mikrovia - Microvia
Mikrovialar , gelişmiş paketlerin yüksek giriş/çıkış (G/Ç) yoğunluğunu barındırmak için yüksek yoğunluklu ara bağlantı (HDI) alt katmanlarında ve baskılı devre kartlarında (PCB'ler) katmanlar arasındaki ara bağlantılar olarak kullanılır . Taşınabilirlik ve kablosuz iletişimden güç alan elektronik endüstrisi, artan işlevselliğe sahip uygun fiyatlı, hafif ve güvenilir ürünler üretmeye çalışmaktadır. Elektronik bileşen düzeyinde, bu, daha küçük ayak izi alanlı (örneğin flip-chip paketleri, çip ölçekli paketler ve doğrudan çip ekleri) artan I/O'lara sahip bileşenlere ve baskılı devre kartı ve paket alt tabaka düzeyinde, yüksek yoğunluklu ara bağlantıların (HDI'ler) kullanımı (örn. daha ince çizgiler ve boşluklar ve daha küçük yollar ).
genel bakış
IPC standartları, 2013'te mikrovia tanımını 1:1 en boy oranına sahip bir delik olarak revize etti. Delik çapının derinliğe oranı (0,25 mm'yi geçmemek üzere). Önceden mikrovia, çapı 0,15 mm'den küçük veya buna eşit herhangi bir delikti.
Akıllı telefonların ve elde taşınan elektronik cihazların ortaya çıkmasıyla, mikroviyalar tek seviyeden çoklu HDI katmanlarını aşan yığılmış mikrovilere evrimleşmiştir. HDI kartlarını üretmek için sıralı oluşturma (SBU) teknolojisi kullanılır. HDI katmanları genellikle geleneksel olarak üretilmiş çift taraflı çekirdek levhadan veya çok katmanlı PCB'den oluşturulur. HDI katmanları, geleneksel PCB'nin her iki tarafında tek tek mikroviyalarla oluşturulmuştur. SBU süreci birkaç adımdan oluşur: tabaka laminasyonu, formasyon yoluyla, metalizasyon yoluyla ve doldurma yoluyla. Her adım için birden fazla malzeme ve/veya teknoloji seçeneği vardır.
Mikrovialar farklı malzemeler ve işlemlerle doldurulabilir: (1) sıralı bir laminasyon işlemi adımı sırasında epoksi reçineyle (b aşaması) doldurulur; (2) ayrı bir işlem adımı olarak bakır dışında iletken olmayan veya iletken malzeme ile doldurulmuş; (3) elektrolizle kaplanmış bakır ile kaplanmış; (4) bakır macunla kapatılmış ekran baskılı. Gömülü mikrovilerin doldurulması gerekirken, dış katmanlardaki kör mikrovilerin genellikle herhangi bir doldurma gereksinimi yoktur. Yığılmış bir mikro yol, genellikle çoklu HDI katmanları arasında elektrik bağlantıları yapmak ve mikroyanın dış seviyelerine veya en dıştaki bakır ped üzerine monte edilmiş bir bileşene yapısal destek sağlamak için elektrolizle kaplanmış bakır ile doldurulur.
Mikrovia güvenilirliği
HDI yapısının güvenilirliği, PCB endüstrisinde başarılı bir şekilde yaygın olarak uygulanması için en büyük kısıtlamalardan biridir. Mikroviaların iyi termo-mekanik güvenilirliği, HDI güvenilirliğinin önemli bir parçasıdır. Birçok araştırmacı ve profesyonel, HDI PCB'lerde mikroviaların güvenilirliğini inceledi. Mikro yolların güvenilirliği, mikro yolların geometri parametreleri, dielektrik malzeme özellikleri ve işleme parametreleri gibi birçok faktöre bağlıdır.
Microvia güvenilirlik araştırması, tek seviyeli doldurulmamış mikroviaların güvenilirliğinin deneysel değerlendirmesinin yanı sıra tek seviyeli mikrovilerde stres/gerilme dağılımları üzerinde sonlu eleman analizi ve mikrovia yorulma ömrü tahminine odaklanmıştır. Araştırmada tanımlanan mikro yol arızaları arasında arayüzey ayrımı (mikrovianın tabanı ile hedef ped arasındaki ayrılma), namlu çatlakları, köşe/diz çatlakları ve hedef ped çatlakları (mikrovia çekme olarak da anılır) yer alır. Bu arızalar, bir mikrovia yapısındaki metalizasyon ile metali çevreleyen dielektrik malzemeler arasındaki PCB kalınlık yönündeki termal genleşme katsayısı (CTE) uyumsuzluğunun neden olduğu termomekanik streslerden kaynaklanır. Aşağıdaki paragraf, microvia güvenilirlik araştırmalarından bazılarını vurgulamaktadır.
Ogunjimi et al. İz (iletken) kalınlığı, iz çevresindeki ve mikro yoldaki dielektrik katmanı veya katmanları dahil olmak üzere üretim ve tasarım süreci değişkenlerinin mikro yolların yorulma ömrü üzerindeki etkisine geometri yoluyla, duvar açısı aracılığıyla, iletkenin süneklik katsayısına baktı. malzeme ve gerinim konsantrasyon faktörü. Farklı geometrilerde sonlu eleman modelleri oluşturulmuş ve farklı süreç değişkenlerinin önemini belirlemek için ANOVA yöntemi kullanılmıştır. ANOVA sonuçları, gerinim konsantrasyon faktörünün en önemli değişken olduğunu ve bunu süneklik faktörü, metalizasyon kalınlığı ve duvar açısının izlediğini göstermiştir. Prabhu et al. hızlandırılmış sıcaklık döngüsü ve termal şokun etkisini belirlemek için bir HDI mikro yol yapısı üzerinde bir sonlu eleman analizi (FEA) gerçekleştirdi. Liu et al. ve Ramakrishna et al. dielektrik malzeme özelliklerinin ve mikrovia çapı, duvar açısı ve kaplama kalınlığı gibi mikrovia geometri parametrelerinin mikrovia güvenilirliği üzerindeki etkisini incelemek için sırasıyla sıvıdan sıvıya ve havadan havaya termal şok testi gerçekleştirdi. Andrews et al. IST (ara bağlantı stres testi) kullanarak tek seviyeli mikro yol güvenilirliğini araştırdı ve kurşunsuz lehimin yeniden akış döngülerinin etkisini değerlendirdi. Wang ve Lai, sonlu eleman modellemesini kullanarak mikro yolların potansiyel arıza bölgelerini araştırdı. Doldurulmuş mikrovyaların, doldurulmamış mikrovyalardan daha düşük strese sahip olduğunu bulmuşlardır. Choi ve Dasgupta, çalışmalarında microvia tahribatsız muayene yöntemini tanıttı.
Çoğu mikro yol güvenilirliği araştırması tek seviyeli mikroyalar üzerinde odaklansa da Birch, IST testi kullanarak çok seviyeli yığılmış ve kademeli mikrovileri test etti. Test verileri üzerindeki Weibull analizi, tek ve 2 seviyeli yığılmış mikroviaların 3 ve 4 seviyeli mikrovialardan daha uzun sürdüğünü gösterdi (örn. 2 seviyeli yığılmış mikrovialar, 4 seviyeli yığılmış mikrovyalardan yaklaşık 20 kat daha fazla arıza döngüsü yaşadı).
Mikrovia boşaltma ve termomekanik güvenilirliğe etkisi
Yüksek yoğunluklu ara bağlantı kartı geliştirme için bir zorluk, bakır kaplama işleminde eksik doldurma, çukurlar veya boşluklarla sonuçlanmadan, özellikle istiflenmiş mikrovalar için güvenilir mikro yollar üretmektir. Yazarları, hem deneysel testler hem de sonlu elemanlar analizi kullanarak boşluklar ve diğer kusurlar açısından mikroviya riskini araştırmaktadır. Eksik bakır doldurmanın mikrovialardaki stres seviyelerini arttırdığını ve dolayısıyla mikrovia yorulma ömrünü azalttığını bulmuşlardır. Boşluklara gelince, farklı boşluk boyutları, şekilleri ve konumları gibi farklı boşaltma koşulları, mikro yol güvenilirliği üzerinde farklı etkilere neden olur. Küresel bir şekle sahip küçük boşluklar mikrovia yorulma ömrünü hafifçe artırır, ancak aşırı işeme koşulları mikroviaların süresini büyük ölçüde azaltır. Bu ekip şu anda elektronik endüstrisinin mikroviyalar kullanan bir HDI devre kartı kullanarak riskleri değerlendirmek için kullanabileceği bir yeterlilik yöntemi geliştiriyor.