Полуаддитивные процессы
03 декабря 2021 года
Развитие сверхплотных печатных плат (ПП) и компоновка подложек, используя полуаддитивные и аддитивные процессы, стали темой 13-го технического вебинара Европейского института печатных плат (EIPC).
|
.
|
. Daniel Schulze, менеджер по разработке применений в компании «Dyconex», Швейцария открыл вебинар презентацией «Усовершенствованная, высокоплотная компоновка жёстких плат для радиоволнового диапазона и миниатюризации». Он пояснил, что с их историческими возможностями в сверхплотных ПП в гибких, |
Он проиллюстрировал разнообразие компоновок компонентов и как это продвинулось от пластиковой, шариковой решётки в 1990-х годах к 3-мерному штабелированию ИС, разводке чипа на подложке и к кремниевым устройствам в сегодняшние дни.
«Что-то должно ужаться и это часто ПП» — сказал он при обсуждении мотивации высокой плотности и факторов, движущих промышленность в направлении тонких устройств, избегая
Он показал текущие требования по компоновке подложек, обычно связанные с расположением больших чипов с увеличенным числом контактов и возможность работы при повышенных частотах, представив длинный перечень желаемых физических, механических, тепловых и электрических свойств материалов, совместно с особенностями миниатюризации схем плат.
Компания «Dyconex» создала демонстрационную, композитную компоновку ПП, в которую инкорпорированы особенности разрешения по рисунку, штабелирование глухих отверстий на любом слое, шаг проволочного монтажа, шаг перевёрнутого чипа, сопротивления, радиочастотные особенности и контроль стресса межсоединений. Это было использовано для описания и оценки ряда стеклоармированных и неармированных материалов.
Субтрактивный процесс способен к получению проводников и зазоров размером до 18 мкм тогда, как модифицированный полуаддитивный процесс смог достигнуть 10 микрон. Лазерное сверление штабелированных глухих отверстий на любом слое: 50 мкм отверстия в 150 мкм площадках, стало обыденным, а 40 мкм в 90 мкм площадках — оригинальным. В сообщении показано как контроль стресса межсоединений использован для демонстрации надёжности 10-ти слойной платы
Были показаны примеры подложек, разработанных для специального применения: сильно многослойная, прецизионная плата толщиной более 30 мм, сверхплотная подложка для ASIC с шагом 150 микрон, модуль «упаковка в упаковке» со сквозной рамкой и заполнением формы, а также — сверхминиатюрный свернутый пакет на основе гибкого полиимида. Компания «Dyconex» оказывает инженерную поддержку и быстро изготавливает прототипы для компоновки подложек в материалах, разрабатывает, подобные азиатским, высокотехничные продукты, быстро перестраивается с мало- на среднесерийную продукцию.
|
.
|
. Оставаясь в теме высокоплотных подложек, Lars Bottcher, руководитель группы встраивания и подложек института Фраунхофера в Берлине, обсудил разработку технологий веерной и плоскостной упаковки. Он начал с введения в перераспределение слоев, тех медных межсоединений, которые электрически соединяют одну часть полупроводниковой упаковки с другой, и рассмотрел полуаддитивные процессы, как путь к уменьшению шага проводника. Был использован |
модифицированный полуаддитивный процесс (mSAP) на основе фольгофой меди толщиной 1.3−3.0 мкм плюс 1−2 мкм химмеди для получения проводников и зазоров свыше 20 мкм. Полуаддитивный процесс (SAP) на основе 1−2 мкм химмеди способен к достижению проводников и зазоров от 10 до 20 мкм.
Усовершенствованный полуаддитивный процесс (aSAP) на основе от 50 до 500 нм меди, полученной напылением, может достигать проводников и зазоров в диапазоне 10−5 мкм. Bottcher обрисовал течение процесса: обычная подложка без армирования стекловолокном, с наполненным или ненаполненным диэлектриком, в различной форме, наиболее удобен плёночный резист. Можно получить фотоизображение или просверлить лазером отверстия, а затем нанести барьерный слой и затравочные слои титана и меди вакуумным напылением. Применялся жидкий (с высоким разрешением) или сухой, плёночный фоторезист, засвечивался прямым экспонированием или использовалось приспособленное изображение, с последующим полуаддитивным меднением, удалением фоторезиста и дифференцированным травлением.
Была продемонстрирована последовательность процесса для формирования переразведённого слоя с меднёнными проводниками, размером 5 мкм проводников и зазоров для заглублённого применения.
Для вертикальных межсоединений основные варианты — лазерные или фотоотверстия, Bottcher показал преимущества и ограничения каждого. Фотоотверстия могут более точно размещаться, с высоким разрешением, процессболее быстрый, но есть ограничения в применении и разработке, когда используются фотопроявляемые диэлектричческие материалы. Показаны микрошлифы отверстий, полученных по обеим технологиям. Третий вариант, наиболее новый, — плазменные отверстия, хотя ещё были некоторые проблемы со скоростью плазменного травления, формы отверстия и однородности.
Bottcher использовал концепцию заглублённости в плоскостной компоновке, используя подложку ПП как сердцевины, для того, чтобы ограничить смещение заглубления и предложить более стабильную обработку. Показана схематично последовательность процесса, где заглубления размещены с медными колоннами в предварительно сформированных впадинах на сердцевинной ПП, удерживаемых клейкой лентой. Вакуумное напыление с диэлектрической плёнкой эффективно встраивает углубления на одной стороне, а затем — удаляется адгезионная плёнка для освобождения медных колонн, которые подвергаются повторному напылению. Далее отверстия формируются лазером, фотоспособом или плазмой, а переразведённые слои меднятся в процессе SAP перед разделением. Продемонстрированы примеры каждой стадии процесса и нутоось, что адаптивная визуализация является ключом к преодолению проблем выравнивания и регистрации.
|
.
|
. Michael Schleicher, Пересматривая основы технологий монтажа в углубления и подсоединения, принятых в компании, он сконцентрировался на спекании серебра и пояснил как совершенствовалась технология струйной печати и оптимизировалась для |
серебряных чернил в сложных рисунках. Маркетинговые прогнозы показывают существенный рост использования технологии струйной печати в аддитивном производстве электроники. Schleicher продемонстрировал примеры быстрого перевоплощения прототипов многослойных плат с проводниками в 70 мкм и зазорами 100 мкм, изготовленных на соответствующем 3-мерном принтере, используя проводящие и непроводящие чернила на основе нанотехнологии.
Аддитивное производство также позволяет встроить многие 3-мерные структуры в традиционные, однородные по толщине конфигурации плат и открыть бесконечный диапазон вариантов конструирования, предлагая прорывные достижения для будущих решений по разводке схем.
Иллюстрация особенностей конструирования Schleicher´а включала возможности 3-мерного формования, разведения любого слоя, под любым углом, любые наклонные отверстия, разводки без отверстий, вертикальным веером, реальная маршрутизация по витой паре и многие варианты жгута проводов и варианты экранирования.
Для реализации преимуществ таких технологий, существующие концепции протекания процесса, инструментарий eCAD и формат данных должны измениться. Рабочая группа FED по 3-мерной электронной технологии: Arbeitskreis 3D-Elektronik, появившейся в 2016 году, изучает осуществимость и собирает знания о форматах данных, инструментах проектирования и технических терминах.
Схематический инструментарий ПП Schleicher´а для аддитивного производства подложек показал изменение дизайна от информации двумерной библиотеки, через 2-мерное eCAD, с последующим превращением в 3-мерное, используя mCAD, с дальнейшей генерацией производственных данных для 3-мерного производства.
Рабочая группа предложила классификационную матрицу для электроники аддитивного производства, базируясь на поверхности или форме, базовом материале, прохождении функционала и данных производства. Сложность ранжировалась как серия уровней от одного до пяти. Уровень 1 относится к плоской поверхности платы, изготовленной из единственного материала. Уровень 5 представлен полностью 3-мерным печатным устройством, включающим заглублённые и монтируемые компоненты.
***********************
|
.
|
. Компания «БалтМедиа Партнёр», находясь в членстве Британского института печатных плат, и в коммерческом партнёрстве с коллегами помогает внедрению и освоению эффективной техники и технологии на российском рынке производителей электроники. |
По технологическим вопросам производства печатных плат
Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502
Электронная почта: office@bmptek.ru
https://bmptek.ru
http://facebook.com/valerydic2021/
Управляющий проекта — Алексей Леонов
