مقاطع آزمایشی میکروویا از پژوهشی درباره پرکردن به کمک ذرات هستند؛ نه تولید APTPCB را نشان می‌دهند و نه مقایسه ویاهای پشته‌ای و پلکانی را.
میکروویا می‌تواند در چیدمان متراکم PCB اتصال بین‌لایه‌ای ایجاد کند، جایی که سوراخ سرتاسریِ تمام‌عمق فضای زیادی می‌گیرد. برای اتصالی که چند انتقال بین‌لایه‌ای را طی می‌کند، میکروویاهای پشته‌ای فضای جانبی کمتری می‌خواهند، درحالی‌که میکروویاهای پلکانی از اتصال در یک لایه میانی استفاده می‌کنند و به فضای بیشتری نیاز دارند. گزینه مناسب باید نیاز مسیریابی را برآورده کند و برای شرایط مونتاژ و کارکرد محصول قابل ساخت و راستی‌آزمایی باشد.
این مطلب بر بردهای صلب تمرکز دارد. برای تصمیم گسترده‌تر درباره خروج مسیرهای BGA، راهنمای طراحی PCB با چگالی بالا را ببینید. مدارهای انعطاف‌پذیر نیز در نواحی خمشی محدودیت دارند؛ به میکروویاهای لیزری FPC مراجعه کنید.
میکروویا چیست؟
میکروویا اتصال کوچکی بین لایه‌هاست که اغلب با سوراخ‌کاری لیزری از میان دی‌الکتریک تا یک پد هدف، سپس فلزکاری و آبکاری مس ساخته می‌شود. تعریف دقیق، هندسه و قواعد اندازه‌گیری به سند قابل‌اعمال و نیازمندی‌های پروژه بستگی دارد. تعیین بازه لایه‌ای مانند L1 تا L2 اتصال را روشن‌تر از بیان قطر سوراخ به‌تنهایی توصیف می‌کند.
میکروویاهای پشته‌ای ساختارهای متوالی را روی هم قرار می‌دهند. ویا‌ی بالایی روی ساختار پایینیِ آماده‌شده خاتمه می‌یابد، بنابراین رابط‌های مسیر عمودی بر یکپارچگی آن اثر دارند. میکروویاهای پلکانی نسبت به یکدیگر جابه‌جا هستند و با مس روی لایه میانی به هم وصل می‌شوند. آن‌ها از روی‌هم‌چیدن مستقیم ویاها جلوگیری می‌کنند، اما پدها و اتصال لایه میانی فضا می‌خواهند.
سوراخ آبکاری‌شده سرتاسری از کل برد عبور می‌کند. اگر قطر، پدها و فاصله‌های آن با چیدمان سازگار باشد، ممکن است همچنان گزینه بهتری باشد. مقدمه‌ای بر ویاهای PCB خانواده گسترده‌تر ویاها را معرفی می‌کند.
| گزینه | اثر بر مسیریابی | پرسشی که باید پاسخ داده شود |
|---|---|---|
| سوراخ آبکاری‌شده سرتاسری | سراسر برد فضا می‌گیرد و ممکن است بر مسیریابی یا صفحات لایه‌های استفاده‌نشده اثر بگذارد | آیا لایه‌های بلااستفاده فضای سوراخ و فاصله‌های لازم را دارند؟ |
| میکروویای منفرد | انتقال موضعی مشخص‌شده را بدون سوراخ تمام‌عمق انجام می‌دهد | آیا این بازه لایه‌ای اتصال موردنیاز را کامل می‌کند؟ |
| مسیر پلکانی | از پد و مس لایه میانی برای اتصال ویاهای جابه‌جا استفاده می‌کند | آیا فضای کافی بدون اختلال در مسیرهای دیگر یا صفحه مرجع وجود دارد؟ |
| مسیر پشته‌ای | ساختارهای متوالی و رابط‌های آن‌ها را تقریباً در یک سطح قرار می‌دهد | ساختار پایینی چگونه آماده و رابط‌ها چگونه راستی‌آزمایی می‌شوند؟ |
چیدمان لایه‌ها، بازه‌های بین‌لایه‌ای، نیازمندی‌های الکتریکی و ساختار تأییدشده سازنده از نام‌گذاری به‌تنهایی مهم‌ترند. هیچ‌یک از ساختارهای پشته‌ای یا پلکانی به‌طور همگانی قابلیت اطمینان را تضمین نمی‌کند.
پشته‌ای یا پلکانی: نمونه L1 تا L3
فرض کنید سیگنالی باید از L1 به L3 روی یک برد صلب برود که لایه‌هایی پایین‌تر از L3 نیز دارد. مقایسه زیر فرضی است و طراحی آزموده‌شده یا توصیه‌ای برای یک BGA مشخص نیست.
| گزینه | موارد بررسی در چیدمان | پرسش ساخت و راستی‌آزمایی |
|---|---|---|
| سوراخ سرتاسری | فاصله‌ها و بخش بلااستفاده سوراخ زیر L3 و همچنین نیازمندی‌های الکتریکی سیگنال را بررسی کنید. | آیا تأمین‌کننده می‌تواند سوراخ‌ها و پدهای لازم را با چیدمان لایه پیشنهادی بسازد؟ |
| پلکانی | یک میکروویای L1-L2 را با مس L2 به میکروویای جابه‌جای L2-L3 وصل کنید. پدها و اتصال اضافه را نسبت به مسیرهای نزدیک و پیوستگی صفحه مرجع بررسی کنید. | آیا توالی پیشنهادی تأمین‌کننده هر دو انتقال را پشتیبانی می‌کند و شواهد، مسیر واقعی را نمایندگی می‌کنند؟ |
| پشته‌ای | ساختارهای L1-L2 و L2-L3 را هم‌راستا کنید. این کار اتصال جابه‌جای L2 را حذف و شاید فضا آزاد می‌کند، اما یک رابط مستقیم ویا به ویا می‌افزاید. | ویا‌ی پایینی چگونه پر و سطح آن آماده می‌شود و چه شواهدی این رابط را پوشش می‌دهد؟ |
اگر لایه میانی مسیر جابه‌جا را نپذیرد، ساختار پشته‌ای را با تغییرات دیگر در مسیریابی یا چیدمان لایه‌ها مقایسه کنید. اگر هر دو مناسب‌اند، امکان‌سنجی و قیمت هر برد کامل را درخواست کنید. اشغال فضای بیشتر ممکن است اندازه برد یا تعداد لایه‌ها را تغییر دهد؛ پرکردن، هم‌ترازی، لمینیت، بازرسی و آزمون نیز می‌توانند بر ساخت اثر بگذارند. قیمت‌گذاری فقط وقتی معنادار است که هر دو گزینه مقدار و معیارهای پذیرش قابل‌مقایسه‌ای داشته باشند.
میکروویاها چگونه ساخته می‌شوند و مشکل‌ها از کجا پدید می‌آیند؟
در یک فرایند معمول لایه‌افزایی، سوراخی تا پد هدف ایجاد، تمیز و آماده می‌شود؛ سپس لایه‌ای رسانا نشانده و مس آبکاری می‌شود تا اتصال شکل بگیرد. ساختار پشته‌ای ممکن است پیش از ایجاد لایه بعدی و ویا‌ی بالایی به پرکردن و آماده‌سازی سطح نیاز داشته باشد. توالی واقعی به مواد، بازه‌های لایه‌ای و فرایند سازنده بستگی دارد.
مقاطع آزمایشی میکروویا از پژوهشی درباره پرکردن به کمک ذرات هستند؛ نه تولید APTPCB را نشان می‌دهند و نه مقایسه ویاهای پشته‌ای و پلکانی را.
| ویژگی یا نگرانی | اهمیت آن | موردی که باید روشن شود |
|---|---|---|
| دهانه لیزری و هم‌ترازی هدف | ناهم‌ترازی ممکن است هم‌پوشانی موردنظر با پد هدف را کاهش دهد. | تأمین‌کننده چه ابعاد، تلرانس هم‌ترازی و هندسه هدفی را بررسی کرده است؟ |
| سطح هدف و رابط مسی | تشخیص رابط ضعیف پیش از تنش حرارتی بعدی دشوار است. | هدف چگونه آماده می‌شود و چه بازرسی یا آزمون نماینده‌ای در برنامه است؟ |
| آبکاری و پرکردن مس | آبکاری ناقص یا نقص پرکردن می‌تواند بر اتصال یا رابط پشته‌ای بعدی اثر بگذارد. | کدام ساختارها باید پر شوند، وضعیت نهایی مشخص‌شده چیست و چگونه بررسی می‌شود؟ |
| لایه‌افزایی متوالی | انتقال‌های افزوده بین لایه‌ها به توالی لمینیت و اتصال پیشنهادی وابسته‌اند. | آیا ساختار بازبینی‌شده با نقشه و توالی ساخت موردنظر تأمین‌کننده مطابقت دارد؟ |
| ویا در پد قابل‌لحیم | سطح نمایان هم بر مونتاژ و هم بر ساخت اثر می‌گذارد. | پرکردن، درپوش، پرداخت سطح و پذیرش پد را با سازنده و مونتاژکار هماهنگ کنید. |
اندازه سوراخ، نسبت منظر، حد ارتفاع پشته یا الزام پرکردن را از جدول عمومی به نقشه منتقل نکنید، مگر اینکه برای ماده، فاصله لایه‌ها و فرایند واقعی تأمین‌کننده تأیید شده باشند.
آزمون قابلیت اطمینان باید چه چیزی را نشان دهد؟
قبولی الکتریکی در دمای اتاق مفید است، اما فقط اتصالات آزموده‌شده را در همان لحظه توصیف می‌کند. هشدار IPC در سال ۲۰۱۹ نمونه‌هایی از خرابی میکروویا را پس از ساخت برد خام و پذیرش متداول، از جمله هنگام مونتاژ یا کارکرد، ثبت کرد. این هشدار خطر خرابی را در موارد گزارش‌شده مشخص می‌کند؛ نمی‌گوید همه ویاهای پشته‌ای خراب می‌شوند.
| مدرک | پاسخ مفید | محدودیت |
|---|---|---|
| پیوستگی در دمای اتاق | آیا مسیر آزموده‌شده در این شرایط پیوستگی الکتریکی دارد؟ | ممکن است قطعی متناوبی را که فقط هنگام گرمایش رخ می‌دهد آشکار نکند. |
| مقطع‌نگاری | ساختار نمونه‌برداری‌شده در صفحه بررسی‌شده چه شکلی دارد؟ | مقطع‌نگاری مخرب و موضعی است؛ وضعیت هر ویا را نشان نمی‌دهد و به‌تنهایی عمر کاری را پیش‌بینی نمی‌کند. |
| پایش مقاومت هنگام شبیه‌سازی نماینده ریفلو | آیا مسیر پایش‌شده طی مواجهه حرارتی توافق‌شده تغییر الکتریکی نشان می‌دهد؟ | تفسیر به ساخت نمونه، اندازه‌گیری و قواعد پذیرش بستگی دارد؛ قبولی کوپن کل محصول را تأیید صلاحیت نمی‌کند. |
| تأیید صلاحیت محصول | آیا محصول نهایی الزامات تعریف‌شده برای استفاده را برآورده می‌کند؟ | این فعالیت با پذیرش ساخت برد خام تفاوت دارد. |
روش IPC-TM-650 2.6.27B شبیه‌سازی مونتاژ ریفلو با همرفت و نمونه‌های نماینده را شرح می‌دهد. تیم پروژه و تأمین‌کننده باید ویرایش سند، مواجهه، اندازه‌گیری و معیارهای پذیرش قابل‌اعمال برای سفارش را مشخص کنند. تعداد چرخه یا آستانه مقاومت در یک مقاله عمومی را الزام خودکار همه محصولات تلقی نکنید.
کوپن را نماینده مسیر انتخابی کنید
کوپن مفید صرفاً کوپنی نیست که چند میکروویا داشته باشد. پیش از آزمون، سامانه مواد، بازه‌های لایه‌ای، آرایش پشته، هندسه ویا و هدف، پرکردن و توالی ساخت آن را با ویژگی مهم برد مقایسه کنید. تفاوت‌ها را ثبت و درباره اثر آن‌ها بر نتیجه توافق کنید. کوپن روی همان پنل به ردیابی کمک می‌کند، اما نزدیکی به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که نماینده همه ویژگی‌هاست.
اگر مسیر پایش‌شده هنگام آزمون حرارتی توافق‌شده تغییر کرد، نمودار موج را نگه دارید و نمونه و بچ فرایند مربوط را مشخص کنید. اقدامات مهار و تحلیل خرابی را با تأمین‌کننده هماهنگ کنید؛ مقطع‌نگاری از ویژگی مربوط شاید به بررسی سازوکار کمک کند، اما محل برش و نمونه همچنان دید را محدود می‌کنند. ساخت را صرفاً بر اساس تکرار آزمون در دمای اتاق تأیید نکنید، مگر آنکه تصمیم پروژه اجازه دهد. برای برنامه‌ریزی کلی کوپن، کوپن‌های آزمون PCB را ببینید.
بسته ساخت باید شامل چه چیزهایی باشد؟
اتصال واقعی و پرسش‌های حل‌نشده را برای تأمین‌کننده بفرستید:
- مسیر لایه‌ها: فایل‌ها و نقشه ساخت، چیدمان لایه‌ها، نام لایه‌ها، بازه‌های لازم و محل ساختارهای پشته‌ای، پلکانی و ویا در پد.
- ساختار: الزامات ماده و ضخامت، پدهای هدف، پرکردن و درپوش پیشنهادی در صورت نیاز و سطوح موردنیاز لحیم‌کاری.
- محدودیت‌های الکتریکی و چیدمان: نت‌های بحرانی، الزامات امپدانس یا انتقال، مسیرهای نزدیک و محدودیت‌های صفحه مرجع.
- تاریخچه حرارتی: فرایند مونتاژ مورد انتظار و مواجهه مرتبط محصول تا تیم تعیین کند آزمون چه چیزی را باید نمایندگی کند.
- شواهد و پذیرش: اسناد و ویرایش‌های قابل‌اعمال، بازرسی توافق‌شده، ساختار کوپن نماینده، شرایط آزمون، معیارهای پذیرش و الزامات ردیابی.
- گزینه‌های جایگزین: مشخص کنید کجا مسیر پلکانی، پشته‌ای یا سوراخ متداول هنوز ممکن است و از تأمین‌کننده بخواهید تغییرهای لازم در چیدمان یا لایه‌ها را اعلام کند.
پیش از انتشار داده‌های ساخت، ساختار پیشنهادی و هرگونه انحراف را درخواست کنید. الزامات پدهای قابل‌لحیم را با مونتاژکار هماهنگ کنید و تأیید صلاحیت محصول نهایی را از شواهد پذیرش توافق‌شده سازنده جدا نگه دارید.
پس از آماده‌شدن مسیرهای لایه‌ای و پرسش‌های باز، درخواست قیمت بدهید یا بسته طراحی را برای تماس با APTPCB ارسال کنید.
پرسش‌های متداول
آیا میکروویاهای پشته‌ای همیشه قابلیت اطمینان کمتری دارند؟
خیر. پشته‌سازی رابط‌ها و وابستگی‌های فرایندی بیشتری ایجاد می‌کند که باید به آن‌ها توجه شود، اما عملکرد به مواد، هندسه، فرایند و مواجهه واقعی بستگی دارد. شواهد نماینده ساختار پیشنهادی را مقایسه کنید.
آیا همه میکروویاها به پرکردن مسی نیاز دارند؟
قاعده پرکردن یکسانی برای همه ویاها وجود ندارد. ساختار لازم به مسیر، فرود ویا‌ی دیگر روی آن، نیازهای سطح و فرایند سازنده بستگی دارد. ویژگی نهایی را مشخص و درباره آن توافق کنید و پیش‌فرضی را مفروض نگیرید.
آیا قبولی آزمون پیوستگی، قابلیت اطمینان میکروویا را ثابت می‌کند؟
این آزمون پیوستگی مسیر بررسی‌شده را در شرایط آزمون تأیید می‌کند. به‌تنهایی رفتار هنگام گرمایش مونتاژ یا در سراسر عمر محصول را مشخص نمی‌کند.