Обсудить mSAP с изготовителем стоит, когда требуемую трассировку невозможно реализовать с конечной шириной и зазором проводников, толщиной меди и совмещением, доступными при практически применимом субтрактивном процессе. Это не заменяет полноценного анализа структуры слоёв: поставщик должен подтвердить геометрию и допуски для конкретного диэлектрика, медной конструкции, переходных отверстий и области применения.
Для подложки корпуса микросхемы задача не ограничивается тонкими проводниками. Конструкция должна обеспечивать сопряжение с элементами корпуса и предоставлять данные, необходимые для его квалификации. Печатной плате типа substrate-like может потребоваться столь же тщательный контроль трассировки, но она может выполнять другую функцию сопряжения. Обычная печатная плата, напротив, может соответствовать требованиям без полуаддитивного процесса. Подробнее о различиях в материалах и пределах квалификации рассказывается в руководстве по передовым материалам и подложкам для печатных плат.
Спросите потенциальных поставщиков, какую конструкцию они предлагают, какую конечную геометрию могут контролировать и какие подтверждающие материалы способны предоставить для фактической структуры слоёв.
Как работает mSAP
Модифицированный полуаддитивный процесс, или mSAP, — это семейство процессов формирования медного рисунка, обычно основанных на тонком базовом слое меди. В упрощённом виде изготовитель:
- Использует исходную конструкцию с тонким базовым слоем меди.
- Наносит резист и формирует в нём рисунок, определяющий места, где останется медь.
- Гальванически наращивает медь на открытых участках рисунка.
- Удаляет резист.
- Выполняет заключительное кратковременное травление, чтобы удалить нежелательную открытую медь между элементами.
Детали зависят от конструкции и производства. В частности, медь, удаляемая при заключительном травлении, не обязательно ограничивается исходным базовым слоем: в удаляемый материал может также входить осаждённая медь.
Кратковременное гальваническое осаждение и кратковременное травление — разные операции. Первое добавляет тонкий слой меди, второе удаляет медь. Если в запросе коммерческого предложения используется слово «flash» без указания операции, важная деталь процесса может остаться неоднозначной.
Тонкий исходный слой меди уменьшает количество меди, которое необходимо удалить после гальванического наращивания, хотя заключительное травление всё равно влияет на конечные элементы рисунка.
Субтрактивный процесс, mSAP и SAP — семейства процессов
В субтрактивном процессе в общем случае рисунок исходного медного слоя формируют удалением ненужной меди. При уменьшении размеров элементов получаемый профиль проводников и зазоры зависят от исходной конструкции и процесса травления.
mSAP сочетает тонкий базовый слой меди с гальваническим наращиванием меди по рисунку и последующим удалением открытой меди. Полуаддитивный процесс, или SAP, также использует гальваническое наращивание по рисунку и может включать удаление затравочного слоя. Граница между этими названиями не определяется универсальной технологической схемой, а удаление затравочного слоя не является исключительной особенностью одного семейства.
Принципиальное сравнение процессов, не в масштабе. Формирование переходных отверстий и другие этапы опущены; фактические технологические маршруты и конечные профили различаются.
Поэтому одно лишь название процесса не сообщает проектировщику:
- Конечную ширину проводника в соответствующих точках его профиля.
- Конечную толщину меди и зазоры.
- Совмещение рисунка с переходными отверстиями или соседними слоями.
- Распределение отклонений или критерии приёмки.
- Пригодность конструкции для конкретного применения.
Попросите поставщика описать предлагаемую конструкцию слоёв и проверить готовые элементы, вместо того чтобы предполагать эти детали по названию «mSAP» или «SAP».
Почему конечная геометрия важна
Требование к тонким проводникам редко сводится только к номинальной ширине и зазору. Профиль проводника, толщина меди и зазор взаимосвязаны: процесс, обеспечивающий номинальную ширину в одной конструкции, может требовать другого допуска или геометрии в другой. При оценке адгезии меди и готовой структуры слоёв также имеют значение выбранный диэлектрик и состояние его поверхности.
Гипотетическое поперечное сечение
Предположим, чертёж задаёт конечную ширину проводника 20 µm с допуском ±2 µm, измеряемую у его верхней поверхности. На репрезентативном шлифе ширина составляет 20 µm сверху и 24 µm у основания. Измерение сверху соответствует именно этому требованию к ширине, но само по себе ничего не говорит о том, соответствуют ли чертежу ширина у основания, толщина меди или зазор до соседнего проводника. Для этих характеристик нужны собственные предельные значения и места измерения.
Значения в примере вымышлены и приведены для иллюстрации вопроса измерений; это не правило проектирования и не показатель возможностей поставщика. Согласуйте, как и где будут измеряться ширина и зазоры, в том числе как расположение сечения и метод измерения влияют на результат. Проверьте конечный профиль на соответствие электрическому проекту и полному набору критериев приёмки.
Геометрия переходных отверстий создаёт дополнительное ограничение. Выбранные методы формирования и заполнения отверстий должны сочетаться с конструкцией слоёв, размером контактных площадок, совмещением и подключённой трассировкой. Проводник может помещаться на топологии, тогда как сочетание переходного отверстия, контактной площадки и припусков на совмещение — нет.
Электрические и тепловые требования тоже могут повлиять на выбор. Более тонкий проводник, освобождающий место для трассировки, может не обеспечить геометрию меди, необходимую для электрического проекта. Аналогично медную конструкцию, выбранную с учётом трассировки, необходимо рассматривать вместе с тепловыми требованиями проекта. Эти компромиссы нужно оценивать для конкретной конструкции; ни одно название процесса не гарантирует определённого электрического или теплового результата.
При планировании структуры слоёв обратитесь к материалу проектирование структуры слоёв печатной платы. Решениям по переходным отверстиям посвящено руководство планирование глухих и скрытых переходных отверстий.
Помощь в выборе: сопоставьте требование с подтверждающими материалами
Следующие конструкции приведены в качестве примеров, а не предписаний по выбору процесса. После рассмотрения проекта поставщиком для каждого случая может оказаться обоснованным свой процесс.
| Пример конструкции и определяющее требование | Обсуждение выбора процесса | Какие подтверждающие материалы запросить |
|---|---|---|
| Подложка корпуса: определяющее требование — плотная трассировка к интерфейсам корпуса | Спросите, может ли предлагаемая субтрактивная конструкция, конструкция mSAP или SAP одновременно обеспечить трассировку, совмещение и структуру переходных отверстий. Уточните, как предлагаемая подложка сопрягается с остальной частью корпуса. | Конечный профиль проводников и допуски при заданных толщине меди и диэлектрике; совмещение с переходными отверстиями и интерфейсами; сведения о формировании и заполнении отверстий; репрезентативные шлифы и критерии испытаний, соответствующие применению. |
| Печатная плата типа substrate-like: определяющие требования — тонкая трассировка и заданная структура слоёв платы | Сравните осуществимые конструкции, не предполагая, что наименьший номинальный размер элемента — лучший вариант. Спросите, как трассировка, толщина меди, диэлектрик и структура переходных отверстий влияют на предлагаемый процесс. | Контролируемая конечная геометрия для структуры слоёв, принятой в расчёте предложения; критерии межслойного совмещения и совмещения переходных отверстий; шлифы с соответствующими элементами; электрические и тепловые данные, соответствующие заявленным требованиям. |
| Обычная печатная плата: трассировка осуществима, но определяющими являются электрические, тепловые или коммерческие ограничения | Прежде чем задавать mSAP, определите, соответствует ли проекту субтрактивная конструкция. Если нет, спросите, какие изменения геометрии или структуры слоёв делают рассмотрение другого процесса целесообразным. | Структура слоёв и допуски конечной толщины меди, критерии для переходных отверстий, методы испытаний и пределы приёмки, относящиеся к проекту; ответ об осуществимости для запрошенных объёмов и документации. |
Подложка корпуса, печатная плата типа substrate-like и обычная печатная плата имеют разные интерфейсы и потребности в квалификации, даже если геометрия их проводников выглядит сходной. Для платных конструкций в руководстве по стоимости печатных плат HDI объясняется, как структуры переходных отверстий, ламинирование и решения по структуре слоёв влияют на состав коммерческого предложения.
Покажите поставщику плотные участки и укажите слои и интерфейсы, где нужны самые мелкие элементы. Шлиф может помочь проверить физическую конструкцию, но электрические и тепловые требования необходимо отдельно оценивать в соответствующих условиях. Если в конструкции платы используется контролируемый импеданс, руководство по чтению отчёта TDR для контрольного образца импеданса объясняет, что измерение может и чего не может установить в отношении реальных сигнальных трасс.
Подготовьте запрос предложения и сравните ответы
Предоставьте каждому поставщику одинаковую информацию о проекте и попросите указать предлагаемые изменения и допущения. При необходимости включите:
- Область применения, тип конструкции, интерфейсы корпуса или платы, стадию проекта и объёмы.
- Файлы для изготовления и контролируемые чертежи с указанием плотных участков и критических допусков.
- Последовательность слоёв, требования к диэлектрику и конечную толщину меди, включая допустимые замены.
- Предельные значения конечной ширины, зазора и профиля проводников, места измерения и критическое совмещение меди, переходных отверстий и интерфейсов.
- Расположение и диапазон слоёв переходных отверстий, требования к их формированию и заполнению, а также применимые электрические, тепловые и эксплуатационные условия.
- Требуемые методы контроля, объём выборки и критерии приёмки, а также необходимые отчёты, сведения о материалах и репрезентативные шлифы с указанием сроков их предоставления.
Отметьте предварительные требования и спросите, каких исходных данных не хватает для оценки осуществимости. В ответе обратите внимание на предлагаемую конструкцию и слои, для которых применяются процессы формирования тонких проводников. Проверьте, соответствуют ли шлифы этой конструкции и как будут получены подтверждающие данные для вашего заказа. Прежде чем принять изменение структуры слоёв, оцените его с точки зрения требований к трассировке и электрических характеристик.
Применительно к производству печатных плат в руководстве по воспроизводимости процесса изготовления объясняется, когда полезны статистические данные и что следует проверить перед их интерпретацией. Одна только номинальная минимальная ширина проводника не доказывает, что поставщик способен выполнить все требования чертежа. Если необходимую характеристику нельзя проверить, устраните этот пробел в подтверждающих данных или пересмотрите конструкцию до выпуска в производство.
Вы можете запросить коммерческое предложение или связаться с APTPCB, чтобы обсудить проект. Укажите приведённые выше требования к конструкции и подтверждающим материалам, чтобы команда могла оценить запрос; выбор процесса и осуществимость требуют подтверждения для конкретной конструкции.
Определите объём квалификации
Отделяйте данные об изготовлении от квалификации готового корпуса или системы. Результаты измерительного контроля и производственная документация могут служить основой для оценки изготовленной подложки или печатной платы, но сами по себе не квалифицируют собранный корпус или готовую систему.
Ответственным группам следует определить дополнительную проверку, необходимую для интерфейсов и условий применения, а также согласовать зоны ответственности и критерии приёмки. Это различие особенно важно, когда подложка корпуса соединяется с более крупной платой-носителем или системной платой. Подробнее об этом сопряжении см. в материале подложки-носители CoWoS промышленного класса.