतली कोटिंग्स में "रिसाव" या "असमान मोटाई" होने का खतरा होता है। उदाहरण के लिए, यदि स्क्रीन प्रिंटिंग के दौरान स्क्रैपर का दबाव नियंत्रण अनुचित है, तो चरण पर सोल्डर मास्क परत की मोटाई मानक मूल्य से कम हो सकती है। हालाँकि, सोल्डर मास्क की एक पतली परत इन्सुलेशन प्रदर्शन में कमी ला सकती है, और सेमीकंडक्टर उपकरण में उच्च वोल्टेज सिग्नल ट्रांसमिशन के टूटने का खतरा होता है, जिससे उपकरण विफलता हो सकती है।
उच्च इन्सुलेशन सोल्डर प्रतिरोध की सामग्री और इलाज प्रक्रिया पर सख्त आवश्यकताएं लगाता है। अर्धचालक उपकरणों के संचालन के दौरान, मुद्रित सर्किट बोर्ड लंबे समय तक उच्च तापमान के संपर्क में रहते हैं और संक्षारक गैसों के संपर्क में आ सकते हैं। सोल्डर प्रतिरोध में उच्च तापमान और संक्षारण के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध होना चाहिए। हालांकि, पतली कोटिंग्स के तहत, सोल्डर प्रतिरोध में इलाज एजेंटों का वितरण असमानता का खतरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप इलाज के बाद कुछ क्षेत्रों में अपर्याप्त क्रॉस लिंकिंग घनत्व होता है, और उच्च तापमान वाले वातावरण में क्रैकिंग होने का खतरा होता है, जिससे समय के साथ इन्सुलेशन प्रदर्शन में तेजी से गिरावट आती है।
5, समतलता नियंत्रण: बाद में असेंबली और गर्मी अपव्यय के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा
सेमीकंडक्टर उपकरण के 12 परतों वाले पीसीबी में अत्यधिक समतलता होनी चाहिए, अन्यथा यह चिप्स और हीट सिंक के साथ आसंजन को प्रभावित करेगा, जिससे खराब गर्मी अपव्यय या असेंबली विफलता हो सकती है। हालाँकि, 12 परतों वाले मुद्रित सर्किट बोर्डों की बहु-परतीय संरचना और जटिल प्रक्रिया विनिर्माण में समतलता नियंत्रण को एक "जिद्दी समस्या" बनाती है।
एक ओर, बहु-परत संपीड़न के बाद तनाव मुक्ति के कारण बोर्ड विकृत हो सकता है। 12 परतों वाले पीसीबी पर कई लेमिनेशन प्रक्रियाओं के दौरान, प्रत्येक परत सामग्री का आंतरिक तनाव लगातार जमा होता रहता है। ठंडा होने के बाद, तनाव मुक्त हो जाता है, जिससे बोर्ड आसानी से तांबे की पन्नी के मोटे हिस्से की ओर झुक सकता है। विशेष रूप से जब स्थानीय तांबे की मोटाई में महत्वपूर्ण अंतर होता है, तो वॉरपेज अर्धचालक उपकरण की आवश्यकताओं से कहीं अधिक हो सकता है।
दूसरी ओर, बाद की प्रक्रियाओं का उच्च तापमान उपचार समतलता की समस्या को बढ़ा देगा। सोल्डर मास्क इलाज जैसी प्रक्रियाओं को एक निश्चित उच्च तापमान पर पूरा करने की आवश्यकता होती है। इस तापमान पर, पीसीबी बोर्ड फिर से थर्मल विरूपण से गुजरेगा। यदि तनाव पहले पूरी तरह से मुक्त नहीं हुआ, तो विकृति और अधिक ओवरलैप हो जाएगी। सेमीकंडक्टर उपकरणों के उन क्षेत्रों के लिए जिन्हें हीट सिंक के साथ निकट संपर्क की आवश्यकता होती है, समतलता विचलन से संपर्क क्षेत्र कम हो सकता है, गर्मी अपव्यय दक्षता में कमी हो सकती है, चिप ऑपरेटिंग तापमान में वृद्धि हो सकती है और डिवाइस का जीवनकाल छोटा हो सकता है।
6, परीक्षण और मरम्मत: जटिल संरचनाओं में गुणवत्ता नियंत्रण चुनौतियाँ
सेमीकंडक्टर उपकरण के लिए 12 परतों वाले पीसीबी की निर्माण प्रक्रिया के लिए 100% पूर्ण निरीक्षण की आवश्यकता होती है, लेकिन जटिल संरचना के कारण, कुछ दोषों का पता लगाना मुश्किल होता है, और मरम्मत की कठिनाई बहुत अधिक होती है, जो गुणवत्ता नियंत्रण में एक बड़ी कठिनाई बन जाती है।
निरीक्षण प्रक्रिया में, 12 परतों वाले पीसीबी की आंतरिक परत में दोषों को पारंपरिक उपस्थिति निरीक्षण के माध्यम से पता लगाना मुश्किल होता है और इसके लिए एक्स रे डिटेक्शन और अल्ट्रासोनिक स्कैनिंग की आवश्यकता होती है। हालाँकि, एक्स-रे डिटेक्शन में छोटे दोषों के लिए सीमित पहचान दर होती है और यह छेद की दीवार और आंतरिक तांबे की पन्नी के बीच संबंध स्थिति निर्धारित नहीं कर सकती है; यद्यपि अल्ट्रासोनिक स्कैनिंग इंटरलेयर बॉन्डिंग का पता लगा सकती है, 12 परतों की मोटाई के कारण स्कैनिंग रिज़ॉल्यूशन कम हो सकता है, जिससे स्थानीय डिबॉन्डिंग क्षेत्र छूट सकते हैं। सेमीकंडक्टर उपकरण के दीर्घकालिक संचालन के दौरान ये अज्ञात दोष धीरे-धीरे विस्तारित होंगे, जिससे अंततः सर्किट विफलताएं होंगी।
मरम्मत प्रक्रिया में चुनौती और भी बड़ी है. यदि आंतरिक परत में शॉर्ट सर्किट या खराब माइक्रो होल प्लेटिंग का पता चलता है, तो 12 परतों वाले पीसीबी को "परत दर परत मरम्मत" की आवश्यकता होती है, अर्थात, इन्सुलेशन परत और तांबे की पन्नी को परत दर परत छील दिया जाता है, दोषों की मरम्मत की जाती है, और फिर से दबाया जाता है। हालाँकि, लेयरिंग प्रक्रिया के दौरान, उच्च तापमान और रासायनिक अभिकर्मक आसानी से आसपास की बरकरार परतों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मरम्मत की सफलता दर कम हो जाती है। भले ही मरम्मत सफल हो, फिर भी दबाए गए क्षेत्र में नई तनाव सांद्रता हो सकती है। सेमीकंडक्टर उपकरण के कंपन वातावरण में, मरम्मत स्थल पर दरारें पड़ने की संभावना होती है, जो एक नई संभावित खराबी का खतरा बन जाती है।