Микровиа
 | В этой статье используются голые URL-адреса , которые неинформативны и уязвимы к порче ссылок . ( сентябрь 2022 г. ) |
Микроотверстия используются в качестве межсоединений между слоями в подложках межсоединений высокой плотности (HDI) и печатных платах (PCB) для обеспечения высокой плотности ввода-вывода (I/O) в современных корпусах. Благодаря портативности и беспроводной связи электронная промышленность стремится производить доступные, легкие и надежные продукты с повышенной функциональностью. На уровне электронных компонентов это выражается в компонентах с увеличенным количеством входов/выходов и меньшей площадью занимаемой площади (например, корпуса с перевернутой микросхемой, корпуса размером с микросхему и прямое подключение микросхемы), а на уровне печатной платы и подложки корпуса - к использование межсоединений высокой плотности (HDI) (например, более тонкие линии и промежутки, а также меньшие переходные отверстия ). [1]
Обзор [ править ]
В 2013 году стандарты IPC пересмотрели определение микроотверстия до отверстия с соотношением глубины к диаметру 1:1 или менее и глубиной отверстия, не превышающей 0,25 мм. Раньше микроотверстием считалось любое отверстие диаметром менее или равное 0,15 мм. [2]
С появлением смартфонов и портативных электронных устройств микроотверстия превратились из одноуровневых в многоуровневые микроотверстия, пересекающие несколько слоев HDI. Для изготовления плат HDI используется технология последовательного наращивания (SBU). Слои HDI обычно состоят из традиционно изготовленной двусторонней основной платы или многослойной печатной платы. Слои HDI строятся по обеим сторонам традиционной печатной платы один за другим с микроотверстиями. Процесс SBU состоит из нескольких этапов: ламинирование слоев, формирование, металлизация и наполнение. Для каждого этапа существует несколько вариантов материалов и/или технологий. [3]
Микроотверстия могут быть заполнены различными материалами и способами: [4]
- Заполнен эпоксидной смолой (этап b) на этапе последовательного ламинирования.
- Наполнен непроводящим или проводящим материалом, отличным от меди, как отдельный этап обработки.
- Закрытый с гальваническим покрытием меди
- Трафаретная печать закрыта медной пастой
Скрытые микроотверстия необходимо заполнить, в то время как глухие микроотверстия на внешних слоях обычно не предъявляют никаких требований к заполнению. [5] Многослойные микроотверстия обычно заполняются гальваническим медным покрытием, чтобы обеспечить электрические соединения между несколькими слоями HDI и обеспечить структурную поддержку внешнего уровня(ей) микроотверстия или компонента, установленного на самой внешней медной площадке. [6] [7]
Надежность микропереходов [ править ]
Надежность структуры HDI является одним из основных препятствий для ее успешного широкого внедрения в индустрии печатных плат. Хорошая термомеханическая надежность микроотверстий является важной частью надежности HDI. Многие исследователи и специалисты изучали надежность микропереходов в печатных платах HDI. Надежность микроотверстий зависит от многих факторов, таких как параметры геометрии микроотверстий, свойства диэлектрического материала и параметры обработки.
Исследования надежности микроотверстий были сосредоточены на экспериментальной оценке надежности одноуровневых незаполненных микроотверстий, а также анализе методом конечных элементов распределения напряжений/деформаций в одноуровневых микроотверстиях и оценке усталостной долговечности микроотверстий. [8] Неисправности микроотверстий, выявленные в ходе исследования, включают межфазное разделение (разделение основания микроотверстия и целевой площадки), бочкообразные трещины, трещины в углах/коленах и трещины целевой площадки (также называемые вырывом микроотверстий). Эти отказы возникают из-за термомеханических напряжений, вызванных несоответствием коэффициента теплового расширения (КТР) в направлении толщины печатной платы между металлизацией в структуре с микроотверстиями и диэлектрическими материалами, окружающими металл. В следующем параграфе освещаются некоторые исследования надежности микроотверстий.
Огунджими и др. [9] рассмотрел влияние переменных процесса производства и проектирования на усталостную долговечность микроотверстий, включая толщину дорожки (проводника), слой или слои диэлектрика вокруг дорожки и в микроотверстии, через геометрию, через угол стенки, коэффициент пластичности проводника. материал и коэффициент концентрации деформации. Были созданы модели конечных элементов с различной геометрией, и метод ANOVA использовался для определения значимости различных переменных процесса. Результаты ANOVA показали, что наиболее важной переменной является коэффициент концентрации деформации, за ним следуют коэффициент пластичности, толщина металлизации и угол сквозного сечения стенки. Прабху и др. [10] провели анализ методом конечных элементов (FEA) на структуре микроотверстий HDI, чтобы определить влияние ускоренного температурного цикла и теплового удара. Лю и др. [11] и Рамакришна и др. [12] провели испытания на термический удар жидкость-жидкость и воздух-воздух соответственно, чтобы изучить влияние свойств диэлектрического материала и параметров геометрии микроотверстий, таких как диаметр микроотверстия, угол стенки и толщина покрытия, на надежность микроотверстий. Эндрюс и др. [13] исследовали надежность одноуровневых микропереходов с использованием IST (испытание нагрузки на межсоединение) и рассмотрели влияние циклов оплавления бессвинцового припоя. Ван и Лай [14] исследовали потенциальные места выхода из строя микроотверстий с использованием моделирования методом конечных элементов. Они обнаружили, что заполненные микроотверстия испытывают меньшую нагрузку, чем незаполненные. Чой и Дасгупта внедрили в свою работу метод неразрушающего контроля микрочерез. [15]
Хотя большинство исследований надежности микропереходов сосредоточено на одноуровневых микропереходах, Берч [4] протестировали многоуровневые микроотверстия, расположенные друг над другом и расположенные в шахматном порядке, с помощью теста IST. Анализ Вейбулла данных испытаний показал, что одно- и двухуровневые многоуровневые микроотверстия служат дольше, чем трех- и четырехуровневые микроотверстия (например, двухуровневые многоуровневые микроотверстия подвергаются примерно в 20 раз больше циклов до отказа, чем четырехуровневые многоуровневые микроотверстия).
Микровиальное мочеиспускание [ править ]
Одной из задач разработки плат межсоединений высокой плотности является изготовление надежных микроотверстий, особенно для многослойных микроотверстий, не приводящих к неполному заполнению, углублениям или пустотам в процессе меднения. [16] Авторы [16] исследовали риск появления микроотверстий с точки зрения пустот и других дефектов, используя как экспериментальные испытания, так и анализ методом конечных элементов. Они обнаружили, что неполное заполнение медью увеличивает уровень напряжения в микроотверстиях и, следовательно, снижает усталостную долговечность микроотверстий.
Что касается пустот, то разные условия образования пустот, такие как разные размеры, формы и местоположения пустот, оказывают различное влияние на надежность микроотверстий. Небольшие пустоты сферической формы незначительно увеличивают усталостную долговечность микроотверстий, но экстремальные условия пустотообразования значительно сокращают продолжительность микроотверстий.
Ссылки [ править ]
- ^ «Все, что вам нужно знать о микропереходах в дизайне печатных схем» . Альтиум . 2017-05-23 . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ https://blog.ipc.org/2014/01/10/new-microvia-definition-seeing-broader-usage/
- ^ Хэппи Холден и др., Справочник по ИЧР, 1-е издание. Доступно по адресу: http://www.hdihandbook.com/.
- ^ Перейти обратно: а б Б. Берч, «Тестирование надежности микропереходов в печатных платах», Circuit World, Vol. 35, № 4, стр. 3 – 17, 2009 г.
- ^ IPC-6016, «Квалификация и технические характеристики для структур межсоединений высокой плотности (HDI)», май 1999 г.
- ^ «Печатная плата Microvia HDI: все рекомендации, необходимые для правильного выбора» . www.hemeixinpcb.com . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ Форбус, Джефф. «Переходные отверстия на печатной плате: понимание конструкции микропереходов» . blog.epectec.com . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ Рузбе, Бахши. «Влияние пустот на разрушение микропереходов в печатных платах с межсоединительными соединениями высокой плотности под воздействием термомеханических напряжений» . Исследовательские ворота . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ А.О. Огунджими, С. Макгрегор и М.Г. Печ, «Влияние изменений процессов производства и проектирования на файл усталости межсоединений высокой плотности», Journal of Electronics Manufacturing, Vol. 5, № 2, июль 1995 г., стр. 111-119.
- ^ А.С. Прабху, Д.Б. Баркер, М.Г. Пехт, Дж.В. Эванс, В. Григ, Э.С. Бернард и Э. Смит, «Анализ термомеханической усталости межсоединяющих отверстий высокой плотности», «Достижения в области электронной упаковки», Vol. 10, № 1, 1995 г.
- ^ Ф. Лю, Дж. Лу, В. Сундарам, Д. Саттер, Г. Уайт и Д. Ф. Болдуин и Рао Р., «Оценка надежности микроотверстий в печатной плате HDI», Транзакции IEEE по компонентам и технологиям упаковки, Vol. 25, № 2, июнь 2000 г., стр. 254-259.
- ^ Г. Рамакришна, Ф. Лю и С.К. Ситарамана, «Экспериментальное и численное исследование надежности микропереходов», Восьмая межобщественная конференция по термическим и термомеханическим явлениям в электронных системах, 2002, стр. 932–939.
- ^ [14] П. Эндрюс, Г. Парри, П. Рид, «Проблемы в среде сборки без свинца», 2005 г.
- ^ Т. Ван и Ю. Лай, «Анализ напряжений для определения вероятности разрушения слепого переходного отверстия в наплавленной подложке», Circuit World, Vol. 32, № 2, 2006, стр: 39-44.
- ^ К. Чой и А. Дасгупта, Метод неразрушающего контроля Microvia, Материалы Международного конгресса и выставки ASME по машиностроению, Vol. 5, 2009, стр. 15–22, doi:10.1115/IMECE2009-11779.
- ^ Перейти обратно: а б Ю. Нинг, М. Х. Азарян и М. Пехт, Моделирование влияния качества изготовления на термомеханическое напряжение микроотверстий, Техническая конференция IPC APEX 2014, 25–27 марта 2014 г.