คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับกระบวนการผลิต PCB | คำอธิบายการผลิต PCB ของ HDI
เบื้องหลังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อถือได้ทุกชิ้น คือแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ผลิตอย่างพิถีพิถัน ตั้งแต่โครงสร้างพื้นฐาน 5G ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค PCB เป็นหัวใจสำคัญของระบบอิเล็กทรอนิกส์ การทำความเข้าใจกระบวนการผลิตอย่างละเอียดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวิศวกรออกแบบ ผู้จัดการด้านคุณภาพ และผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อจัดจ้างที่มุ่งหวังประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง
ในบทความนี้ เราจะเปิดเผยกระบวนการผลิต PCB อย่างครบวงจร ตั้งแต่การสร้างภาพชั้นภายในไปจนถึงการตรวจสอบขั้นสุดท้าย นอกจากนี้ เรายังจะสำรวจกระบวนการ HDI (High-Density Interconnect) พิเศษที่ช่วยให้มีความหนาแน่นของการเดินสายสูงขึ้นและมีขนาดเล็ลงอีกด้วย
กระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์มาตรฐาน: ขั้นตอนสำคัญโดยละเอียด
1. ภาพ IL (การถ่ายภาพชั้นใน)
เทคนิคการพิมพ์ภาพด้วยแสง (photolithography) ใช้ในการถ่ายทอดรูปแบบวงจรลงบนชั้นทองแดงด้านใน เพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานสำหรับแผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (multilayer PCBs)
2. การตรวจสอบด้วยระบบแสงอัตโนมัติชั้นใน (I/L AOI)
เครื่อง AOI ความละเอียดสูงจะตรวจสอบชั้นภายในเพื่อหาการลัดวงจร การเปิดวงจร และข้อบกพร่องของลวดลาย เพื่อให้มั่นใจได้ว่าวงจรมีความแม่นยำก่อนการเคลือบ
3. บี/ออกไซด์ (แบล็กออกไซด์ หรือ การบำบัดด้วยออกซิเดชัน) 3. บี/ออกไซด์
มีการเคลือบออกไซด์หรือออกไซด์สีดำลงบนพื้นผิวทองแดงด้านในเพื่อเพิ่มการยึดเกาะกับชั้นพรีเพรกในระหว่างกระบวนการลามิเนต
4. เลย์อัพ
ชั้นในสุดคือพรีเพรก (เรซินกึ่งแข็งตัว) และชั้นนอกสุดคือแผ่นฟอยล์ทองแดง จะถูกวางซ้อนกันตามแบบที่ออกแบบไว้ เพื่อเตรียมสำหรับการยึดติดแบบหลายชั้น
5. การอัด (การเคลือบ)
แผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นจะถูกนำไปผ่านกระบวนการให้ความร้อนและความดันสูงในเครื่องอัดลามิเนต เพื่อหลอมรวมชั้นต่างๆ เข้าด้วยกันจนกลายเป็นแกนวงจรพิมพ์หลายชั้นที่แข็งแรงทนทาน
6. การเจาะด้วยเลเซอร์
ไมโครเวียถูกเจาะด้วยเลเซอร์เพื่อเชื่อมต่อชั้นนอกกับชั้นภายในที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบ BGA (ลิงก์ไปยังเว็บไซต์: https://www.richpcba.com/bga-assembly-capability/ ) และ HDI ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ
7. การเจาะ (เชิงกล)
8. PTH (Plated Through Hole)
รูทะลุจะถูกเคลือบด้วยทองแดงด้วยกระบวนการทางเคมีและไฟฟ้า เพื่อสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าข้ามหลายชั้น
9. การชุบแผง
ขั้นตอนการชุบทองแดงแบบเต็มแผงจะเพิ่มความหนาของเส้นทางนำไฟฟ้าและรับประกันการเคลือบโลหะที่สม่ำเสมอทั่วรูเจาะ
10. ภาพ O/L (การถ่ายภาพชั้นนอก)
รูปแบบวงจรจะถูกถ่ายทอดไปยังแผ่นฟอยล์ทองแดงด้านนอกโดยใช้สารไวแสงและการฉายแสงยูวี คล้ายกับการสร้างภาพในชั้นภายใน
11. การชุบลวดลาย
การชุบทองแดงแบบเลือกเฉพาะจุดจะช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับบริเวณที่เป็นลายวงจร ในขณะที่ทองแดงที่ไม่จำเป็นจะถูกกำจัดออกไปในขั้นตอนต่อไป
12. การกัดกรด SES
สารเคมีกัดกร่อนจะละลายทองแดงที่ไม่ได้รับการปกป้อง ทำให้เหลือไว้เพียงรายละเอียดของวงจรที่แม่นยำซึ่งตรงกับแบบแผนที่ออกแบบไว้
13. O/L AOI (Outer Layer AOI)
ชั้นนอกสุดจะได้รับการตรวจสอบด้วยระบบแสงอัตโนมัติอีกรอบ เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องต่างๆ เช่น รอยขาด รอยลัดวงจร หรือการจัดเรียงที่ไม่ถูกต้อง
14. S/Mask (การเคลือบสารป้องกันการบัดกรี)
หมึกกันบัดกรีจะถูกทาและสร้างลวดลายผ่านกระบวนการฉายแสงและการล้าง เพื่อป้องกันแผงวงจรจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและป้องกันการเกิดสะพานบัดกรีระหว่างการประกอบ
15. คำอธิบายภาพ (การพิมพ์สกรีน)
รหัสระบุชิ้นส่วน โลโก้ และรหัสอ้างอิงจะถูกพิมพ์ลงบนชิ้นส่วนเพื่อช่วยในการประกอบ การทดสอบ และการซ่อมบำรุง
16. การตกแต่งพื้นผิว (การปรับสภาพพื้นผิว)
สาขาซ้าย (งานตกแต่งระดับไฮเอนด์):
●ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)
●ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold)
●ทองคำแข็ง ทองคำอ่อน
●HASL (Hot Air Solder Leveling) และ LF-HASL (Lead-Free)
สารเคลือบผิวเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการบัดกรี ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน และความเข้ากันได้กับการเชื่อมต่อสายไฟ
สาขาขวา (สีพื้นผิวอื่นๆ):
●ดีบุกชุบเงิน, เงินชุบ
●สารกันเสียสำหรับการบัดกรีแบบอินทรีย์ (OSP)
ผลิตภัณฑ์เหล่านี้คุ้มค่าและเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่สอดคล้องกับข้อกำหนด RoHS
17. การขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC (Rout)
โดยใช้เครื่องกัด CNC หรือเครื่องตัดแบบ V-cut แผ่น PCB จะถูกกัดให้ได้รูปทรงสุดท้ายและแยกออกเป็นแผ่นแต่ละแผ่น
18. ET (การทดสอบทางไฟฟ้า)
การทดสอบวงจรเปิด/ลัดวงจรอย่างครอบคลุมช่วยให้มั่นใจได้ว่าวงจรทั้งหมดเชื่อมต่ออย่างถูกต้องและไม่มีข้อบกพร่องทางไฟฟ้า
19. การตรวจสอบด้วยสายตาขั้นสุดท้าย (FV - Final Visual Inspection)
ผู้ตรวจสอบที่มีทักษะจะทำการตรวจสอบคุณภาพด้วยตนเองเพื่อระบุข้อบกพร่องหรือความไม่สอดคล้องกันใดๆ ที่มองเห็นได้ก่อนการจัดส่ง
การผลิต PCB ความหนาแน่นสูง: ขั้นตอนที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการออกแบบ PCB ความหนาแน่นสูง
แผงวงจรพิมพ์ HDI (High-Density Interconnect) ก้าวข้ามกระบวนการผลิตมาตรฐานด้วยการรองรับเส้นลวดขนาดเล็กพิเศษ รูเชื่อมต่อขนาดเล็ก และขนาดกะทัดรัด ซึ่งจำเป็นสำหรับสมาร์ทโฟน อุปกรณ์ IoT และคอมพิวเตอร์ขั้นสูง
กระบวนการสร้างชั้นเพิ่มเติม
1. การเคลือบฉนวนไฟฟ้าสำหรับชั้นสร้างโครงสร้าง
2. การเจาะรูตันด้วยเลเซอร์
3. การปิดทึบด้วยการเคลือบโลหะ
4. การสร้างภาพและการกัดเซาะด้วยเทคนิค Build-Up Trace
5. วงจรการสะสมซ้ำๆ
