La tendance à la miniaturisation – une technologie plus complexe qui doit s’adapter à une surface plus petite – affecte non seulement le produit électronique, mais aussi le circuit imprimé lui-même. De telles demandes engendrent un besoin en circuits imprimés plus denses et l’utilisation de microvias.
Qu’est-ce-qu’un microvia ?
Selon la nouvelle définition fournie par l’IPC-T-50M, un microvia est un trou borgne dont le rapport hauteur/largeur est de maximum 1:1, se terminant sur une plage de cuivre et dont la profondeur totale ne dépasse pas 0,25 mm (mesurée entre le feuillard de cuivre de la plage supérieure et la plage cible).
L’IPC-6012 définit également la structure d’un microvia:
- Un microvia est un trou borgne dont le rapport hauteur/largeur est de maximum 1:1, se terminant sur une plage de cuivre et dont la profondeur totale ne dépasse pas 0,25 mm (mesurée entre le feuillard de cuivre de la plage supérieure et la plage cible).
- En règle générale, NCAB considère que l’épaisseur diélectrique entre la surface et le pad de référence est de 60 à 80 µm.
- Les dimensions du diamètre des microvias sont comprises entre 80 et 100 microns. Le ratio standard est compris entre 0,6 : 1 et 1 : 1, quand le ratio idéal est compris entre 0,8 : 1.
Pourquoi les microvias sont importants ?
Les produits électroniques deviennent de plus en plus complexes. Cette augmentation de la densité signifie que nous sommes confrontés à des défis de miniaturisation à la fois en termes de produits électroniques et de circuits imprimés, tout en augmentant la fonctionnalité.
Nous avons affaire à des composants et des fonctionnalités de plus en plus petits. Ceux-ci, combinés à la diminution de l’espace, augmentent la densité de la carte électronique qui nécessite des pistes et des isolements plus fins ainsi qu’un nombre croissant d’interconnexions.
Cela engendre un nombre croissant de trous avec des diamètres de plus en plus petits, où la densité ne peut plus permettre des trous traversants métallisés traditionnels. De telles demandes entraînent le besoin de microvias – des trous percés au laser ou mécaniquement – qui connectent des couches sélectionnées (par exemple 1-2) au lieu de traverser et de connecter toutes les couches.
Les structures HDI
L’IPC-2226 définit les structures HDI par type.
Structures de type 1
Elles comptent un seul niveau de microvia sur un ou sur les deux côtés du core. On utilise à la fois des microvias et des trous traversants pour l’interconnexion. Il est important de garder le rapport 0,8:1 pour le microvia. Cette structure utilise uniquement des via borgnes, aucun via enterré.
Structures de type 2
Ces structures sont similaires à celles de type 1 dans la mesure où elles ne contiennent qu’un seul niveau de microvia sur un ou sur les deux côtés du core. Ces structures utilisent à la fois des microvias et des trous traversants pour l’interconnexion mais, contrairement au type 1, ces structures utilisent également des trous enterrés.
Structures de type 3
Ces structures sont les plus complexes et les plus exigeantes pour les usines. Elles contiennent au moins deux niveaux de microvia sur un ou les deux côtés du core. Les structures de type 3, contrairement à celles de type 2, utilisent des trous traversants mais aussi des vias borgnes et enterrés.
Outils de conceptions pour les microvias
Vous trouverez ci-dessous des extraits de nos règles de conception concernant la technologie HDI et montrant quelques détails pour les constructions de type I, II et III. Cependant, un point important à noter concernant la construction de type III est que les structures empilées doivent être limitées à 2 niveaux de microvias et, dans la mesure du possible, éviter l’empilement sur des trous enterrés.
| Caractéristiques (dimensions um) | RECOMMANDÉ | AVANCÉ | |
| A | Diamètre du microvia | 100 | 80 |
| B | Diamètre de la pastille supérieure | 325 (class 2) 350 (class 3) | 250* (class 2) 250* (class 3) |
| C | Diamètre de la pastille inférieure | 300 (class 2) 325 (class 3) | 250* (class 2) 250* (class 3) |
| D | Épaisseur du diélectrique L1 – L2 (microvia) | 60-80 | 60-100 |
| E | Distance entre le centre du microvia et le via enterré | 380 | 300 |
| F | Isolement couches externes | 100 | 76 |
| G | Isolement couches internes | 100 | 76 |
| H | Distance entre le centre du microvia et le via enterré | 375 | 300 |
| I | Distance entre le via enterré et le via traversant | 450 | 430 |
| J | Pas –microvia en interne (nets différents) | 425 | 325* |
| K | Pas –microvia en externe (nets différents) | 525 (avec vernis épargne) 425 (sans vernis épargne) | 325* |
| L | Pas –microvia décalés | 400 | 225 |
| M | Épaisseur du diélectrique | 60-80 | 60-100 |
| N | Distance entre les vias enterrés | 450 | 350* |
| O | Diamètre du via enterré | 250 | 150 |
| P | Distance entre les microvias | 300 | 220 |
| Diamètre de la pastille supérieure (via enterré) | Buried via + 250 | Buried via + 250* | |
| Q | Diamètre du skip via | 300 | 200 |
| R | Diamètre de la pastille supérieure du skip via | 500 (via + 200) | 400 (via + 200) |
| S | Diamètre de la pastille inferieure du skip via | 600 (via + 300) | 500 (via + 300) |
| T | Épaisseur du diélectrique L1-L3 skip via | 200 | 160 |
| U | Distance entre le skip via et le cuivre | 250 | 150 |
* Pour un design avec des paramètres différents des valeurs indiquées, veuillez consulter votre interlocuteur NCAB afin de discuter de projets spécifiques au cas par cas.
Constructions microvias empilées ou décalées ?
Bien que nous continuions à voir des conceptions empilées et décalées (voir l’image ci-dessous), un comité de test IPC a été créé pour examiner la fiabilité des microvias empilés pour les circuits imprimés HDI.
Des défauts ont été signalés au cours de l’année passée et les problèmes semblent se manifester entre le bas d’un microvia et la jonction d’un autre via ou d’une couche de cuivre. Ce que l’on sait, c’est que cette tendance est observée dans les microvias empilés mais pas dans les vias décalés.
Les données rassemblées jusqu’à présent semblent suggérer que les microvias empilés sur 3 niveaux ou plus, sont plus susceptibles de connaître une défaillance qui s’échelonne via les structures.
Désormais la règle empirique est que les structures empilées doivent être limitées à 2 niveaux de microvias et, dans la mesure du possible, éviter de les empiler sur un via enterré. Si la conception nécessite un troisième niveau de microvias, celui-ci doit être éloigné et décalé des 2 microvias empilés.