میکروویاهای روی برد‌های مدار چاپی چیستند؟

میکروویاها و اچ‌دی‌آی: تکنیک‌های فرمت برد مدار چاپی برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل‌اطمینان

میکروویاهای روی برد‌های مدار چاپی چیستند؟

خلاصه متا:  رازهای قابل‌اطمینان‌بودن میکروویاها را آشکار کنید و پلیت HDI سبک را کشف کنید. درباره میکروویاهای حفرشده با لیزر، چارچوب‌های انباشته در مقابل چارچوب‌های غیرمنتظره، سیستم‌های شکست میکروویا، استانداردهای بازار (IPC-2226، IPC-TM-650) و تکنیک‌های تولید تخصصی برای تولید برد اتصالات با تراکم بالا با عمر طولانی اطلاعات کسب کنید.

مقدمه: دگرگونی در فرمت برد مدار چاپی با توسعه میکروویاها و اچ‌دی‌آی

بردهای مدار چاپی (PCB) شیارهای آرام و پیچیده دستگاه‌های الکترونیکی مدرن هستند— که همه چیز از تلفن‌های همراه مصرف‌کننده تا ابزارهای پزشکی و ماهواره‌ها را به هم متصل می‌کنند، تغذیه می‌کنند و عملکرد آن‌ها را ممکن می‌سازند. با افزایش چشمگیر تقاضا برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر، سریع‌تر و قابل‌اطمینان‌تر، حوزه طراحی برد مدار چاپی نیز مجبور به پیشرفت چشمگیری شده است. ظهور میکروویاها و اتصالات با تراکم بالا (HDI) (HDI) PCB نوآوری مدرن  واقعاً تغییر مهمی در نحوهٔ تولید، کوچک‌سازی و دستیابی به کاربردهای پرسرعت و پرقابلیت اطمینان مدارهای مدرن را مشاهده کرده است.

میکروویاها — آن اتصال‌دهنده‌های ریز مسی که با لیزر حفر شده‌اند — ممکن است تنها صدم میلی‌متر اندازه داشته باشند، اما امکان افزایش توان و کارایی در الکترونیک امروزی بسیار فشرده را فراهم کرده‌اند. با حفظ قرارگیری متراکم‌تر اجزا، آرایه‌های شبکه‌ای کروی با گام ریز (BGA)، و مسیریابی سیگنال سریع و کم‌تلفات، میکروویاها قهرمانان واقعی کوچک‌سازی برد مدار چاپی (PCB) هستند. بیش از این، درک میکروویاها امروزه برای اطمینان از دوام در برابر چرخه‌های حرارتی، خرابی‌های ناشی از فرآیند ریفلو، و قابلیت اطمینان بلندمدت  در محیط‌های سخت یا حیاتی از اهمیت بالایی برخوردار است.

با این حال، این فناوری همراه با جزئیات و پیچیدگی‌هایی می‌آید. قابلیت اطمینان میکروویاها  وابسته به شناخت مواد نوین، روش‌های پرکردن، روکش‌دهی و معیارهای آزمون است. مسائلی مانند شکست استوانه‌ای، شکاف‌های مسی و جداشدن پد -اگر به ترتیب ایده‌آل لایه‌بندی پایبند نباشید، درصدهای مناسب عناصر را رعایت نکنید یا کدهای کوپن ارزیابی و رویه‌های بهینه را مطابق با IPC-2226، IPC-T-50M و IPC-TM-650  معیارها انتخاب نکنید، نتیجه خارج خواهد شد.

سوراخ‌های اتصال (ویا) در برد‌های مدار چاپی چیست؟

در دنیای طراحی برد مدار چاپی، ویا یک سازوکار حیاتی است که امکان اتصال الکتریکی بین لایه‌های مختلف برد را فراهم می‌کند. هرچند از نظر مفهومی ساده است، اما ویاها انواع مختلفی دارند—هر کدام برای نیازهای خاصی در مدارهای با چگالی بالا یا سرعت بالا بهینه‌سازی شده‌اند.

سازوکار پایه‌ای ویا در برد مدار چاپی

یک ویای معمولی شامل یک سوراخ دایره‌ای شکل  است که با استفاده از ترتیب لایه‌بندی لامینیت‌شده برد ایجاد می‌شود و داخل آن با مس رسانا پوشانده می‌گردد تا ردیف‌های مسی بین لایه‌های مختلف را به هم متصل کند. ویاهای معمولی از سطح بالایی تا سطح پایینی برد امتداد دارند و تمام لایه‌ها را به هم متصل می‌کنند. با این حال، با افزایش روند کوچک‌سازی ابزارها، انواع پیشرفته‌تری از ویاها—مانند ویاهای کور، ویاهای دفن‌شده و میکروویاها—برای بسته‌بندی فشرده‌تر و بهبود صحت سیگنال توسعه یافته‌اند.

علت بروز مشکلات در سوراخ‌ها چیست؟

نیازهای دیجیتال مدرن — ضخامت بالاتر ورودی/خروجی، بسترهای BGA با فاصلهٔ بسیار کم و لایه‌های دقیق‌تر — توسعه‌دهندگان را وادار می‌کند تا از ویاهای سادهٔ عبوری فراتر روند. جستجوی دستگاه‌های کوچک‌تر، نازک‌تر و سریع‌تر، گذار به ویاهای ریز و پشته‌های HDI را آغاز کرد؛ جایی که هر میلی‌متر مربع اهمیت دارد و هر اتصال بر مدیریت حرارتی، پایداری سیگنال و قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر می‌گذارد.

انواع ویاهای ریز در برد مدار چاپی

ویاهای کور در برد مدار چاپی

via های کور  از یک لایهٔ خارجی تا چند لایهٔ داخلی حفاری می‌شوند، اما به‌طور کامل از برد مدار چاپی عبور نمی‌کنند. این ویاها در HDI PCBs  برای اتصال اجزای متراکم سطحی به مسیرهای داخلی بدون اشغال فضای ارزشمند برد بسیار حیاتی هستند.

مزایای ویاهای کور:

عملکرد فضایی: حفظ فضای لایه‌های داخلی برای مسیریابی با تراکم بالا.

امنیت RF/سیگنال: کاهش طول ساقه‌ها (stubs) که عملکرد بهتری را در فرکانس‌های بالا فراهم می‌کند.

بازدهی تولید: کاهش خطر خم‌شدن و جابه‌جایی لایه‌ها در طول فرآیند لامیناسیون.

کاربردها:  سوراخ‌های کور در تلفن‌های همراه، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها و هر نوع دستگاهی که از قطعات با گام ریز و عناصر فشرده استفاده می‌کند، رایج‌اند.

سوراخ‌های پنهان برد مدار چاپی

سوراخ‌های غافلگیرکننده  لایه‌های داخلی برد مدار چاپی را به هم متصل می‌کنند اما نه  به سطوح خارجی دسترسی ندارند. این سوراخ‌ها کاملاً درون صفحه جاسازی شده‌اند.

مزایا و موارد استفاده:

اجازه می‌دهد اتصالات پیچیده بین لایه‌ها بدون تأثیر بر سطح برد ایجاد شود.

امکان ایجاد تعداد بیشتری کانال انتقال برای BGAهای با تعداد پین بالا را فراهم می‌کند.

نکات ساخت:  سوراخ‌های پنهان نیازمند عملیات لامینیت چندگانه هستند که پیچیدگی و زمان تولید را افزایش می‌دهند. ثبت دقیق و آگاهانه برای جلوگیری از خطاهای عدم تراز شدن ضروری است.

میکروویاها: ساختار HDI

میکروویاها  ویاهای کوچکی هستند که با لیزر حفاری شده‌اند و معمولاً اندازه‌ای بین ۸۰ تا ۱۰۰ میکرون (۰٫۰۰۳ تا ۰٫۰۰۶ اینچ یا μ ۶ میل) دارند. ≤ این ویاها معمولاً تنها لایه‌های نزدیک به هم را به هم متصل می‌کنند— ویژگی برجسته‌ای برای فرآیندهای ساخت لایه‌به‌لایه در تخته‌های HDI.

حقایق فنی:

نسبت عمق به قطر: ≤ ۰٫۷۵ به ۱ (عمق به قطر)؛ طبق استاندارد IPC-T-50M، ≤ در صورت استفاده از ≤ ۶ میل، این نسبت ۱ به ۱ است.

حفاری با لیزر: امکان قرارگیری دقیق، ساخت، و انباشته یا شناور کردن میکروویاها را فراهم می‌کند.

سوراخ‌های پر و مهرشده: معمولاً با مس پر می‌شوند تا استحکام لازم را داشته باشند؛ اگر از آن‌ها به‌عنوان صفحه‌ی لحیم‌کاری (سوراخ در صفحه‌ی لحیم) استفاده شود، «پوشیده» در نظر گرفته می‌شوند.

سوراخ‌های ریز انباشته در مقابل سوراخ‌های ریز پراکنده

سوراخ‌های ریز انباشته  در راستای عمودی هم‌تراز هستند و اتصال را در سراسر لایه‌های انباشته فراهم می‌کنند. میکروویاهای زیگزاگی  در هر لایه متوازن قرار دارند و با رشته‌های کوتاهی بین خود ارتباط برقرار می‌کنند.

IPC-2226  انواع ساختارهای لایه‌بندی، استانداردهای پر‌شده/پوشیده‌شده و هندسه میکروویاها را برای هر دو سبک تعریف می‌کند.

سایر انواع قابل توجه ویا.

میکروویاهای پر‌شده و پوشیده‌شده: برای سبک‌های ویا در پد، به استحکام و هم‌سطح‌بودن توجه کنید.

ویاهای از قلم‌افتاده: لایه‌های غیرمجاور را به هم متصل می‌کنند و از میان چند لایه دیگر عبور می‌کنند.

سوراخ عبوری (PTH): برای اتصال‌دهنده‌ها و کارایی مکانیکی.

کارکرد میکروویاها در طراحی PCBهای HDI

اتصال میانی با چگالی بالا (HDI)  این فناوری این ایده را تقویت کرده که هر جزء و مسیر باید در فضای بسیار کوچک‌ترین عملکرد بهینه را فراهم کند. میکروویاها  میکروویاها نقش اصلی را ایفا می‌کنند و امکان می‌دهند توسعه‌دهندگان از محدودیت‌های ویاهای عبوری معمولی فراتر روند و چگالی مداری استثنایی ایجاد کنند.

انواع ساختارهای لایه‌بندی HDI (IPC-2226)

دلیل اهمیت میکروویاها برای HDI

کوچک‌سازی: انتقال سیگنال‌ها از اجزای با فاصلهٔ بسیار ریز (فاصلهٔ کمتر از ۰٫۸ میلی‌متر) در ابعاد کوچک.

Intégrité des signaux: میکروویاهای کوتاه‌تر و سوراخ‌شده با لیزر، القای کمتری دارند و ظرفیت خازنی نامطلوب کمتری ایجاد می‌کنند؛ که این ویژگی برای طراحی‌های DDR، RF و پرسرعت ضروری است.

مدیریت حرارت:  میکروویاهای افقی گرما را به‌صورت عمودی هدایت می‌کنند و امکان استراتژی‌های هوشمند پراکندگی گرما را فراهم می‌سازند. —اغلب به‌عنوان ویاهای حرارتی زیر آی‌سی‌های تولیدکننده گرما استفاده می‌شوند.

کاهش تداخل سیگنالی:  میکروویاهای پرمسطح‌شده با مس و به‌درستی هم‌ترازشده، جفت‌شدگی ناخواسته بین سیگنال‌های مجاور را کاهش می‌دهند.

در فناوری اچ‌دی‌آی، میکروویا ابزار جراحی شماست —دقیق، قابل‌اطمینان و ضروری برای خروجی سیگنال با سرعت بالا و تراکم بالا،" می‌گوید یک متخصص طراحی اچ‌دی‌آی.

میکروویاها چگونه ساخته می‌شوند؟ ساخت و تولید

مراحل ساخت

• آماده‌سازی زیرلایه: آماده‌سازی ماده دی‌الکتریک با کیفیت بالا و قابلیت سوراخ‌کاری با لیزر (مانند ایزولا FR408HR، FR370HR، نلکو N7000-2HT یا فیلم‌های ساخت ABF) با شیشه پهن/صاف (سبک‌های ۱۰۳۵ و ۱۰۶۷).
• فرآیند سوراخ‌کاری با لیزر:

پیش‌از حفاری: بررسی لایه‌بندی، علامت‌گذاری پدهای هدف/گیرنده و اطمینان از ثبت دقیق

حفاری با لیزر: استفاده از لیزر فرابنفش یا CO2 برای ≤سوراخ‌های ۶ میل؛ کنترل دقیق برای شیب و نمایان‌سازی پدهای گیرنده

پس‌از حفاری: پاک‌سازی با ابلیشن، ارزیابی کیفیت سوراخ‌ها و بررسی وجود بقایای رزین یا ذرات شیشه‌ای

• برداشتن لایه‌ی رزینی: حذف رزین و شیشه‌ی باقی‌مانده در بدنه‌ی ویا پس از ابلیشن لیزری، به‌منظور تضمین چسبندگی مناسب مس
• فلزدهی (پوشش‌دهی مس):

مس بدون جریان به‌عنوان لایه‌ی اولیه

پوشش‌دهی الکترولیتی مس (هم‌شکل یا پالسی) برای پرکردن کامل —به‌ویژه برای میکروویاهای قرارگرفته درون پد. افزودنی‌ها تشکیل حفره را کاهش می‌دهند

میکروویاهای پر‌شده و درپوش‌دار تا سطح صاف شدن (گاهی با درپوش مسی برای قابلیت لحیم‌پذیری) پوشش داده می‌شوند

• کنترل کیفیت:

برش عرضی، آزمون اچ‌کردن ریز‌ساختار برای تشخیص حفره‌ها، مشکلات چسبندگی و یکنواختی ضخامت مس.

ساخت نمونه‌ی آزمایشی D به‌موجب پیوست B استاندارد IPC-2221 برای آزمون قابلیت اطمینان.

متغیرهای کلیدی تولید

نسبت ابعاد میکروویا:  بر اساس IPC-T-50M ، نسبت ابعاد (عمق به قطر) نباید از ۰٫۷۵:۱ بیشتر شود —یا ۱:۱ برای ویاها ≤۶ میل —تا از پوشش‌دهی قابل اعتماد مس و اجتناب از دیواره‌های نازک یا حفره‌های مس در بخش پایینی اطمینان حاصل شود. نسبت‌های ابعاد بالا خطر پرنشدن ناقص مس، کاهش قابلیت اطمینان یا ایجاد حفره‌های مس را افزایش می‌دهند، به‌ویژه در طول تغییرات دمایی هنگام مونتاژ.  

تحمل ثبت‌نام:  ترازبندی مناسب ( ±2–۴ میل) بین سوراخ حفرشده با لیزر و پد جذب/هدف امری حیاتی است. ناهماهنگی در ثبت‌نام می‌تواند منجر به جدایی رابط، مدار باز، عیوب پنهان یا افزایش خطر شکست‌های ناشی از ذوب مجدد شود.  

قطر پد جذب: پد جذب باید ≥۸۰ درصد قطر میکروویا باشد، همان‌طور که در بهترین راهنمایی‌های طراحی میکروویا مشخص شده است. این نسبت اتصال قوی مس را تضمین می‌کند و خطر ترک‌های گوشه‌ای یا جداشدن پد را در دوره‌های تغییر دمایی یا تنش مکانیکی کاهش می‌دهد.

فاصله ماسک لحیم: گسترش صفر ماسک لحیم  در اطراف میکروویاها، به‌ویژه در تخته‌های HDI، توصیه می‌شود تا خطر همپوشانی یا ناهماهنگی ماسک را به حداقل برساند که ممکن است مقاومت و بازده را تحت تأثیر قرار دهد.

لایه‌بندی متوالی چرخه‌های متعدد لامینیت —برای ویاهای دفن‌شده، ویاهای ریز انباشته یا ویاهای ریز تنظیم‌شده از نظر حیاتی است —این موارد خطر اضافی‌ای برای عدم تطابق انبساط محور Z (ضریب انبساط حرارتی) و تمرکز تنش ایجاد می‌کنند. پرپرگ‌هایی با پایداری ابعادی بالا و قابلیت سوراخ‌کاری با لیزر یا فیلم ساخت‌شده اِجینوموتو (ABF) ترجیح داده می‌شوند تا این مسائل کنترل شوند.  

پرکردن ویاهای ریز با مس در مقابل ویاهای ریز خالی

میکروویاهاي پر شده و مهر و موم شده با مس  برای برد‌های با قابلیت اطمینان بالا ضروری هستند، به‌ویژه هنگامی که به‌عنوان ویا در داخل پد برای BGAها یا CSPهای با فاصله‌ی بسیار کم استفاده می‌شوند یا هنگامی که میکروویاها را برای دستیابی به بیشترین تراکم عمودی روی هم قرار می‌دهند.

طراحی میکروویاهای قابل اطمینان: راهنمایی‌ها، نقص‌ها و آزمون‌ها

قابلیت اطمینان میکروویاها  برای الکترونیک‌های حیاتی از اهمیت بالایی برخوردار است. تلاقی طراحی، مواد، ساخت و بازرسی، معیار موفقیت را تعیین می‌کند. در اینجا آنچه هر طراح و سازنده‌ای باید بداند آمده است.

مکانیزم‌های اصلی شکست میکروویا

ترک‌های بدنه: معمولاً در انتقالات تیز فیلت یا جایی که نسبت ارتفاع به عرض بیش از حد بالا است، آغاز می‌شوند.

ترک‌های گوشه (رابطه پد گیرنده با پد هدف) : مربوط به گسترش در جهت محور Z (ناهماهنگی ضریب انبساط حرارتی) در حین رفلو.

کنده‌شدن پد هدف : زمانی رخ می‌دهد که اندازه پد خیلی کوچک باشد یا چسبندگی ضعیف باشد.

عدم تراز دقیق لایه‌ها : یا بین سوراخ و پد، یا بین لایه‌ها؛ در میکروویاهای انباشته بسیار حیاتی است.

حفره‌های مسی : پوشش‌دهی ضعیف، افزودنی‌های معیوب یا گاز به دام افتاده در حین پرکردن.

میکروویاهای نهفته («باز») بالاتر از دمای انتقال شیشه‌ای (Tg)، انتقال‌های شیشه‌ای ممکن است به ترمیم خودکار میکروترک‌ها اجازه دهند؛ بنابراین نقص‌ها در آزمون‌های دمای اتاق پنهان می‌شوند، اما در شرایط واقعی ظاهر می‌گردند.

شش نکته برای طراحی مطمئن میکروویا

• انتخاب دی‌الکتریک سازگان‌پذیر با حفاری لیزری: شیشه پخش‌شده/شیشه تخت (مانند ۱۰۳۵، ۱۰۶۷، ۱۰۸۶)؛ سیستم‌های رزینی مانند Isola FR408HR و فیلم‌های ساخت‌شده ABF.
• رعایت نسبت ابعاد و الزامات پد طبق استاندارد IPC-T-50M: ≤نسبت ترجیحی ۰٫۷۵ به ۱؛ قطر پد ≥۸۰٪ قطر میکروویا.
• در صورت امکان، میکروویاهای پله‌ای را جایگزین میکروویاهای انباشته کنید: این کار تنش و خطر ایجاد حفره یا ترک را کاهش می‌دهد؛ فاصله جابجایی پله‌ای باید بیشتر از ۰٫۸ میلی‌متر باشد (در ابعاد بسیار کوچک).
• انتخاب پیکربندی لایه‌بندی مناسب طبق استاندارد IPC-2226: نوع I: میکروویای کور + میکروویای سطحی؛ نوع II: میکروویای کور، مدفون و سطحی؛ نوع III: چندین لایه ساخت‌شده + میکروویاهای انباشته یا پله‌ای.
• پیشرفت روکش فلزی (سولدر ماسک): هدف، عدم وجود فاصله (صفر میل) است.
• حفظ قرارگیری/مسیریابی کوپن D در سطح صفحه: برای غربالگری پس از ساخت لازم است.

قالب‌بندی با دوام، دیدگاه «بازرسی هنگام ایجاد» را ادغام می‌کند — میکروویاهای معتبر از ترتیب لایه‌بندی مناسب محصول آغاز شده و با آزمون کوپن D قابل ردیابی به پایان می‌رسند. — مدیر کیفیت بالای HDI، مدارهای جهانی.

روش‌های غربالگری میکروویا (IPC-TM-650)

جنبه‌های منفی و مزایای برد مدار چاپی میکروویا

مزایای قابل توجه

کوچک‌سازی بی‌نظیر: امکان استفاده از پشته‌های HDI چندلایه با تراکم بسیار بالاتری از ورودی‌وخروجی در سطح کوچک.

افزایش وفاداری سیگنال: میکروسوراخ‌های ایجادشده با لیزر، طول انتهای آویزان (stub) و پدیده‌های نامطلوب الکتریکی (parasitics) را کاهش می‌دهند؛ که برای مسیریابی پرسرعت و کم‌تلافی (مانند DDR، RF و SerDes) حیاتی است.

مدیریت حرارتی: مسیرهای انتقال حرارت عمودی قابل‌اطمینان؛ که در طرح‌های پرچگالی حرارتی (مانند مدارهای تغذیه، CPU و FPGA) اهمیت فراوانی دارد.

انعطاف‌پذیری در طراحی: پشتیبانی از ساختارهای سوراخ‌های انباشته، جابه‌جاشده و ردنشده، و همچنین اجرای پیچیده‌ی BGA.

سازگان با مونتاژ (در صورت پرکردن یا درپوش‌گذاری): وفاداری لحیم‌کاری برای BGA و CSP با گام بسیار ریز با بهره‌گیری از فناوری via-in-pad.

معایب پنهان

قیمت: اکتشاف لیزری، پرکردن/پوشش مسی، لامینیت کردن متوالی و چرخه‌های ارزیابی انباشته می‌شوند. پیچیدگی تولید: چندین عملیات لامینیت، هدایت کوپن D، رویه‌های ارزیابی بسیار دقیق. خطر افت بازگشت: مس نازک، ویاهای نامتعادل، مشکلات عدم آشکارسازی در صورت کنترل ضعیف فرآیند. قابلیت اطمینان حرارتی-مکانیکی: رابط کاربری بیشتر = محل‌های خطرناک‌تر (شکاف‌های ناشی از عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی).

مطالعات نمونه: جایی که میکروویاها به سبک‌های نسل بعدی امکان‌پذیر می‌سازند.

شرایط ۱: برد سیستم تلفن همراه و تبلت

مشکل: برای برنامه‌ریزی بسته‌های SoC با تعداد بالای پین (مثلاً BGAs با گام ۰٫۴ میلی‌متر)، ویاهای معمولی از طریق صفحه مساحت زیادی از برد را اشغال می‌کنند؛ که برای تلفن‌های نازک امروزی امکان‌پذیر نیست.

راه‌حل: روش‌های PCB HDI با میکروویا  (پیکربندی‌های نوع II/III، عمدتاً میکروویاهای پرشده/پوشیده‌شده و نامنظم) امکان پنهان‌سازی مستقیم حلقه‌های BGA را فراهم کرد—که باعث بهبود کارایی الکتریکی، کاهش EMI و امکان ساخت PCBهای چندکاره با ضخامت کمتر از ۱ میلی‌متر می‌شود.

وضعیت 2: ECU اتومبیل (دسته کنترل الکترونیکی)

نياز: صداقت بالا در -40 سخت ° C تا 125 ° درمان C

جایگزین:

پر شده و فوق میکروویا در یک ساختار HDI (نوع III) با تعجب، دوقلو در قالب های جمع شده.

غربالگری گسترده D-coupon و شوک حرارتی ((به هر IPC-TM-650).

نتیجه نهایی:  < 0.5٪ کاهش سرعت کوتاه منطقه؛ دوام در طول دوچرخه سواری حرارتی شدید و رزونانس.

سناریو 3: سخت افزار شبکه ی با سرعت بالا

تاریخچه: BGA FPGAs با سرعت بالا، SerDes

مزیت مخفی:

میکروویاهای نامنظم، پر و مهره‌شده در ویا-این-پد؛ امکان ایجاد نمودارهای چشمی قابل‌اعتماد با سرعت بیش از ۳۰ گیگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند و افت بازگشتی را به حداقل می‌رساند (نسبت موج ایستا کمتر از ۱٫۲:۱).

افزایش انعطاف‌پذیری در مسیریابی، کاهش تداخل متقابل و بهبود چشمگیر در دفع گرما.

نمونه‌های ترکیب‌بندی صفحات مدار چاپی HDI و میکروویا.

برای درک بهتر اینکه چگونه ترکیب‌بندی‌های HDI و چارچوب‌های میکروویا به شکل‌گیری نسل بعدی صفحات مدار چاپی کمک می‌کنند، این تنظیمات لایه‌ها را در نظر بگیرید:

پرسش‌های رایج

در ادامه برخی از پرسش‌های متداول درباره قابلیت اطمینان سوراخ‌های ریز و برد‌های مدار چاپی با تراکم بالا آورده شده است:

پرسش: عامل اصلی شکست‌های رایج میکروویا در حین فرآیند رفلو چیست؟  

پاسخ: سیستم‌های اصلی عبارتند از انبساط محور Z (نابرابری ضریب انبساط حرارتی)، اتصال ضعیف در رابط پد جذب‌کننده و پد هدف، و نواحی مسی یا پرکردن ناکافی. میکروویاهای انباشته، در صورت داشتن نسبت عمق به قطر بیش از حد یا پرکردن نامناسب، به‌ویژه در معرض خطر هستند.

پرسش: آیا استفاده از میکروویاهای فشرده‌شده و درپوش‌دار، قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد؟  

پاسخ: بله. میکروویاهای پر‌شده و درپوش‌دار برای کاربردهای ویا-این-پد، تنظیمات بارگذاری‌شده و خروجی‌های BGA ضروری هستند. این نوع ویاها از جذب لحیم توسط ویا، فروپاشی پد و ترک‌های ناشی از چرخه‌های حرارتی جلوگیری می‌کنند.

پرسش: نسبت عمق به قطر مناسب برای میکروویا در PCBهای HDI چقدر است؟  پاسخ:  

پاسخ: مطابق با استانداردهای IPC-2226 و IPC-T-50M: ≤ ۰٫۷۵:۱ برای بهترین قابلیت اطمینان، و ۱:۱ فقط برای میکروویاهای ۶ میلی‌اینچی. ≤ نسبت‌های بالاتر عمق به قطر احتمال ایجاد فاصله‌ها و تمرکز تنش و اضطراب را افزایش می‌دهند.

پرسش: قابلیت اطمینان میکروویا چگونه ارزیابی می‌شود؟

الف: استفاده از ردیابی مقاومت کوپن‌های D در طول بازتولید شبیه‌سازی‌شده (IPC-TM-650 2.6.27)، سیکل‌زنی شوک حرارتی (۵۵- درجه سانتی‌گراد، مطابق IPC-TM-650 2.6.7.2)، تحلیل میکروبرشی یا HATS (شوک حرارتی واقعاً شتاب‌دار). ° °C تا ۲۱۰+ ° ب: مطابق IPC-TM-650 2.6.7.2، تحلیل میکروبرشی یا HATS (شوک حرارتی واقعاً شتاب‌دار).

پرسش: راهنمایی‌های طراحی پشته‌بندی میکروویا به‌طور خاص چگونه بر کارایی پایدار تأثیر می‌گذارند؟  

پاسخ: پشته‌بندی‌های نامنظم توزیع گرما و تنش را بسیار بهتر انجام می‌دهند؛ ویاهای انباشته همیشه باید پر یا مهر و موم شوند. فاصله‌گذاری و درصدهای پد و ویا برای جلوگیری از جداشدن رابط کاربری یا عیوب پنهان اهمیت دارند.

پرسش: معیارهای IPC برای PCBهای میکروویا چیست؟

پاسخ: عمدتاً IPC-2226 (پشته‌بندی HDI و سبک ویا)، IPC-2221 (کوپن و آزمون)، IPC-T-50M (تعریف‌ها)، IPC-TM-650 2.6.27 و 2.6.7.2 (آزمون و شوک حرارتی).

پرسش: آیا میکروویاها برای مدیریت توان و حرارت مناسب هستند؟  

پاسخ: بله، میکروویاهای پر از مس معمولاً به‌عنوان ویاهای حرارتی عمودی زیر QFNها، BGAها و دستگاه‌های توان برای بهبود پراکندگی حرارتی استفاده می‌شوند.