Погружение в микроотверстия, часть 4. перевод статьи из журнала «The PCB Magazine»
Погружение в микроотверстия, часть 4. (перевод статьи из журнала «The PCB Magazine», февраль 2019, автор статьи — Michael Carano,
В части 3 этой серии колонок рассмотрены критические аспекты технологии очистки от смолы, относящиеся к подготовке микроотверстий перед металлизацией. В колонке текущего месяца представлена металлизация отверстий. Важно понять, что процесс металлизации является первым шагом в уверенности долговременной надёжности. Однако, в главном, как надёжны глухие отверстия в сравнении с надёжностью сквозных отверстий?
Надёжность Обширные испытания надёжности глухих отверстий проведены IPC — Ассоциацией промышленности межсоединений — ITRI (Исследовательским институтом технологии межсоединений) ещё в поздних 1990-х годах. Другие участники такие, как — HDPUG (Группа потребителей высокоплотных компоновок) и JPL (Лаборатория реактивного движения), также закончили отчёты по супер надёжности малых глухих отверстий относительно сквозных отверстий.
Понимание почему это совсем просто! Соотношение отверстия (соотношение глубины к диаметру) — менее, чем 1:1 по сравнению со сквозным отверстием, имеющим соотношение 6:1 и стремящееся к 20:1. Это результат использования тонких и материалов с контролем термического расширения по оси Z в высокопрецизионных компоновках. Количество предлагаемых материалов для конструирования высокоплотных межсоединений — значительно. Поэтому, эти материалы охарактеризованы в стандарте IPC-4104A, а не в — IPC-4101B. Кроме этого, промышленные консорциумы такие, как HDPUG, провели многочисленные изучения свойств материала, относящиеся к высокоплотным межсоединениям (HDI).
Работы продолжаются для широкого изучения материалов, используемых для изготовления печатных плат. Работы охватывают рынок HDI и технологический сегмент цепи поставок. Поэтому, тонкие материалы HDI соответствуют теплопередаче, как указано в стандартах конструирования IPC (IPC-2226) для HDI
Низкая стоимость
В дополнение к повышенной надёжности заглублённых отверстий проницательный конструктор может создать сложное устройство межсоединений таким путём, что снизит общую стоимость. В Справочнике по HDI, доступном для свободной загрузки, авторы, переходя к большим длинам, показывают, как может быть уменьшено количество слоёв, используя микроотверстия и технологию HDI. Окончательно, это всё — о плотности проводников. Так как технология полупроводником и межсоединений движется к уплотнению пошагово, для реализации таких устройств требуется движение в сторону уплотнения проводников. Таким образом, должно увеличиваться или количество слоёв с уменьшением ширины проводников и зазоров наряду с увеличением соотношения сквозных отверстий, или — другая конструкция платы с микроотверстиями. Увеличение числа слоёв, формирование тонких линий и зазоров становится существенным тормозом, увеличивая общую стоимость.
Например, при конструировании обычной печатной платы имеется предел для проводников, создаваемый размером площадок компонента, трасс и отверстий. Если взглянуть на квадратный дюйм или реальную плату, то увидим только множество площадок поверхностного монтажа (SMT), множество проводников, соединённых с этими площадками, и отверстия, связанные с проводниками, которые можно было разместить на квадратном дюйме до насыщения. В зависимости от размера площадки SMT, этот барьер назван пределом плотности проводников. Понимание последствий этого предела, а также — уступок
Со сквозными отверстиями уменьшаются каналы проводки, которые необходимы при увеличении числа слоёв для поддержания требуемой плотности проводников для существующих сегодня полупроводниковых чипов. Если сделать больше проводящих каналов на внутренних слоях, размещая глухие отверстия на поверхности, то свяжется много трасс на слое, исключая сквозные отверстия на поверхности, увеличивая межсоединения. Следовательно, есть существенная возможность увеличения долговременной надёжности, снижения конструктивного фактора и общей стоимости посредством итерактивного конструирования (поввторяемости), используя технологию микроотверстий. Возможности снижения числа слоёв, толщины диэлектрика и плотности проводки относятся ко многим преимуществам конструктивов HDI.
Важность формирования отверстия и металлизации Если заглублённые отверстия правильно просверлены и металлизированы, то они выдержат много раз термоциклирование обычных сквозных отверстий, но это — не тривиальное утверждение. Эти проблемы рассматривались ранее в колонке. Форма отверстия, чистота контактной площадки, однородность металлизации и электроосаждённой меди, всё это включается в надёжность отверстий. Однако, эти операции процесса идут совместно с гальваническими процессами. Никто не сможет быть успешным без полной оптимизации других процессов. После процесса очистки от смолы следующей задачей является уверенность в непрерывности, проводимости и беспористости покрытия на стенках отверстия и заглублённых площадках. На сегодня несколько процессов могут быть использованы для проводимости процессов, включая:
Стандартное химическое меднение;
Прямая металлизация на основе палладия;
Графит;
Чёрный уголь;
Проводящий полимер
Эти процессы металлизации хорошо проработаны (общеизвестных как создание проводимости отверстий или МНС), как для сквозной металлизации, так и — для глухих отверстий. Прямая металлизация применима для горизонтальной обработки, хотя вертикальные системы также могут быть использованы. Эти процессы обычно включают: осаждение проводящего слоя (например, палладия, проводящего полимера, графита, чёрного угля
Эти процессы представлены в публикациях и подробно рассмотрены. Хотя процессы прямой металлизации могут иметь определённые ограничения в использовании с жёсткими платами с высоким соотношением, они очень эффективны для прецизионных плат HDI. Главная задача прямой металлизации — покрытие подложки вместо операции химического меднения. Отличие прямой металлизации в сопротивлении покрытия относительно покрытия химической медью. Несмотря на то, что плёночные покрытия прямой металлизацией слегка с большим сопротивлением, чем у обычной химической меди, эти процессы хорошо прижились в промышленности.
Для производителей есть много вариантов улучшения производственного процесса HDI. Об этом более глубоко в следующих публикациях колонки.
*************************
По возможному сотрудничеству просьба использовать следующий контакт:
Электронная почта: office@bmptek.ru Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502
Управляющий проекта — Алексей Леонов
