מעגלים חשמליים מסוג HDI (HDI) נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים בשל מאפייניהם, כגון צפיפות חיווט גבוהה יותר וביצועים חשמליים טובים יותר. החל ממוצרי אלקטרוניקה כגון סמארטפונים וטאבלטים ועד לציוד תעשייתי עם דרישות ביצועים מחמירות כגון אלקטרוניקה לרכב ותחנות בסיס לתקשורת, מעגלים חשמליים מסוג HDI הם קריטיים, ורוחב הקו ודיוק המרווח בין השורות, כגורם חשוב המשפיע על ביצועיו, עומדים בתקנים מחמירים ומפורטים.
חשיבות רוחב הקווים ודיוק המרווח בין השורות
השפעה על הביצועים החשמליים: רוחב הקו קשור ישירות להתנגדות החוט, ככל שרוחב הקו רחב יותר, ההתנגדות קטנה יותר, כך היא יכולה לשאת יותר זרם; מרחק הקו משפיע על הקיבול וההשראות בין הקווים. במעגל תדר גבוה, אם דיוק רוחב הקו ומרחק הקו אינו מספיק, שינוי הקיבול וההשראות יגרום לעיכוב ועיוות בתהליך העברת האות, מה שמשפיע קשות על שלמות האות. לדוגמה, במעגל מעגל HDI עם חור קבור עיוור של ציוד תקשורת 5G, קצב העברת האות גבוה ביותר, וסטייה קטנה מרוחב הקו ומרחק הקו עלולים לגרום לאות להיות בלתי ניתנת לשידור מדויק, וכתוצאה מכך לירידה באיכות התקשורת.
צפיפות חיווט וניצול שטח: אחד היתרונות של מעגלים חשמליים מסוג HDI עם חורים קבורים עיוור הוא חיווט בצפיפות גבוהה. רוחב הקווים וריווח הקווים המדויקים ביותר יכולים לסדר יותר קווים בשטח מוגבל כדי להשיג פונקציות מעגל מורכבות יותר. אם ניקח לדוגמה את לוח האם של הסמארטפון, על מנת להכיל מספר רב של שבבים, חיישנים ורכיבים אלקטרוניים אחרים, יש להשלים כמות גדולה של חיווט בשטח קטן מאוד. רק על ידי שליטה קפדנית ברוחב הקווים ובדיוק מרחק הקווים נוכל להשיג חיווט יעיל בשטח קטן, לשפר את האינטגרציה של לוח האם ולענות על הצרכים העשירים יותר ויותר של טלפונים ניידים.
ערך סטנדרטי משותף של רוחב קו ודיוק מרחק קו
תקן כללי בתעשייה: בייצור כללי של מעגלים מסוג HDI עם חורים עיוור, רוחב הקו המינימלי הנפוץ יכול להגיע ל-3-4 מיל (0.076-0.10 מ"מ), ומרחק הקו המינימלי הוא גם כ-3-4 מיל. עבור תרחישי יישומים פחות תובעניים, כגון לוחות בקרה שאינם ליבות באלקטרוניקה צרכנית נפוצה, רוחב הקו וריווח הקווים עשויים להיות מופחתים ל-5-6 מיל (0.127-0.152 מ"מ). עם זאת, עם ההתקדמות המתמשכת של הטכנולוגיה, דיוק רוחב הקו ומרחק הקווים של מעגלים מסוג HDI מתקדמים מתפתחים לכיוון קטן יותר. לדוגמה, חלק ממצעי אריזת השבבים המתקדמים, רוחב הקו ומרחק הקווים שלהם הגיעו ל-1-2 מיל (0.025-0.051 מ"מ) כדי לענות על צרכי העברת אותות במהירות גבוהה וצפיפות גבוהה בתוך השבב.
הבדלים סטנדרטיים בתחומי יישום שונים: בתחום האלקטרוניקה לרכב, עקב דרישות האמינות הגבוהות וסביבת העבודה המורכבת (כגון טמפרטורה גבוהה, רעידות גבוהות וכו'), תקני דיוק רוחב הקו ודיוק מרחק הקו של מעגלים מודפסים HDI בעיוורון מחמירים יותר. לדוגמה, במעגלים המשמשים ביחידת בקרת מנוע הרכב (ECU), דיוק רוחב הקו ודיוק מרחק הקו נשלטים בדרך כלל על 4-5 מיל כדי להבטיח את היציבות והאמינות של העברת האות בסביבות קשות. בתחום הציוד הרפואי, כגון מעגלים HDI בציוד דימות תהודה מגנטית (MRI), על מנת להבטיח רכישה ועיבוד מדויקים של אותות, דיוק רוחב הקו ודיוק מרחק הקו עשויים להגיע ל-2-3 מיל, מה שמציב דרישות גבוהות ביותר לתהליך הייצור.
גורמים המשפיעים על רוחב הקו ודיוק מרחק הקו
תהליך ייצור: תהליך הליתוגרפיה הוא החוליה המרכזית לקביעת דיוק רוחב הקו ומרחק הקו. בתהליך הליתוגרפיה, דיוק מכונת החשיפה, ביצועי הפוטורזיסט ובקרת תהליך הפיתוח והאיכול ישפיעו על רוחב הקו ומרחק הקו. אם דיוק מכונת החשיפה אינו מספיק, דפוס החשיפה עלול להיות מוטה, ורוחב הקו ומרחק הקו לאחר האיכול יסטו מערך התכנון. בתהליך האיכול, שליטה לא נכונה בריכוז, בטמפרטורה ובזמן האיכול של נוזל האיכול תגרום גם לבעיות כגון רוחב קו רחב מדי או צר מדי ומרחק קו לא אחיד.
מאפייני חומר: חומר המצע וחומר נייר הנחושת של לוח המעגלים משפיעים גם הם על רוחב הקו ודיוק מרחק הקו. מקדם ההתפשטות התרמית של חומרי מצע שונים שונה. בתהליך הייצור, עקב תהליכי חימום וקירור מרובים, אם מקדם ההתפשטות התרמית של חומר המצע אינו יציב, הדבר עלול להוביל לעיוות של לוח המעגלים, דבר המשפיע על דיוק רוחב הקו ודיוק מרחק הקו. אחידות העובי של נייר הנחושת חשובה גם כן, וקצב האיכול של נייר נחושת בעל עובי לא אחיד יהיה לא עקבי במהלך תהליך האיכול, וכתוצאה מכך סטייה ברוחב הקו.
שיטות לגילוי ובקרה של דיוק
אמצעי גילוי: בתהליך הייצור של מעגל מודפס HDI עם חור קבור עיוור, מגוון אמצעי גילוי ישמשו לניטור דיוק רוחב הקו ודיוק מרחק הקו. מיקרוסקופ אופטי הוא אחד מכלי הבדיקה הנפוצים. על ידי הגדלת תמונת פני השטח של מעגל מודדים את רוחב הקו ומרחק הקו באופן ידני או בעזרת תוכנת ניתוח תמונה כדי לקבוע אם עומדים בתקן.