اگر با عرض نهایی مسیر، فاصله، ضخامت مس و هم‌ترازی قابل دستیابی در یک فرایند کاهشی عملی نمی‌توان مسیرکشی طرح را اجرا کرد، بررسی mSAP با سازنده ارزشمند است. این بررسی جایگزین ارزیابی کامل ساختار لایه‌ای نیست: تأمین‌کننده باید هندسه و تلرانس‌ها را برای دی‌الکتریک، ساختار مسی، طراحی ویا و کاربرد مشخص شما تأیید کند.
در زیرلایه پکیج IC، موضوع فراتر از خطوط ظریف است. ساختار باید از رابط‌های پکیج پشتیبانی کند و شواهد لازم برای احراز صلاحیت پکیج را فراهم آورد. یک PCB شبه‌زیرلایه ممکن است به کنترل مسیرکشی به همان دقت نیاز داشته باشد، اما برای رابط متفاوتی به کار رود؛ در مقابل، یک PCB متعارف ممکن است بدون فرایند نیمه‌افزایشی نیز الزامات خود را برآورده کند. راهنمای مواد و زیرلایه‌های پیشرفته PCB این مرزهای مربوط به مواد و احراز صلاحیت را با جزئیات بیشتری بررسی می‌کند.
از تأمین‌کنندگان احتمالی بپرسید چه ساختاری پیشنهاد می‌کنند، چه هندسه نهایی را می‌توانند کنترل کنند و برای ساختار لایه‌ای واقعی چه شواهدی ارائه می‌دهند.
mSAP چگونه عمل می‌کند
فرایند نیمه‌افزایشی اصلاح‌شده، یا mSAP، خانواده‌ای از فرایندهای الگودهی مس است که معمولاً بر پایه یک لایه مسی نازک انجام می‌شوند. در یک روند ساده‌شده، سازنده:
- کار را با ساختاری دارای یک لایه پایه مسی نازک آغاز می‌کند.
- رزist را اعمال و الگودهی می‌کند تا محل باقی‌ماندن مس مشخص شود.
- در بخش‌های نمایان الگو، مس آبکاری می‌کند.
- رزist را برمی‌دارد.
- با یک اچ فلش نهایی، مس نمایان و ناخواسته بین عوارض را حذف می‌کند.
جزئیات به ساختار و کارخانه بستگی دارد. به‌ویژه، مسی که در اچ نهایی برداشته می‌شود لزوماً فقط به مس پایه اولیه محدود نیست؛ مس رسوب‌داده‌شده نیز ممکن است بخشی از ماده حذف‌شده را تشکیل دهد.
آبکاری فلش و اچ فلش دو عملیات متفاوت‌اند. آبکاری فلش یک لایه نازک مس اضافه می‌کند؛ اچ فلش مس را برمی‌دارد. در درخواست استعلام قیمت (RFQ)، استفاده از واژه «فلش» بدون مشخص‌کردن عملیات می‌تواند یک جزئیات مهم فرایند را مبهم بگذارد.
لایه مسی نازک اولیه مقدار مسی را که پس از آبکاری باید برداشته شود کاهش می‌دهد، هرچند اچ نهایی همچنان بر عوارض نهایی اثر می‌گذارد.
کاهشی، mSAP و SAP خانواده‌های فرایندی هستند
در یک فرایند عمدتاً کاهشی، مس اولیه با حذف مس ناخواسته الگودهی می‌شود. در عوارض ظریف‌تر، پروفیل و فاصله حاصلِ مسیرها به ساختار اولیه و فرایند اچ بستگی دارد.
mSAP یک پایه مسی نازک را با آبکاری مس در الگو و سپس حذف مس نمایان ترکیب می‌کند. فرایند نیمه‌افزایشی، یا SAP، نیز از آبکاری در الگو استفاده می‌کند و ممکن است شامل حذف لایه بذر باشد. مرز میان این نام‌ها یک دستورالعمل جهان‌شمول نیست و حذف لایه بذر به یک خانواده اختصاص ندارد.
مقایسه مفهومی فرایندها، بدون رعایت مقیاس. تشکیل ویا و مراحل دیگر نشان داده نشده‌اند؛ روندهای واقعی و پروفیل‌های نهایی متفاوت‌اند.
بنابراین نام فرایند به‌تنهایی اطلاعات زیر را به طراح نمی‌دهد:
- عرض نهایی مسیر در نقاط موردنظر از پروفیل آن.
- ضخامت نهایی مس و فاصله‌ها.
- هم‌ترازی بین الگو و ویاهای آن یا لایه‌های مجاور.
- توزیع تلرانس یا معیارهای پذیرش.
- مناسب‌بودن یا نبودن ساختار برای کاربرد موردنظر.
از تأمین‌کننده بخواهید ساختار لایه‌ای پیشنهادی را شرح دهد و عوارض نهایی را تأیید کند، به‌جای آنکه این جزئیات را از نام «mSAP» یا «SAP» استنباط کنید.
چرا هندسه نهایی اهمیت دارد
الزام مربوط به خطوط ظریف به‌ندرت فقط به عرض و فاصله اسمی محدود می‌شود. پروفیل مسیر، ضخامت مس و فاصله به یکدیگر وابسته‌اند: فرایندی که در یک ساختار به عرض اسمی می‌رسد، ممکن است در ساختاری دیگر به تلرانس یا هندسه متفاوتی نیاز داشته باشد. هنگام ارزیابی چسبندگی مس و ساختار لایه‌ای نهایی، دی‌الکتریک مورد استفاده و سطح آن نیز اهمیت دارند.
یک مقطع فرضی
فرض کنید در نقشه، عرض نهایی خط 20 µm با تلرانس ±2 µm، اندازه‌گیری‌شده در بالای هادی، مشخص شده است. یک مقطع نماینده، عرض 20 µm را در بالا و 24 µm را در پایه نشان می‌دهد. اندازه‌گیری در بالا آن الزام مشخصِ عرض را برآورده می‌کند، اما به‌تنهایی نشان نمی‌دهد که عرض پایه، ضخامت مس یا فاصله تا هادی مجاور با نقشه مطابقت دارد یا خیر. برای این ویژگی‌ها باید حدود و محل‌های اندازه‌گیری جداگانه مشخص شود.
مقادیر این مثال برای روشن‌کردن یک مسئله اندازه‌گیری فرض شده‌اند؛ نه قاعده طراحی هستند و نه بیانگر قابلیت یک تأمین‌کننده. درباره روش و محل اندازه‌گیری عرض‌ها و فاصله‌ها، از جمله تأثیر مقطع و روش اندازه‌گیری بر مقدار خوانده‌شده، توافق کنید. پروفیل نهایی را با طراحی الکتریکی و مجموعه کامل معیارهای پذیرش تطبیق دهید.
هندسه ویا محدودیت دیگری ایجاد می‌کند. روش انتخاب‌شده برای ایجاد و پرکردن ویا باید با ساختار لایه‌ای، اندازه پد ویا، هم‌ترازی و مسیرکشی متصل به آن سازگار باشد. ممکن است یک مسیر در طرح جا بگیرد، اما ترکیب ویا، پد و تلرانس‌های هم‌ترازی در فضای موجود نگنجد.
الزامات الکتریکی و حرارتی نیز می‌توانند تصمیم را تغییر دهند. خط ظریف‌تری که فضای مسیرکشی ایجاد می‌کند، ممکن است هندسه مسی لازم برای طراحی الکتریکی را فراهم نکند. به همین ترتیب، ساختار مسی انتخاب‌شده برای مسیرکشی باید در کنار الزامات حرارتی پروژه بررسی شود. این مصالحه‌ها باید برای طرح واقعی ارزیابی شوند؛ هیچ نام فرایندی نتیجه الکتریکی یا حرارتی را تضمین نمی‌کند.
برای برنامه‌ریزی ساختار لایه‌ای، به طراحی ساختار لایه‌ای PCB مراجعه کنید. برای تصمیم‌های مربوط به ویا، برنامه‌ریزی ویاهای کور و مدفون را ببینید.
راهنمای تصمیم‌گیری: تطبیق الزام با شواهد
ساختارهای زیر نمونه هستند، نه تجویز فرایندهای مشخص. پس از بررسی طرح توسط تأمین‌کننده، ممکن است برای هر پروژه فرایند متفاوتی موجه باشد.
| نمونه ساختار و الزام تعیین‌کننده | بررسی انتخاب فرایند | شواهد درخواستی |
|---|---|---|
| زیرلایه پکیج: مسیرکشی متراکم به رابط‌های پکیج الزام تعیین‌کننده است | بپرسید آیا ساختار پیشنهادی کاهشی، mSAP یا SAP می‌تواند مسیرکشی، هم‌ترازی و ساختار ویا را به‌صورت هم‌زمان پشتیبانی کند. نحوه اتصال زیرلایه پیشنهادی به سایر بخش‌های پکیج را تأیید کنید. | پروفیل و تلرانس‌های نهایی مسیر در ضخامت مس و دی‌الکتریک مشخص‌شده؛ هم‌ترازی با ویاها و رابط‌ها؛ جزئیات ایجاد و پرکردن ویا؛ مقاطع نماینده و معیارهای آزمون مرتبط با کاربرد. |
| PCB شبه‌زیرلایه: مسیرکشی ظریف و ساختار لایه‌ای تعریف‌شده برد الزام‌های تعیین‌کننده‌اند | ساختارهای امکان‌پذیر را مقایسه کنید، نه اینکه فرض کنید ظریف‌ترین عارضه اسمی بهترین انتخاب است. بپرسید مسیرکشی، ضخامت مس، دی‌الکتریک و ساختار ویا چه تأثیری بر فرایند پیشنهادی دارند. | هندسه نهاییِ کنترل‌شده برای ساختار لایه‌ای قیمت‌گذاری‌شده؛ معیارهای هم‌ترازی لایه‌به‌لایه و ویا؛ مقاطعی که عوارض موردنظر را نشان دهند؛ شواهد الکتریکی و حرارتی متناسب با الزامات اعلام‌شده. |
| PCB متعارف: مسیرکشی امکان‌پذیر است، اما محدودیت‌های الکتریکی، حرارتی یا تجاری تعیین‌کننده‌اند | پیش از تعیین mSAP، مشخص کنید آیا ساختار کاهشی الزامات طرح را برآورده می‌کند. اگر نمی‌کند، بپرسید چه تغییراتی در هندسه یا ساختار لایه‌ای، بررسی فرایند دیگری را توجیه می‌کند. | ساختار لایه‌ای و تلرانس‌های مس نهایی، معیارهای ویا، روش‌های آزمون و حدود پذیرش مرتبط با طرح؛ پاسخ امکان‌سنجی برای تعداد و مستندات درخواستی. |
زیرلایه پکیج، PCB شبه‌زیرلایه و PCB متعارف رابط‌ها و نیازهای احراز صلاحیت متفاوتی دارند، حتی زمانی که هندسه خطوط آن‌ها مشابه به نظر می‌رسد. برای طرح‌های در سطح برد، راهنمای هزینه PCB از نوع HDI توضیح می‌دهد که ساختارهای ویا، لمینیشن و تصمیم‌های مربوط به ساختار لایه‌ای چگونه بر دامنه استعلام قیمت اثر می‌گذارند.
ناحیه‌های متراکم را به تأمین‌کننده نشان دهید و لایه‌ها و رابط‌هایی را که به کوچک‌ترین عوارض نیاز دارند مشخص کنید. مقطع می‌تواند به تأیید ساختار فیزیکی کمک کند، اما الزامات الکتریکی و حرارتی به ارزیابی جداگانه در شرایط مربوط نیاز دارند. در طرح‌های برد با امپدانس کنترل‌شده، راهنمای خواندن گزارش TDR کوپن امپدانس توضیح می‌دهد که این اندازه‌گیری درباره مسیرهای واقعی سیگنال چه چیزهایی را می‌تواند و نمی‌تواند اثبات کند.
RFQ را آماده و پاسخ‌ها را مقایسه کنید
اطلاعات طراحی یکسانی به هر تأمین‌کننده بدهید و از او بخواهید تغییرات و فرضیات پیشنهادی را مشخص کند. در صورت کاربرد، موارد زیر را درج کنید:
- کاربرد، نوع ساختار، رابط‌های پکیج یا برد، مرحله پروژه و تعداد موردنیاز.
- فایل‌های ساخت و نقشه‌های کنترل‌شده، با مشخص‌کردن ناحیه‌های متراکم و تلرانس‌های بحرانی.
- ترتیب لایه‌ها، الزامات دی‌الکتریک و ضخامت نهایی مس، شامل هرگونه جایگزینی مجاز.
- حدود عرض، فاصله و پروفیل نهایی خطوط، محل‌های اندازه‌گیری و هم‌ترازی‌های بحرانی میان مس، ویاها و رابط‌ها.
- محل و گستره ویاها، الزامات ایجاد و پرکردن آن‌ها و شرایط الکتریکی، حرارتی و عملیاتی قابل اعمال.
- روش‌های بازرسی، نمونه‌برداری و معیارهای پذیرش موردنیاز، به‌همراه گزارش‌ها، اطلاعات مواد و مقاطع نماینده لازم و زمان تحویل آن‌ها.
الزامات اولیه را مشخص کنید و بپرسید کدام ورودی‌های موجودنبود‌ه مانع ارزیابی امکان‌پذیری می‌شوند. در پاسخ، ساختار پیشنهادی و لایه‌هایی را که در آن‌ها از فرایندهای خطوط ظریف استفاده می‌شود بررسی کنید. ببینید آیا مقاطع نماینده همان ساختار هستند و شواهد مربوط به سفارش شما چگونه تهیه خواهند شد. پیش از پذیرش هر تغییر در ساختار لایه‌ای، آن را با الزامات مسیرکشی و الکتریکی تطبیق دهید.
برای تولید PCB، راهنمای قابلیت فرایند ساخت توضیح می‌دهد که شواهد آماری چه زمانی مفیدند و پیش از تفسیر آن‌ها چه مواردی باید بررسی شوند. حداقل عرض اسمی خط به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که تأمین‌کننده می‌تواند تمام الزامات نقشه را برآورده کند. اگر یک مشخصه الزامی قابل تأیید نیست، پیش از صدور طرح برای ساخت، خلأ شواهد را برطرف کنید یا طرح را تغییر دهید.
می‌توانید برای بررسی پروژه درخواست استعلام قیمت بدهید یا با APTPCB تماس بگیرید. الزامات ساختار و شواهد فوق را درج کنید تا تیم بتواند درخواست را ارزیابی کند؛ انتخاب فرایند و امکان‌پذیری باید برای طرح مشخص شما تأیید شوند.
دامنه احراز صلاحیت را تعیین کنید
شواهد ساخت را از احراز صلاحیت پکیج نهایی یا سیستم نهایی جدا نگه دارید. بازرسی ابعادی و سوابق ساخت می‌توانند از ارزیابی زیرلایه یا PCB ساخته‌شده پشتیبانی کنند، اما به‌تنهایی صلاحیت پکیج مونتاژشده یا سیستم نهایی را تأیید نمی‌کنند.
تیم‌های مسئول باید تأییدهای تکمیلی موردنیاز برای رابط‌ها و شرایط کاربرد را مشخص کنند و درباره مسئولیت‌ها و معیارهای پذیرش به توافق برسند. این تمایز به‌ویژه زمانی مهم است که زیرلایه پکیج به یک حامل بزرگ‌تر یا برد سیستم متصل می‌شود. برای آشنایی با زمینه این رابط، به زیرلایه‌های حامل CoWoS با درجه صنعتی مراجعه کنید.