Piirilevyn valmistuksen ydinprosessina piirilevyn kaiverrus määrittää piirilevyn laadun ja suorituskyvyn. Se ei ole vain keskeinen prosessi elektroniikkavalmistuksen alalla.
Perinteinen piirilevyn kaiverrusprosessi
Kaiverrusprosessi. Alkuaikoina kupari-päällystetty laminaatti oli piirilevyn kaivertamisen perusmateriaali, joka koostui eristävästä substraatista ja kuparikalvosta pinnalla. Yleisiä substraattimateriaaleja ovat fenolipaperilaminaatit, epoksilasikangaslaminaatit jne. Kupari-pinnoitettujen laminaattien ensimmäinen vaihe on siirtää suunniteltu piirikuvio sille käyttämällä fotolitografiatekniikkaa. Fotolitografiaprosessi on samanlainen kuin valokuvaus, jossa piirikuviot paljastetaan maskin läpi kupari-pinnoitetulle laminaatille, joka on päällystetty fotoresistillä. Valottamisen jälkeen kehite liuottaa ja poistaa fotoresistin valottamattoman osan, jolloin fotoresistikuvio on yhdenmukainen kupari-päällystetyn laminaatin piirikuvion kanssa.
Jatka sitten etsausvaiheeseen. Etsausratkaisu on piirilevyn kaivertamiseen käytetty "veitsi". Yleisiä syövytysratkaisuja ovat rautakloridiliuos, hapan kuparikloridiliuos jne. Syövytysliuos saa kemiallisen reaktion kuparikalvon kuparikalvon kanssa kuparipinnoitetun laminaatin pinnalla, jota ei suojata fotoresistillä, liuottaen ja poistaen sen, jolloin loppujen lopuksi jää tarkat piiriviivat kupari{4}}päällysteisen piirilevyn päällystetyn laminaatin pinnoitukseen.
Kaiverrustekniikan ominaisuudet ja haasteet
Piirilevyn kaiverrusprosessilla on korkea tarkkuus ja monimutkaisuus. Kun elektroniikkalaitteita kehitetään jatkuvasti kohti miniatyrisointia ja korkeaa suorituskykyä, piirilevyjen viivat tiivistyvät jatkuvasti, ja viivojen leveys ja välit pienenevät jatkuvasti. Nykyään kehittyneellä piirilevyn kaiverrustekniikalla voidaan saavuttaa viivan leveys ja välit mikrometritasolla, kuten joissakin huippuluokan -älypuhelinten piirilevyissä viivan leveys voi olla jopa 30 mikrometriä tai jopa pienempi. Tämä asettaa erittäin korkeat vaatimukset kaiverruslaitteiden tarkkuudelle ja prosessin hallitukselle.
Syövytyksen yhdenmukaisuuden varmistaminen kaiverrusprosessin aikana on suuri haaste. Epätasainen syövytys voi johtaa epätasaiseen piirin leveyteen, mikä vaikuttaa piirin sähköiseen suorituskykyyn. Jos etsausnopeus on liian nopea, piirin reunoista voi tulla karkeita ja rosoisia; Jos etsausnopeus on liian hidas, se heikentää tuotannon tehokkuutta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen ohjata tarkasti etsausliuoksen pitoisuutta, lämpötilaa, virtausnopeutta ja syövytysaikaa tuotantoprosessin aikana. Samanaikaisesti tulee käyttää sekoittamista, ruiskutusta ja muita menetelmiä sen varmistamiseksi, että etsausliuos on täydellisessä ja tasaisessa kosketuksessa kupari-päällystetyn laminaatin kanssa.
Teknologinen kehitys ja innovaatio
Lasersuora LDI-tekniikka korvaa vähitellen perinteiset fotolitografiaprosessit ja on tulossa yhdeksi yleisimmistä kaiverrusmenetelmistä. LDI-tekniikka käyttää suurienergisiä lasersäteitä kupari-pinnoitettujen laminaattien piirikuvioiden skannaamiseen suoraan ilman maskeja, mikä parantaa huomattavasti kuvioiden tarkkuutta ja joustavuutta. Se voi saavuttaa korkeamman resoluution, tuottaa hienompia piirilinjoja, lyhentää tuotantosyklejä ja alentaa tuotantokustannuksia. Esimerkiksi 5G-viestinnän tukiasemien piirilevyjen valmistuksessa LDI-tekniikka voi täyttää korkean-tarkkuuspiirivaatimukset korkean-taajuuden ja nopean{8}}signaalinsiirron osalta.
3D-tulostustekniikka on noussut esiin myös piirilevyjen kaiverruksessa. 3D-painetut piirilevyt, jotka tunnetaan myös nimellä additiivinen valmistuspiirilevyt, rakentavat piirirakenteita pinoamalla materiaaleja kerros kerrokselta. Tällä tekniikalla voidaan valmistaa piirilevyjä, joilla on monimutkaisia kolmiulotteisia muotoja, ja saavuttaa malleja, joita on vaikea saavuttaa perinteisillä kaiverrustekniikoilla. Ilmailualalla 3D-tulostusteknologia pystyy vastaamaan nopeasti erikoismuotoisten piirilevyjen kysyntään ja tarjoamaan räätälöityä tuotantoa, joka mahdollistaa lentokoneiden miniatyrisoinnin ja toiminnallisen integroinnin. Lisäksi mustesuihkutulostustekniikkaa on sovellettu myös piirilevyn kaiverrukseen ruiskuttamalla tarkasti johtavaa mustetta substraatille piirilinjojen muodostamiseksi, mikä tarjoaa kätevän tavan nopeaan prototyyppien valmistukseen ja piirilevyjen pienierätuotantoon.