Pengisian Tembaga dari Microvias Buta

Langsung Ke: Pengisian Tembaga Microvias Buta | Apa itu Mikrovia? | Apa Itu Vias Buta dan Terkubur? | Keuntungan Microvia Buta Isi Tembaga | Apa itu Vias Berisi Tembaga? | Tantangan Terkait | Konduktivitas Termal dan Listrik | Proses Pengisian Tembaga | Isi Tembaga

Vias, lubang di mana bantalan bertumpuk terhubung secara elektrik, merupakan bagian penting dari papan sirkuit tercetak (PCB). Karena perangkat elektronik, yaitu telepon pintar dan produk sejenis lainnya, menjadi lebih populer dan ukurannya mengecil, kemampuan untuk menempatkan vias yang lebih kecil di papan menjadi semakin berguna.

Anda juga harus dapat mentransfer sinyal dengan andal melalui lapisan PCB — yang dapat dilakukan dengan menambahkan lapisan tembaga ke substrat papan — tetapi mengisi vias dengan tembaga memberikan kapasitas ekstra.

Microvia buta yang diisi tembaga memungkinkan papan interkoneksi kepadatan tinggi (HDI) dan juga menyediakan transfer sinyal yang andal. Meskipun ada tantangan yang terkait dengan jenis via ini, mereka juga memiliki banyak keuntungan. Teruslah membaca untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses ini dan mengapa ini berguna bagi Anda.

Apa itu Microvias?

IPC mendefinisikan mikrovia sebagai “struktur buta (seperti berlapis) dengan rasio aspek maksimum 1:1…berakhir atau menembus tanah target, dengan total kedalaman (X) tidak lebih dari 0,25 mm [0,00984 in] diukur dari struktur itu menangkap foil tanah ke tanah target.”

Sebelum definisinya diubah pada tahun 2013, istilah ini didefinisikan sebagai lubang tembus yang berdiameter lebih kecil dari 0,15 mm, atau 0,006 inci. Seiring waktu, ukuran itu menjadi lebih umum, dan IPC menyadari bahwa ia harus terus memperbarui definisinya karena vias semakin kecil jika mereka terus mendefinisikan menggunakan diameter.

Laser digunakan untuk mengebor lubang mikrovia, dan kemajuan terbaru dalam pengeboran laser telah memungkinkan pembuatan mikrovia sekecil 15 m. Meskipun laser yang digunakan dapat mengebor hanya satu lapisan pada satu waktu, produsen PCB dapat memproduksi melalui mikrovias dengan mengebor beberapa lapisan secara terpisah dan kemudian menumpuknya.

Kemungkinan kecil Anda mengalami cacat manufaktur saat bekerja dengan mikrovia dibandingkan dengan via normal karena pengeboran laser tidak mengakibatkan material tertinggal di lubang bor. Microvias, bagaimanapun, memiliki kemungkinan yang sama untuk mengalami masalah dengan pelapisan dan reflow solder.

Karena ukuran mikrovia yang kecil, mereka dapat digunakan untuk PCB interkoneksi kepadatan tinggi, yang penting saat ini karena elektronik — terutama perangkat telekomunikasi dan komputasi — menjadi lebih canggih tetapi juga berukuran lebih kecil.

Apa Itu Vias Buta dan Terkubur?

Microvias dapat berupa buta atau terkubur. Microvia buta menghubungkan lapisan luar PCB ke satu atau lebih lapisan dalam dan tidak melewati seluruh papan. Mereka menghubungkan lapisan atas luar dan lapisan dalam yang mereka capai. Blind vias berguna untuk meningkatkan kerapatan kabel. Jika Anda perlu merutekan trek sinyal dari lapisan luar ke lapisan dalam, jalur buta seringkali merupakan rute terpendek untuk melakukannya.

Mikrovia terkubur menghubungkan dua atau lebih lapisan dalam dan tidak mencapai lapisan luar. Mereka tidak dapat dilihat dari lapisan luar. Pabrikan biasanya membuatnya menggunakan laminasi berurutan.

Apa Itu Vias Berisi Tembaga?

vias yang diisi tembaga adalah vias yang diisi dengan tembaga murni atau resin epoksi dengan tembaga. Isi tembaga ini meningkatkan konduktivitas via, membantunya mentransfer sinyal secara lebih efektif dari satu sisi papan ke sisi lainnya. Banyak jenis via yang dapat diisi dengan tembaga, termasuk via standar, mikrovia, blind vias, dan vias terkubur.

Anda juga dapat mengisi vias dengan bahan lain, seperti emas, perak, epoksi konduktif, epoksi non-konduktif, dan pelapisan elektrokimia. Jenis via fill yang paling umum adalah epoksi non-konduktif. Namun, pengisi tembaga memberikan keuntungan yang membuatnya ideal untuk aplikasi tertentu.

Keuntungan Microvia Buta Isi Tembaga

Menggunakan microvias, baik buta atau terkubur, bermanfaat karena berbagai alasan, termasuk berikut ini.

Ruang

Salah satu keuntungan utama menggunakan microvias adalah mereka dapat menghemat ruang Anda, yang pada akhirnya menghasilkan pengurangan biaya. Semakin banyak ruang yang digunakan vias Anda, semakin banyak papan yang Anda butuhkan, dan semakin mahal proyek Anda.

Microvias adalah komponen penting dari HDI PCB, yang sering ditampilkan melalui vias, vias terkubur, vias buta, konstruksi tanpa biji, konstruksi substrat pasif, dan konstruksi alternatif dari bangunan tanpa biji dengan pasangan lapisan. Selain ukurannya yang lebih kecil dan bobot yang lebih rendah, papan ini juga memberikan peningkatan kinerja listrik karena jarak yang lebih jauh antara komponen dan jumlah transistor yang lebih banyak.

Microvias juga dapat membantu Anda menggunakan via-in-pads (VIP) secara lebih efektif. VIP menghemat ruang dengan membuat koneksi di bantalan teknologi yang dipasang di permukaan (SMT). Karena ukurannya yang lebih kecil, microvia sangat cocok untuk digunakan dengan VIP. Vias normal terkadang terlalu besar untuk muat di dalam bantalan untuk SMT. Microvias, bagaimanapun, dapat masuk ke dalam bantalan tanpa masalah fabrikasi.

Mikrovia buta dan terkubur juga lebih mudah dibuat daripada vias buta dan terkubur biasa, yang bisa sulit dibuat. Microvias, bagaimanapun, sudah dibuat lapis demi lapis, yang berarti lebih mudah untuk membuatnya buta atau terkubur — sebuah proses yang membutuhkan kerja lapis demi lapis.

Microvias juga berguna untuk memecahkan bola grid array (BGAs). VIP Microvia dapat dengan mudah masuk ke dalam bantalan BGAs fine-pitch. Mereka bahkan lebih bermanfaat di saluran breakout. VIP menghemat ruang permukaan tetapi juga membutuhkan banyak lapisan untuk mendapatkan output ke bagian lain dari papan. Microvias dapat membantu Anda meningkatkan lebar jalur keluar, yang memungkinkan Anda menggunakan lebih sedikit lapisan untuk memecahkan BGA.

Mengurangi EMI

Microvias juga dapat membantu mengurangi interferensi elektromagnetik (EMI), yang terjadi ketika medan elektromagnetik mempengaruhi sirkuit listrik dan mengganggu pengoperasian perangkat elektronik. Karena dilengkapi dengan pengurangan risiko EMI, mikrovia sangat berguna untuk sirkuit yang rentan terhadap EMI, seperti yang digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi atau kecepatan tinggi.

Sirkuit berkecepatan tinggi sering mengalami masalah dengan radiasi sinyal dan refleksi di vias. Mengurangi ukuran vias, bagaimanapun, mengurangi potensi radiasi, yang berarti lebih sedikit EMI. Untuk sirkuit berkecepatan tinggi, stub — yang merupakan jalur transmisi atau pandu gelombang yang hanya terhubung di satu ujung — adalah penyebab lain masalah EMI. Rintisan dapat memantulkan sinyal kembali ke konduktor dan melemahkan atau bahkan membatalkan sinyal aslinya. Karena mikrovia dibuat lapis demi lapis, Anda tidak akan memiliki rintisan.

Saluran transmisi frekuensi tinggi, seperti gelombang mikro dan konduktor garis gelombang milimeter, memerlukan vias untuk memecahkan sinyal. Namun, vias standar membuat terlalu banyak EMI untuk digunakan dalam jalur strip frekuensi tinggi. Microvias, di sisi lain, menghasilkan sangat sedikit EMI dan tidak akan menurunkan integritas sinyal Anda. Sirkuit frekuensi tinggi semakin sering digunakan, membuat EMI menjadi perhatian yang lebih umum.

Mengisi vias dengan tembaga juga memberikan beberapa manfaat, yaitu di bidang konduktivitas termal dan listrik.

Konduktivitas Termal dan Listrik

Menggunakan tembaga untuk mengisi via akan meningkatkan konduktivitas termal via, yang menjauhkan panas dari papan, menghasilkan masa pakai yang lebih lama dan risiko cacat yang lebih rendah. Alih-alih melakukan perjalanan ke bagian papan yang berbeda, panas akan mengalir melalui tembaga ke sisi lain papan, melindungi komponennya. Tembaga memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada emas, yang merupakan bahan lain yang digunakan untuk mengisi vias.

Tembaga juga memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi daripada emas. Konduktivitas tembaga dalam sebuah via akan memungkinkan arus untuk menyeberang ke lapisan yang lebih dalam tanpa membebani PCB. Fitur ini membuat mikrovias berisi tembaga ideal untuk aplikasi bertegangan tinggi dan yang membutuhkan arus kuat untuk mengalir di antara setiap sisi papan.

Tantangan Terkait Dengan Microvia Buta Berisi Tembaga

Tantangan tertentu terkait dengan fabrikasi microvias. Tantangan ini terkadang dapat menyebabkan cacat interkoneksi (ICD), cacat yang terjadi di dekat pelapisan dan lapisan tembaga bagian dalam. ICD ini dapat menyebabkan masalah keandalan, sirkuit terbuka, masalah terputus-putus pada suhu tinggi dan kegagalan sirkuit. Mungkin sulit untuk mendeteksi ICD karena mereka dapat bekerja dengan benar selama pengujian setelah tahap fabrikasi tetapi kemudian mengungkapkan masalah selama perakitan atau penggunaan. Penting untuk memperhatikan cacat ini dan membuat papan dengan hati-hati untuk menghindarinya.

ICD Berbasis Puing

Salah satu jenis ICD yang umum terjadi karena serpihan berakhir di lubang interkoneksi dan kemudian tertanam di lapisan dalam tembaga. Puing-puing ini sering dihasilkan dari proses pengeboran lubang. Laser yang digunakan untuk mengebor lubang mikrovia tidak menghasilkan serpihan sebanyak proses pengeboran lubang lainnya, sehingga mikrovia memiliki risiko ICD berbasis serpihan yang lebih rendah. Namun, tetap penting bagi produsen untuk memeriksa untuk memastikan bahwa semua lubang bersih dari semua kotoran, residu, noda bor, fiberglass, pengisi anorganik, dan bahan lainnya sebelum mengisinya dengan tembaga.

Di berbagai jenis vias, ICD berbasis puing menjadi lebih umum, mungkin karena lebih banyak perakit yang menggunakan bahan DK/DF rendah. Bahan-bahan ini paling hemat biaya dalam banyak hal, tetapi sering kali menghasilkan lebih banyak kotoran dan lebih tahan terhadap pembersihan secara kimia daripada bahan lain seperti bahan epoksi FR-4 standar.

ICD Kegagalan Ikatan Tembaga

Jenis ICD umum lainnya adalah kegagalan ikatan tembaga. Jenis ini dapat terjadi karena tegangan tinggi selama perakitan atau penggunaan, pita tembaga yang lemah atau kombinasi dari kedua kondisi ini. Ketika terjadi kegagalan ikatan tembaga ICD, sambungan tembaga terputus secara fisik. Semakin lemah ikatan tembaga, semakin sedikit tekanan yang dibutuhkan untuk memutuskannya.

Prevalensi ICD kegagalan ikatan tembaga tampaknya meningkat, mungkin karena lebih banyak produsen menggunakan PCB yang lebih tebal dan suhu penyolderan bebas timah yang lebih tinggi. Ukuran lubang yang lebih besar dan penyolderan gelombang juga dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya kegagalan ikatan tembaga. Kegagalan ikatan tembaga terjadi pada mikrovias serta vias standar.

Void dan Keandalan

Masalah umum yang terjadi dalam proses pelapisan tembaga untuk microvias termasuk pengisian yang tidak lengkap, lesung pipit dan rongga. Cacat ini dapat menyebabkan masalah keandalan. Menurut sebuah studi dari para peneliti di University of Maryland, pengisian tembaga yang tidak lengkap meningkatkan tingkat stres pada mikrovia, mengurangi umur kelelahannya, yang merupakan jumlah siklus pembebanan (tekanan) yang dapat dipertahankan spesimen sebelum gagal.

Dampak rongga terhadap keandalan mikrovia bergantung pada karakteristik rongga, seperti ukuran, bentuk, dan lokasinya. Rongga bulat kecil, misalnya, sedikit meningkatkan umur kelelahan mikrovia, sementara kondisi pengosongan ekstrem secara signifikan mengurangi masa pakainya.

Proses Pengisian Tembaga untuk Blind Microvias

Setelah mengebor lubang mikrovia, pabrikan akan memasukkan tembaga murni atau resin epoksi dengan tembaga ke dalamnya untuk menghubungkan sirkuit lapisan dalam ke permukaan PCB. Tembaga ini memungkinkan Anda untuk menempatkan komponen atau konektor pada permukaan papan dan memungkinkan sirkuit untuk terhubung antar lapisan.

Saat bekerja dengan mikrovia buta, mengisi lubang mikrovia tanpa aditif biasanya menghasilkan pembentukan rongga. Pabrikan selalu menyimpan tembaga sampai saluran ditutup, tetapi jika aditif tidak digunakan, lebih sedikit tembaga yang disimpan di dalam saluran daripada di permukaan, dan rongga dapat terbentuk.

Aditif organik tertentu menghambat pengendapan di permukaan dan membantu meningkatkan pelapisan dalam mikrovia buta, yang mengarah pada pengendapan konformal. Pelapisan konformal juga meningkatkan rasio aspek mikrovia buta, yang membatasi larutan dan transportasi massal ke dalamnya. Proses ini terkadang menghasilkan mikrovia dengan jahitan di tengahnya.

Anda juga dapat mengisi mikrovia buta dengan tembaga menggunakan metode bottom-up, yang melibatkan penyimpanan tembaga secara istimewa ke bantalan pengambilan. Proses ini idealnya akan membuat lesung pipit rendah yang dikombinasikan dengan tembaga permukaan berlapis minimum.

Saat Anda mengisi lubang via dengan tembaga, penting untuk memastikan bahwa lapisan tembaga di dalam via itu rata dan Anda tidak membuat lapisan luar terlalu tebal. Memiliki tembaga berlebih menambah bobot yang tidak perlu pada PCB dan dapat mengakibatkan terlalu banyak tembaga pada jejak. Masalah ini kemudian dapat mengakibatkan cacat, kegagalan memenuhi spesifikasi, atau peningkatan biaya, yang bahkan lebih penting dengan microvia daripada via biasa karena spesifikasi desain lebih ketat.

Pertimbangan penting saat mengisi microvias buta adalah apakah akan menggunakan tembaga murni atau resin epoksi dan tembaga. Menggunakan tembaga murni adalah metode yang lebih tradisional, tetapi pendekatan ini dapat menyebabkan terbentuknya rongga. Kontaminan juga bisa terjebak dalam tembaga. Meninggalkan lekukan di bagian atas isian dapat membantu mencegah terjadinya masalah ini.

Salah satu pendekatan untuk mengisi melalui lubang pada dasarnya menciptakan dua microvias buta. Proses ini melibatkan pertama-tama menggunakan pelapisan konformal dan kemudian beralih ke pelapisan pulsa agresif, yang menghasilkan penciptaan bentuk-X di lubang yang dibentuk oleh dua segitiga tembaga di setiap dinding lubang. Bentuk ini membentuk apa yang pada dasarnya adalah dua mikrovia buta, satu di setiap sisi PCB. Pada langkah selanjutnya, Anda akan mengisi BMV ini sepenuhnya.

Kemajuan terbaru, seperti pengembangan elektrolit tembaga baru, telah membantu mempermudah pengisian mikrovia buta tanpa cacat dan kelebihan tembaga. Elektrolit untuk pengisian mikrovia buta sering kali memiliki konsentrasi tembaga yang tinggi, konsentrasi asam sulfat yang rendah, dan ion klorida. Aditif elektrolit organik yang digunakan untuk mengontrol karakteristik pelapisan biasanya meliputi starter, penghalus butir, dan leveler.

Mikrovia Buta Berisi Tembaga Dari Millennium Circuits Limited

Apakah Anda memerlukan PCB dengan mikrovias berisi tembaga? Kami dapat mengoordinasikan pembuatan PCB ini dan memastikan Anda menerima papan yang dibuat dengan spesifikasi yang Anda butuhkan. Kami juga dapat menyediakan Anda dengan PCB dengan berbagai fitur khusus lainnya, permukaan akhir dan bahan dasar. Kami akan memenuhi pesanan kecil dan besar dengan waktu penyelesaian yang cepat.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang vias buta berisi tembaga dan kemampuan kami, jelajahi situs web kami, hubungi kami atau minta penawaran hari ini.