Войти
Microvia используются в качестве межсоединений между слоями в подложках межсоединений высокой плотности (HDI) и печатные платы (PCB) для обеспечения высокой плотности ввода / вывода (I / O) современных корпусов. Благодаря портативности и беспроводной связи, электронная промышленность стремится производить доступные, легкие и надежные продукты с расширенными функциональными возможностями. На уровне электронных компонентов это преобразуется в компоненты с увеличенным количеством входов / выходов с меньшими площадями для установки (например, пакеты с перевернутыми микросхемами, корпусы в масштабе микросхемы и прямые присоединения микросхем), а на уровне печатной платы и подложки корпуса - в использование межсоединений с высокой плотностью соединений (HDI) (например, более тонкие линии и промежутки и меньшие переходные отверстия ).
Стандарты IPC пересмотрели определение микроперехода в 2013 году до дырки с соотношением сторон 1: 1. Это отношение диаметра отверстия к глубине (не более 0,25 мм). Раньше микропереходами называли любое отверстие диаметром менее или равным 0,15 мм
. С появлением смартфонов и портативных электронных устройств микропереходы превратились из одноуровневых в составные микропереходы, пересекающие несколько слоев HDI. Технология последовательного наращивания (SBU) используется для изготовления плат HDI. Слои HDI обычно создаются из традиционно производимой двухсторонней основной платы или многослойной печатной платы. Слои HDI расположены с обеих сторон традиционной печатной платы один за другим с микропереходами. Процесс SBU состоит из нескольких этапов: ламинирование слоев, формирование, металлизация и заполнение. Существует несколько вариантов материалов и / или технологий для каждого этапа.
Микропереходы могут быть заполнены различными материалами и процессами: (1) заполнены эпоксидной смолой (этап b) во время этапа последовательного процесса ламинирования; (2) заполнены непроводящим или проводящим материалом, отличным от меди, в качестве отдельной стадии обработки; (3) закрыт гальваническим покрытием из меди; (4) трафаретная печать, закрытая медной пастой. Скрытые микропереходы необходимо заполнять, в то время как глухие микропереходы на внешних слоях обычно не требуют заполнения. Многослойный микропереход обычно заполнен гальванической медью для создания электрических соединений между несколькими слоями HDI и обеспечения структурной поддержки для внешнего уровня (уровней) микроперехода или для компонента, установленного на самой внешней медной площадке.
Надежность структуры HDI - одно из основных препятствий для ее успешного широкого внедрения в индустрии печатных плат. Хорошая термомеханическая надежность микропереходов является неотъемлемой частью надежности HDI. Многие исследователи и профессионалы изучали надежность микропереходов в печатных платах HDI. Надежность микропереходов зависит от многих факторов, таких как параметры геометрии микроперехода, свойства диэлектрического материала и параметры обработки.
Исследование надежности Microvia было сосредоточено на экспериментальной оценке надежности одноуровневых незаполненных микропереходов, а также на анализе методом конечных элементов распределения напряжений / деформаций в одноуровневых микропереходах и оценке усталостной долговечности микропереходов. Неисправности микроперехода, выявленные в ходе исследования, включают межфазное разделение (разделение между основанием микроперехода и целевой площадкой), стволовые трещины, угловые / коленные трещины и трещины на целевой площадке (также называемые вытягиванием микроперехода). Эти отказы являются результатом термомеханических напряжений, вызванных несоответствием коэффициента теплового расширения (КТР) в направлении толщины печатной платы между металлизацией в микропереходной структуре и диэлектрическими материалами, окружающими металл. В следующем абзаце освещаются некоторые исследования надежности микропереходов.
Ogunjimi et al. изучили влияние переменных процесса производства и проектирования на усталостную долговечность микропереходов, включая толщину следа (проводника), слой или слои диэлектрика вокруг следа и в микропереходе, через геометрию, через угол стенки, коэффициент пластичности проводника материал и коэффициент концентрации деформации. Конечно-элементные модели были созданы с различной геометрией, и метод ANOVA был использован для определения значимости различных переменных процесса. Результаты ANOVA показали, что фактор концентрации деформации был наиболее важной переменной, за ним следовали фактор пластичности, толщина металлизации и угол между стенками. Прабху и др. провели анализ методом конечных элементов (FEA) микропереходной структуры HDI, чтобы определить влияние ускоренного температурного цикла и теплового удара. Лю и др. и Рамакришна и др. провела испытания на тепловой удар жидкость-жидкость и воздух-воздух, соответственно, для изучения влияния свойств диэлектрического материала и параметров геометрии микроперехода, таких как диаметр микроперехода, угол стенки и толщина покрытия, на надежность микроперехода. Andrews et al. исследовали надежность одноуровневого микроперехода с помощью IST (стресс-тест межсоединений) и рассмотрели влияние циклов оплавления бессвинцового припоя. Ван и Лай исследовали потенциальные места повреждения микропереходов с помощью моделирования методом конечных элементов. Они обнаружили, что заполненные микропереходы имеют меньшее напряжение, чем незаполненные микропереходы. Чой и Дасгупта представили в своей работе метод неразрушающего контроля микропереходов.
Хотя большинство исследований надежности микропереходов сосредоточено на одноуровневых микропереходах, Берч протестировал многоуровневые составные и смещенные микропереходы с помощью теста IST. Анализ Weibull тестовых данных показал, что одно- и двухуровневые микропереходы, уложенные друг над другом, служат дольше, чем трех- и четырехуровневые микропереходы (например, у двухуровневых микропереходов, уложенных друг на друга, было примерно в 20 раз больше циклов до отказа, чем у четырехуровневых микропереходов).
Поперечное сечение микроперехода с пустотой. Одной из проблем при разработке межкомпонентных плат высокой плотности является изготовление надежных микропереходов, особенно для многоуровневых микропереходов, не приводя к неполному заполнению, ямочкам или пустотам в процессе меднения. Авторы изучали риск микропереходов 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 микропереходах и, следовательно, снижает их усталостную долговечность. Что касается пустот, разные условия образования пустот, такие как разные размеры, форма и расположение пустот, по-разному влияют на надежность микропереходов. Небольшие пустоты сферической формы слегка увеличивают усталостную долговечность микропереходов, но экстремальные условия мочеиспускания значительно сокращают продолжительность микропереходов. Эта команда в настоящее время разрабатывает метод квалификации, который может использовать электронная промышленность для оценки рисков при использовании печатной платы HDI, в которой используются микропереходы.
