Der Miniaturisierungstrend – komplexere Technik, die auf einer kleineren Fläche Platz finden muss – betrifft nicht nur das elektronische Produkt, sondern auch die Leiterplatte selbst. Solche Anforderungen treiben den Bedarf an fortschrittlicheren Leiterplatten und die Verwendung von Microvias voran.
Was ist ein Microvia?
Gemäß der neuen Definition laut IPC-T-50M handelt es sich bei einem Microvia um eine Blindviastruktur mit einem maximalen Aspekt Ratio von 1:1, die an einem Zielpad mit einer Gesamttiefe von max. 0,25 mm endet, gemessen von der Anschlusspadfolie der Struktur bis zum Zielpad.
Die IPC-6012 definiert auch den Aufbau eines Microvias.
- Das Microvia ist eine Blindstruktur mit einem maximalen Aspektverhältnis von 1:1 zwischen Lochdurchmesser und -tiefe und einer Gesamttiefe von nicht mehr als 0,25 mm, gemessen von der Oberfläche bis zum Zielpad oder der -Ebene.
- Typischerweise geht NCAB von einer dielektrischen Dicke zwischen Oberfläche und Referenzpad von 60 – 80 µm aus.
- Die Durchmesserabmessungen von Microvias liegen im Bereich von 80-100 Mikron. Das typische RATIO liegt zwischen 0,6:1 bis 1:1, ideal 0,8:1
Warum sind Microvias wichtig?
Elektronikprodukte werden immer komplexer und diese Zunahme der Dichte bedeutet, dass wir sowohl in Bezug auf das Elektronikprodukt als auch auf die Leiterplatte selbst vor Herausforderungen der Miniaturisierung stehen – und das bei gleichzeitiger Erhöhung der Funktionalität.
Wir sehen kleinere Komponenten und kleinere Merkmale, und dies zusammen mit der schrumpfenden Fläche bedeutet, dass die höhere Dichte der Leiterplatte feinere Leiterbahnen und -abstände und eine zunehmende Anzahl von Verbindungen erfordert.
Das Ergebnis ist, dass wir eine zunehmende Anzahl von Bohrungen mit immer kleineren Durchmessern haben, aber die Dichte herkömmliche durchkontaktierte Bohrungen nicht mehr erlaubt. Solche Anforderungen treiben den Bedarf an Microvias voran – lasergebohrte Löcher, die kleinere mechanisch gebohrte Löcher sind und ausgewählte Lagen (z. B. 1-2) verbinden, anstatt durch alle Lagen zu gehen und sie zu verbinden.
HDI-Strukturen
Die IPC-2226 definiert die HDI-Strukturen in drei Typen, wie in den folgenden Bildern zu sehen ist.
Typ-1-Strukturen
Sie enthalten nur eine einzelne Microvia-Lage auf einer oder beiden Seiten des Kerns. Es können sowohl Microvias als auch Durchgangsbohrungen für die Verbindungen verwendet sein. Wichtig ist, das Aspect Ratio von 0,8: 1 für die Microvia einzuhalten. Diese Struktur verwendet NUR Sacklöcher (Blind Vias), KEINE vergrabenen Löchern (Burried Vias).
Typ-2-Strukturen
Sind ähnlich zu Typ 1 und enthalten ebenfalls nur eine einzige Microvia-Lage auf einer oder beiden Seiten des Kerns. Es können sowohl Microvias als auch Durchgangsbohrungen für die Verbindungen verwendet sein. Im Gegensatz zu Typ 1 verwenden diese Strukturen auch vergrabene Löcher.
Typ-3-Strukturen
Sie sind die komplexesten und anspruchsvollsten für Fabriken, und enthalten MINDESTENS zwei Schichten Microvia auf einer oder beiden Seiten des Kerns. Auch Typ 2 verwendet neben Blind- und Buried Vias auch Durchgangslöcher.
Designrichtlinien für Microvias
Nachfolgend finden Sie Auszüge aus unseren HDI-Designrichtlinien, die einige Details für Strukturen des Typs I, II und III zeigen. Bei Typ-III-Konstruktionen ist als wichtiger Punkt zu beachten, dass stacked (gestapelt, direkt übereinander) Strukturen auf 2 Microvia Lagen begrenzt sein sollten und, soweit möglich, dass stacked Microvias auf Buried Vias vermieden werden sollten.
| Merkmale (Dimensionen um) | EMPFOHLEN | HERAUSFORDERND | |
| A | Microvia – Größe/Durchmesser | 100 | 80 |
| B | Anschluss pad | 325 (class 2) 350 (class 3) | 250* (class 2) 250* (class 3) |
| C | Ziel pad | 300 (class 2) 325 (class 3) | 250* (class 2) 250* (class 3) |
| D | Dielektrikum L1 – L2 Microvia (Dicke) | 60-80 | 60-100 |
| E | Microvia-Mitte bis PTH-Kante | 380 | 300 |
| F | Abstand in Aussenlagen | 100 | 76 |
| G | Abstand in Innenlagen | 100 | 76 |
| H | Microvia zu burried via | 375 | 300 |
| I | burried via zu PTH (Durchgansbohrung) | 450 | 430 |
| J | Abstand – interne Microvia (fremdes Netz) | 425 | 325* |
| K | Abstand – äußere Microvia (fremdes Netz) | 525 (mit Lötstoppmaske) 425 (ohne Lötstoppmaske) | 325* |
| L | Abstand – staggered Microvia | 400 | 225 |
| M | Dielektrikum für interne Microvia (Dicke) | 60-80 | 60-100 |
| N | burried via zu burried via | 450 | 350* |
| O | burried via – Größe/Durchmesser | 250 | 150 |
| P | Microvia zu Microvia | 300 | 220 |
| (Zielpad zu burried via) | Buried via + 250 | Buried via + 250* | |
| Q | Skip via microvia Größe/Durchmesser | 300 | 200 |
| R | Skip via Anschluss pad | 500 (via + 200) | 400 (via + 200) |
| S | Skip via Ziel pad | 600 (via + 300) | 500 (via + 300) |
| T | Dielektrikum L1-L3 skip via | 200 | 160 |
| U | Skip via zu Kupfer auf L2 | 250 | 150 |
* Für Aufbauten, die enger als der angegebene Wert sind, wenden Sie sich bitte an Ihren lokalen technischen NCAB-Kontakt, um spezielle Projekte von Fall zu Fall zu besprechen.
Stacked oder staggered Microvia-Aufbauten?
Obwohl wir weiterhin sowohl stacked als auch staggered (gestapelt, versetzt übereinander) Designs sehen (siehe Abbildung unten), wurde ein IPC-Testkomitee eingerichtet, um die Zuverlässigkeit von stacked Microvias für Hochleistungsprodukte zu untersuchen.
Im Laufe des letzten Jahres wurden Ausfälle nach der Herstellung gemeldet und die Probleme scheinen sich am Boden eines Microvias und der metallurgischen Verbindung eines anderen Vias oder Kupferschicht zu manifestieren. Es ist bekannt, dass dieser Trend bei komplexen stacked Microvias zu beobachten ist, aber nicht bei staggered Vias.
Die bisher gesammelten Daten scheinen darauf hinzudeuten, dass stacked Microvias aus 3 oder mehr Microvia-Lagen viel wahrscheinlicher ausfallen als staggered Via-Strukturen. Es bleibt darauf hinzuweisen, dass die Zahlen in Bezug auf den prozentualen Ausfall niedrig sind, es aber im Vergleich zu ähnlichen Ausfallraten bei staggered Microvias einen deutlichen Unterschied gibt.
Die Faustregel oder Empfehlung zum derzeitigem Zeitpunkt scheint zu sein, dass die stacked Strukturen auf 2 Microvia-Lagen beschränkt sein sollten. Außerdem sollte nach Möglichkeit vermieden werden, diese auf einem Burried Via zu stapeln. Wenn das Design eine dritte Microvia-Schicht erfordert, muss diese dritte Schicht vom 2-Microvia-Stapel weggeführt und als versetztes Design ausgeführt werden.