UHDIイノベーションと次世代PCBについて、クナル・シャー博士との対談

この啓発的なエピソードのOnTrack Podcastでは、ホストのZach PetersonがliloTreeの社長であるKunal Shah博士とチャットします。二人は、急速に発展している超高密度インターコネクト(UHDI)の分野と、それが電子機器の未来に与える影響について詳細な会話をします。

Kunalは、電子製造、特に防衛および医療電子機器などの高信頼性アプリケーションにおけるUHDIイノベーションの最新情報、その課題、および解決策についての洞察を共有します。

今後のSMTAパネルディスカッションに焦点を当てたこのエピソードは、私たちの世界を形作る最先端技術に興味がある人にとって必見です。UHDIに関するこの深い掘り下げをお見逃しなく！

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主なハイライト

• UHDIのさまざまな開発の概要
• 「従来の」めっき材料についての議論
• ニッケル対銅
• めっき補償は？
• 銀はUHDIの代替品になり得るか？

その他のリソース

• liloTreeについてもっと学ぶ
• Ultra HDI PCBの機能についてのこの記事をチェックする
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トランスクリプト

Zach Peterson: 私が思うに、銀を使用しているほとんどの人は、そのレベルで操作していないので、デンドライト問題については知らないかもしれません。銀について最もよく挙げられる懸念は、ただの変色による腐食です。

Kunal Shah: はい。それは組み立て時の問題です。ですから、非常に重要だと思います。それは6ヶ月の棚寿命と言われていますが、4、5ヶ月の範囲になると、細胞の変色が始まり、それが実際に組み立てプロセスに影響します。ですから、それは変色に関する初期段階の問題であり、デンドライトは組み立て後、アプリケーション段階の問題です。

Zach Peterson: 皆さん、こんにちは。Altium on Trackポッドキャストへようこそ。私はあなたのホスト、Zach Petersonです。今日は、Lilo Treeの社長であるKal s Shahと話をしています。以前にもKalを番組に招いており、今日は彼が参加する予定のSMTAパネルについて話を聞く予定です。彼が何について話すのかをもっと知るのがとても楽しみです。Kal、今日もまた私たちと一緒にいてくれてありがとうございます。

Kunal Shah: もちろんです。Zach、前回の議論は本当に興味深いものでしたし、あなたとの議論はいつも素晴らしく、興味深いものです。なので、招待してくれてありがとう

Zach Peterson: 私に。どうもありがとうございます。ここ数年で、特にアメリカ合衆国では、UHDIに向けた推進が大きな発展の一つとして感じられるようになりました。それが、3月26日にあなたが話す予定のSMTAパネルについての広い話題への完璧な導入になります。そのパネルで何が起こっているのか、そしてあなたが何について話す予定なのか、簡単に概説していただけますか。

Kunal Shah: はい、とても興味深いことを挙げてくれました。UHDI、つまり電子業界における超高密度インターコネクトは、特にあなたが言及したようにアメリカ合衆国で最も急成長している分野の一つになりつつあります。また、防衛や高信頼性アプリケーションの観点からも、UHDIはいわば標準になりつつあります。特に過去数年間、処理方法から材料の観点まで、特に新しい開発が著しく進んでいます。少し話が逸れますが、少し歴史を振り返ると、私たちは100ミクロンから50ミクロンのライン間隔で非常に高いライン間隔を行ってきました。現在では、HDIや超HDIに入っており、これらの寸法は文字通り20ミクロン未満、10ミクロン未満の範囲になっており、従来のプロセスでは使用できません。

したがって、これらのUHDI設計や製造を可能にするためには、プロセスと材料の面で革新が必要です。あなたの具体的な質問に戻ると、私の話題は実際には、これらのUHDLライン間隔インターコネクトの上に行う最終層の導電性処理である表面仕上げやめっき、または処理について話すことになります。従来の技術では機能しないかもしれないこと、新しい技術がなぜ20ミクロン未満、10ミクロン未満の範囲でのUHTI処理の可能性を提供するのか、そしてどのようにして信頼性と持続可能性をさらに高めることができるのかについて話します。これは、高信頼性の防衛や医療電子機器などを扱う際にも重要な部分です。

Zach Peterson: 従来のプロセスについて言及しましたが、これは標準的な製造で使用されるかもしれない従来のめっき材料を指していると思います。つまり、低品質のものでは錫鉛、または浸漬錫かもしれませんし、高品質のものではエミグやハードゴールドなどです。

クナル・シャー：はい、絶対にそうです。あなたが挙げた点は完全に正確です。歴史的に見て、イマージョンスズは1990年代から2000年初頭にかけて、最も人気のある表面処理の一つでした。しかし、私がいつも歴史に立ち返るのは、それが多くの教訓を教え、私たちがなぜ革新する必要があるのかを理解するのに役立つからです。2000年初頭にマイクロBGAが登場し、表面の平滑性が最も重要な要素となったとき、イマージョンスズは問題を抱えていました。また、RoHSが導入され、鉛スズが標準だった時代から、鉛が段階的に廃止され、鉛フリーのイマージョンスズは信頼性が低く、多くの問題がありました。そのため、人々は主にENIGに移行し始めました。

ENIGとは、無電解ニッケル/金めっきのことで、その利点は、ニッケル層と金層のおかげで非常に良好な表面平坦性を提供すること、表面の柔らかさが非常に平面的で、表面の粗さが非常に低いことです。これは、マイクロBGAアセンブリなどに非常に適しています。また、金ベースの表面処理は、棚寿命の面でより多くの余裕を提供します。例えば、基板が世界の一方で製造され、もう一方で組み立てが行われる場合、特にサプライチェーンの物流問題がある場合、イマージョンスズやOSPなどの他の処理では、棚寿命は約3ヶ月から6ヶ月です。しかし、ENIGが導入されると、12ヶ月から24ヶ月の棚寿命が可能になりました。

これにより、アセンブリやベアボードの製造を計画する際に、より多くの自由度が得られました。しかし、UHDIに移行するにつれて、ENIGを使用すると、3月26日のSMTAのセッションで実際に焦点を当てることになるUHDIに焦点を当てることになります。なぜなら、一部の銅は従来の銅めっきではなく、SAP（半加算プロセス）やMSAPプロセスなどとして知られている何らかのプロセスを使用しているからです。これにより、特定の機能を持たせたい場所にパラジウムインクやパラジウム層を配置し、その上に銅プロセスが堆積されます。問題は、これらの銅を配置しても、例えば5ミクロンの間隔や10ミクロンの間隔がある場合でも、機能の定義された領域からパラジウムがわずかに漏れ出ているため、パラジウムと銅もわずかに漏れ出てしまうことです。従って、レーザーによる減算プロセスでは、銅とその下のパラジウムがクリアカットで除去されます。しかし、これは化学ベースの加算プロセスであり、機能自体から漏れ出た領域が存在します。

少し技術的な話になりますが、リスナーに理解してもらいたいのは、ニッケルを試みる際に問題が発生すると、ニッケルは銅を探し、どこにでもメッキを施します。そのため、この流出したエリアもメッキされますが、これは実質的に過剰メッキのようなものです。これらのエリアにメッキを施したくないのですが、ニッケルは実際の特徴にメッキを施すべきか、それとも流出したエリアにメッキを施すべきかを理解しません。どちらも同じ銅なので、銅を見つけるところにはどこでもメッキを施しますが、実際にこれらの高倍率の顕微鏡で見ると、肉眼では完璧に見えますが、これらの倍率レンズで見ると、流出したエリアにもニッケルがメッキされていることがわかります。では、特徴が互いに非常に近接している場合、一つの特徴の流出エリアと別の特徴がほぼ融合したり、互いに通信したりするとどうなるでしょう。

そのため、ブリッジングの問題が発生する可能性があります。そのため、特徴サイズが20マイクロン以下、あるいはサブ20マイクロン、10、10または5、5の場合、ニッケルメッキは非常に困難になります。最近、いくつかの顧客と協力して取り組んだ技術では、実際に5、5に移行していますが、これは大量生産のほとんどにとって数年先の話です。しかし、すでにその方向を見ている人もいます。これらの特徴がある場合、たとえば5マイクロンであっても、通常の顕微鏡では見ることができません。実際には、何らかの形の走査電子顕微鏡の下に置く必要があります。そのような微細な特徴の領域に入ると、化学が何をしているのか、そしてこれらの落とし穴が何であるかを理解することが重要です。話が逸れて多くの情報を提供してしまったかもしれませんが、意味が伝わっていたことを願っています。

Zach Peterson: はい、UHDIで発生するいくつかの問題を簡単にまとめると、過剰メッキや過剰メッキが発生するライン間隔の問題があります。そして、極性の問題もあります。もちろん、コースピッチPGAではそれほど問題ではありませんが、非常に細かいピッチPGAに移行すると、高密度、高IOカウント、あるいはIOカウントが低いかもしれませんが、すべてが非常に密集しているため、メッキの問題と同様の問題が発生します。そして、第三の問題があるかもしれませんが、それはSIの観点からの問題で、ああ、メッキ材料によっては、非常に薄いトレースを使用するときに、より多くのスキン効果があり、メッキにもより多くのスキン効果があります。したがって、特にニッケルを使用する場合には、損失の問題が発生します

クナル・シャー：プレートについてですね、確かにそうです。その点を持ち出してくれてありがとう。その点について話そうと思っていました。ニッケルがあると、それは導電性があります。なぜニッケルが信号の整合性にとって非常に有害であるかの技術的背景を少し説明します。銅は私たちが持っている最高の導体の一つで、そのためにプリント回路基板や半導体電子工業全体で広く使用されている理由の一つです。しかし、ニッケルをメッキすると、通常、信号は導体の最上層を通過します。ですから、何をメッキしても、最上層にはスキン効果があります。つまり、最上層がたとえば金であっても、金は15ナノメートルしかありません。スキン深度は数マイクロンです。周波数範囲によっては、ほとんどの信号がニッケルを通過します。

では、ニッケルの導電性が銅の導電性の4分の1だとしたらどうでしょうか。その信号に何が起こるか考えてみてください。その正確な理由で、信号は著しく遅くなります。実際、UHDIがある場合はさらに悪化します。つまり、標準的なPCBについて話していますが、ものが互いに近づいたらどうでしょう？その上、ニッケルは低導電性を持つだけでなく、磁性材料でもあります。そのため、これらの特徴が互いに非常に近いため、一つの特徴の磁場が別の特徴の磁場と重なり合うことで、実際に磁気干渉も生じ始めます。つまり、磁気干渉も発生し、それが信号の整合性にも悪影響を及ぼします。これは、設計者がコンピュータ上で設計しているときの性能を完全に損なうものです。そして、表面処理で実際に製造するとき、これらの効果は実際に設計した信号の整合性の性能を損なうでしょう。

ザック・ピーターソン：そして、メッキの過剰な問題については、ちょっとした瞬間のために、ですね、もし十分に高い帯域幅であれば、その線に沿ったインピーダンスの偏差に気づくでしょう。しかし、私が疑問に思っているのは、製造時に過剰メッキ補償が行われているかどうかです。標準的な減算製造では、実際に印刷されたときの実際のトレースの台形の外観を考慮してエッチング補償を行いますが、過剰メッキ補償も適用されているかどうか疑問に思います。

Kunal Shah: ですから、これらの問題に対して補償設計を行うことは常に可能ですが、その結果、非常に難しくなることがあります。なぜなら、オーバープレートは1ミクロン未満、または1.5ミクロン、数ミクロンの範囲であることが多いからです。それは非常に小さいレベルです。しかし、私が話しているシナリオでは、文字通りライン間隔が5ミクロンです。したがって、一方の側に1.5ミクロンのオーバーがあり、もう一方の側にも1.5ミクロンのオーバーがある場合、制御不能になり、ブリッジング問題やオーバーペイントが実際に発生する可能性があります。ですから、パラジウムインクやパラジウム層を非常に正確な方法でどのように施すかを設計することはできますが、数ミクロンレベルの層の精度を管理するということは、非常に非常に困難です。ですので、特にmsapプロセスを使用しているお客様からは、ニッケルをめっきしようとしたり、補償を試みたりするものの、技術がまだ20ミクロンから10ミクロンへと進化している途中であり、より小さな特徴サイズに移行するにつれて難しくなっているという問題を共有してもらっています。

Zach Peterson: では、この問題に対処するための解決策は何でしょうか？線幅を小さくし、トレースサイズを小さくするという大きな動きがあります。私たちは常に、より小さなエリアにより多くのものを詰め込もうとしていますが、特にチップが3Dで構築され始めると、パッケージングがこの傾向を引き続き推進するものだと思います。したがって、より小さなエリアにさらに多くのものを詰め込む必要があります。この問題に対する解決策は何でしょうか？従来の製造業界での古い解決策、つまりものを少し離して配置するというのが通用しなくなり始める時点で、どうすればよいのでしょうか。

Kunal Shah: 絶対にそうです。Zach、いくつかのポイントを挙げてくれて、解決策について話しますが、あなたが言及したように、私たちがより密度の高い設計、より小さな特徴、より密集した特徴に移行しようとしているという良いポイントを挙げました。そして、実際に移行しています。あなたが挙げたように、私たちはプリント基板から、ほとんどパッケージングの世界のような基板に、ほぼ移行しています。したがって、半導体パッケージング、製造、プリント基板がほぼ重なり始めていることがわかります。アメリカの多くの企業が基板のような製造を開始し、これらのUHDI能力を持つ計画を立てているところです。従来の技術に対する表面仕上げソリューション、つまり利用可能なenigについて話しました。したがって、enigをなぜ使用するのか、enigの背景について説明します。

私たちがenigを使用している最大の理由は、金です。金層は貴金属であるため、どの元素とも化学反応を起こしません。だから貴金属なのです。そのため、最終層に金を使用し、それが12から24ヶ月の保存期間を提供する理由です。また、金は非常に低い表面粗さを持つ極めて平滑な表面を提供します。これは二つ目の利点であり、特にA-U-H-D-Iアプリケーションにおいて非常に有益です。しかし、銅の上に直接金をめっきすることはできません。なぜなら、銅が金を通して拡散し始め、銅が止められる方法がなく、銅が金の表面に来てしまい、導体全体を損なうからです。そのため、OLAがいわゆるバリア層として使用され、EIGが非常に普及している理由です。彼らは2、3、3から6ミクロンのニッケル層を施し、その上に金を置きます。

ニッケルが表面信号の整合性の観点から、まためっきや過剰めっきの管理、さらにはUHDIめっきの管理が非常に困難であるという点から見ても有害であることを議論したので、解決策は何でしょうか？解決策は、実際にはLilo threeが開発した製品であるバリア層で、これはニッケルベースのバリア層ではなく、銅の上に層を追加するのではなく、実際には銅層の上部を食べる有機溶液処理です。ニッケルがなぜ使用されるかというと、ニッケルはバリア層として使用され、銅がニッケルから金へと拡散するのを防ぎます。Liloのバリア層処理は、ニッケル層を必要とせずにまったく同じことを行う、銅の上に行われる処理です。これは非常に有益です。なぜなら、層を追加していないからです。めっきプロセスは非常に非常に安定しており、過剰めっきなどの問題を抱える必要がありません。実際には定義された場所でのみ銅層を処理します。

最高の部分は、銅の導電性を損なわないことです。ですから、銅の上に処理が施された後に金が15ナノメートルしかない場合でも、enigのすべての利点を得ることができます。なぜなら、バリア層が銅の拡散のためのバリアを提供するニッケルの役割を果たしているからです。しかし、その上で、信号整合性は最高の導体である銅と同じくらい良好です。なぜなら、あなたが持っているのは15ナノメートルだけですが、あなたのスキン深さは約2、3ミクロンなので、ほとんどの信号は銅を通って通過し、それが理想的な状態です。そして、バリア層と金に関するめっき問題や過剰めっきの問題はありません。これらはいくつかの利点です。なぜなら、ニッケルを使用していないからですが、この有機ベースの溶液処理がバリア層を提供し、ニッケルが果たしている有害な効果をすべて提供しているからです。

Zach Peterson: UHDIにおける銀やOSPなどの他のめっきオプションについて誰か調べたことはありますか？銀を取り上げるのは、デジタルセクションと非常に高周波のRFセクションが同じボードにある場合の経験が少し私にはあるからです。RFにおいて、挿入損失を減らそうとするとき、通常の選択肢の一つが銀です。これは、たとえばenigのようなものから生じる挿入損失を減らしたいが、OSPのようなものよりも少し長い保管寿命が欲しい場合です。

Kunal Shah: 確かに。素晴らしいポイントです。RFや高周波に関しては、銀が表面処理またはめっきオプションとして定番になっています。その理由は、銀が銅よりもさらに高い導電性を持っているからです。これにより、銀を使用することで、可能な限り最高の信号整合性を実現できます。銀の問題点は、全体的な環境信頼性です。たとえば、表面処理の一部または一部が組み立てで残された場合、パッドやその他の部分が、例えばこのサイズで、コンポーネントがこのサイズである場合、わずかなマイクロンの露出した表面処理が残されます。銀は硫黄と化学反応を起こし、硫化銀を形成する傾向があり、それによって樹枝状の結晶が形成され始めます。

したがって、1年から2年の間に、この樹枝状の結晶は外部環境で成長を始め、他のパッドからの樹枝状の結晶とこのパッドの樹枝状の結晶が合流してブリッジング問題を引き起こすかもしれません。その結果、これらの樹枝状の結晶のために機能不全が発生します。このような環境下での腐食問題は、注意が必要な点です。これが、デザイナーや材料会社、PCBや組み立てに使用される製造材料とのコラボレーションが重要である理由です。最終的な用途でどのように、どこで使用されるかを知らないと、非常に厄介な状況になる可能性があります。設計の理由は一つですが、適用されるときには、どこで使用されるか、どのような環境条件かに注意を払う必要があります。

たとえば、アジアやヨーロッパの一部の地域では、これらのガス（硫黄を含む）のレベルが世界の他の地域よりもはるかに高いです。これらの問題を理解し、さらに銀を使用すると、温度や湿度の偏りもこれらの樹枝状の成長をさらに早める可能性があるため、これらの腐食問題を理解することが重要です。そのため、金ベースの表面処理が依然として普及しています。もちろん、enigが普及しているとあなたが指摘したように、RFに関しては、「ただ銀を浸すだけ」となりがちです。しかし、浸銀がもたらす信頼性の懸念も理解する必要があります。

ザック・ピーターソン：ええ、私が銀を使った全ての時において、それがA-U-H-D-Iアプリケーションで使われたことはなく、BGAを使用するアプリケーションではあっても、線幅や間隔が1ミル未満ということは決してありませんでした。そのレベルになると、デンドライトが問題になることが本当に見えます。銀を使用するほとんどの人々は、そのレベルで操作していないので、デンドライトの問題についてさえ知らないかもしれません。銀について最もよく挙げられる懸念は、ただの腐食や変色です。

クナル・シャー：はい。それは組み立ての時点でのことです。ですから、それは非常に非常に重要だと思います。それは6ヶ月の棚寿命として言及されていますが、4か月や5か月の範囲になると、銀の変色が始まり、それが実際に組み立てプロセスに影響を与えます。ですから、それは変色に関する初期段階の問題です。そして、デンドライトは組み立て後とアプリケーション段階での問題です。ですから、組み立て前の腐食と組み立て後のアプリケーションでの腐食とデンドライトの両方の観点から、浸漬銀について考慮すべきことがあります。そのため、私たちは常に、高い信頼性のアプリケーション、特にUHDIに進むときには、デンドライトがさらに大きな問題になるため、デンドライトがないという理由だけで、金ベースの表面処理を推奨しています。

OSPについても触れたので、OSPについても話します。まさにそれです。OSPの棚寿命は約3ヶ月と評価されています。そして、OSPと浸漬銀の両方について、浸漬銀の変色だけでなく、組み立ての観点からも、OSPで何回のリフロー工程を行う必要があるか、ということです。OSPは銅の上にポリマー層です。ですから、組み立ての第一または第二フローで265度セルシウスをかけると、OSPはほとんど蒸発したり分解したりしますが、私が言いたいのは、それが妥協されるということです。そのため、高温で露出した銅は酸化されやすくなります。ですから、第三または第四のリフロー工程に進むと、表面はすでに妥協されており、それらの妥協された表面で組み立て操作を行い、濡れ性能を期待することになります。

はい、故障の可能性が高くなるかもしれません。OSPには、何回のリフロー工程を実行できるかという問題があります。さらに、浸漬銀も変色し、2回目や3回目のリフロー後には、最初のリフローで得られたものと同様の性能を発揮しないかもしれません。これらはOSPと浸漬銀のいくつかの問題です。また、OSPに関しても理解しておくべき別の側面があります。私たちはある顧客と協力しており、その要件は、パッドが導電性でなければならないというものです。ですから、表面処理は表面実装の領域ではなく、表面処理がプリント回路基板上で露出した導体として残る多くの他のアプリケーションや領域があります。しかし、OSPを使用すると、パッドはPCBの上にポリマー層があるため、非導電性になります。ですから、OSPに関しても、これを念頭に置く必要があります。

Zach Peterson: はい、わかります。リフロー工程の回数は、設計者が組み立ての観点から見ていないため、実際にはあまり考えていないことだと思います。彼らはどのように計画するかわかりません。多くの設計者は、オンラインの見積もりフォームでスズ鉛ボタン、あるいはスズ鉛ではなく、浸スズボタンをクリックするか、メールボタンをクリックして、ええ、それでいいですと言うだけだと思います。

Kunal Shah: そしてわからないのですが、このコメントをしてもいいかもしれませんが、ボタンをクリックすると、設計者の観点から、またはPCB製造工場で注文をする際に、何が最も安いか、ということになりますよね？だから、今はすべてがオンラインアプリケーションで、ドロップダウンオプションでフォームをすべて記入して、最も安いものを選びましょう。しかし、はい、つまり、リフロー工程の回数を知る必要があるということは、あなたが指摘した通りです。二つ目はコストですが、コストには非常に注意深くなる必要があります。なぜなら、PICのような他の表面処理を挙げることができるからです。高信頼性アプリケーションでは、ニッケルと金の間にパラジウム層が挿入されることが多いです。その理由の一つは、enigのパッドで、歴史的にニッケルと金の層の間の界面での腐食です。

そのためにパラジウム層が導入されたのですが、そのためにickと呼ばれるものは、電極、パラジウム浸金がその正式名称です。今、コストはさらに極端に高くなります。指数関数的に高くなるのは、パラジウム層のためです。パラジウムは金の1.5倍のコストの貴金属ですから。ですから、金のコストを加えるだけでなく、その上にパラジウムのコストを加えていますが、eickで必ずしもすべての信頼性を得るわけではありません。信号の整合性に問題があること、パラジウム層の厚さによっては信頼性に関する問題があることなど、問題があります。ですから、最も高いお金を払えば最高の製品が得られるわけではなく、最も安いものを選んだからといってうまくいくわけではありません。各アスペクトの長所と短所を理解し、特にそれがどこに適用されるか、顧客が誰であるかなどを理解して、最適なパフォーマンスを得るために賢く支出する必要があります。

Zach Peterson: はい、あなたが使った用語で、しばしば誤解されるものがあります。それは「最高の製品」というものですね。最高は常に大きなアスタリスクが付いています。なぜなら、enigから見た場合、最高は本当に最高の信頼性を意味しますが、銀から見た場合、最高は信号の整合性を意味し、必ずしも信頼性を意味するわけではありません。だから、最高はここでいくつかの考慮を必要とします。そして、UHDIに進むにつれて、私たちはより高い周波数範囲にどんどんと押し進めています。だから、例えばギガヘルツ以下では、enigとスズの間の損失の違いには気づかないかもしれません。信頼性だけが気になります。しかし、多ギガヘルツの帯域幅に入ると、今度は確実に違いに気づきます

クナル・シャー：確かにザック、素晴らしい点を挙げてくれました。ギガヘルツが1未満であっても、5から10ギガヘルツまでの間では、エマージェントシルバーや他の表面処理との間に大きな悪影響が見られないかもしれません。表面処理の観点からは、どれも損失の面で同じように見えるでしょう。しかし、10ギガヘルツから25ギガヘルツになると、そこが5Gの高周波帯です。77ギガヘルツは自動車用の周波数で、これらは自動車アプリケーションで典型的な周波数です。そして、RFの一部は100ギガヘルツ以上です。ですから、まさにあなたが指摘したように、10ギガヘルツ以上になると、エニグを使うかエマージェントシルバーを使うかによって、実際に効果が見え始めます。そして、その時に「信頼性のためにエニグを選ぶべきか？」と気づく必要があります。

しかし、エニグにも信頼性の面で懸念があるというのは、また別の話ですが、金層の観点と環境腐食の観点からは、結局のところ、それは金の外層ですから、より信頼性があります。しかし、高周波でエマージェントシルバーを使用すると、環境腐食の観点から信頼性が大きな懸念事項になります。これらは理解しなければならないことです。そして、まさにその時に、私たちの解決策を、ニッケルを取り除き、このバリア層処理を施すという点で話し合います。それにより、銅原子のバリア層としてのニッケルの性能を得ることができますが、外層は金になります。したがって、信頼性の観点から最高の環境腐食保護を得ることができます。しかし、信号の整合性の観点からは、信号が金を通過し、そのほとんどが銅を通過するため、エマージェントシルバーの性能に非常に似ています。その観点から、信号の整合性は銀と比較しても良好です。しかし、信頼性は常に良好です。なぜなら、銅の外層があり、その下のバリア層処理によって保護されているからです。

ザック・ピーターソン：私よりもはるかにメッキに詳しい専門家として、あなたは研究文献をたくさん調べて、ニッケルを排除しつつ、非常に信頼性の高い表面メッキを確保しようとする人々が試みたさまざまな方法を見つけたことでしょう。あなたはバリア層を作るためのパッシベーションを使用するという方向に進みました。UHDIで次のレベルに到達するために、他の人々が取り組んでいるかもしれない、うまくいかなかったり、他のアプローチは何ですか？

クナル・シャー：はい、絶対に、ザック。実際にこれを試した人がいます。この方向性は完全に新しいわけではありません、ちょうどあなたが話題にしたことです。私たちはこの道を選びましたが、以前に探求されていました。主に2つか3つの方法が探求されていますが、1つは「DIG」と呼ばれるもので、直接金浸漬です。私が会話の初めに言ったように、ニッケルがなければ、銅は金の表面に拡散してしまうため、その薄い層に金浸漬を施すことはできません。なぜなら、金層の上面はたったの15ナノメートルだからです。しかし、直接金浸漬は150、200ナノメートルとしてめっきします。つまり、たとえ拡散しても、200ナノメートルであれば全てが外に出てしまうことはないと期待しています。そして、組み立てやアプリケーションに関しては、シミュレーションを行ったり、実際のシナリオで、銅が金に到達するのに5年かかる場合、200ナノメートルであれば十分だと考えています。なぜなら、私たちは2、3年、あるいは4年の信頼性しか必要としていないからです。

だから、200ナノメートル、250ナノメートルの金を使っても大丈夫です。これが人々が取った1つのアプローチです。2つ目のアプローチは、埋蔵層としてNICOを使用する代わりに、パラジウムをバリア層として使用しようというものです。Eピグのようですが、ニッケルを入れずに、銅の上に直接パラジウム電極を置いたり、あるいは金の種層を少し置いたりしますが、主にパラジウム電極を置いてから金浸漬を施します。このプロセスをEEGまたはeagと呼びます。DIGに戻ると、15ナノメートルではなく、200または215ナノメートルの金を使用するので、めっきのコストはほぼ自動的に4、5倍になります。これは、製品の大量製造を行う際の大きな欠点です。しかし、もう一つの問題は、マイクロBGAではんだ付けを試みる際に、そんなに多くの金がはんだに溶解してしまい、金の脆弱性を引き起こす可能性があることです。つまり、はんだが脆弱性の故障に見舞われる可能性があります。なぜなら、その界面での金が多すぎて、組み立て時に全てが溶解してしまうからです。したがって、DIGには信頼性の懸念がありますが、コストの懸念も大きいです。次にEEGについて話しましょう。EEGパラジウム金浸漬は、私が述べたように、コストをさらに別のレベルに引き上げます。なぜなら、パラジウム層は金の1.5倍のコストだからです。つまり、ニッケルを金よりもさらに高価な貴金属で置き換えることになり、組み立てをさらに高価にします。それが一つ。二つ目は、パラジウムも信号の整合性に関する懸念があります。ニッケルを取り除くと、パラジウムの性能は確かにニッケルよりも優れていますが、金や銅、銀のように理想的ではありません。したがって、特に20、30、50、70ギガヘルツに進む場合、依然として信号の整合性に関する懸念があります。

そのようなシナリオでは、信号の整合性としては理想的な代替品ではありません。なぜなら、パフォーマンスは金や銅、銀のようなものほど良くないにもかかわらず、ニッケルを金よりもさらに高価な貴金属で置き換えるため、コストが法外になるからです。そう、それらは存在する代替品のいくつかです。そして再び、ニッケルフリーの代替品としては、完全にゴールドフリーにするか、つまりOSPや新興の銀を選ぶかですが、信頼性の面から見たそれらの欠点について話しました。そうですね、

Zach Peterson: ですから、Lilo Treeの社長であるあなたに聞かなければなりませんが、あなたが挙げた他の解決策と比較して、あなたの解決策に対してどれほどの肯定的な反応を見てきましたか？DIGは超コストがかかるため、低ボリュームでなければ現実的ではないと理解していますが、エピックも同様にコストがかかるかもしれませんが、それでもコストがかかります。ですから、Lilo Treeの利点の一つはコストの観点からかもしれませんね。

Kunal Shah: はい、実際にいくつかの利点を挙げさせていただくと、信号の整合性について話したように、プレートの容易さやUSDIの全ての利点がありますが、コストはOT threesのニッケルフリー解決策が実際にenigよりも20から25%安いのです。それはコストの観点から非常に魅力的な提案をしています。なぜなら、enigよりも20から25%安いからです。二つ目の利点は、典型的な金メッキがシアン化金源分子または化学物質、何と呼ぶかに基づいて行われることです。それはシアン化物ベースの溶液です。私たちのゴールドメッキの解決策は完全にシアン化物フリーです。それはより安定しており、シアン化物ベースの金よりも運用コストが安いです。ニッケルフリーの観点からは、ニッケルフリーを行いたい人はいつも、他のニッケルフリーオプションよりもLilo threeのプロセスを使用または選択するという意味で、私たちを選ばれたものと呼んでいます。

しかし、私たちはまた、いくつかの製造所と話をしており、実際に議論中で、UHDIではなく、高周波アプリケーションではなく、標準的なボードで低周波アプリケーションでも、なぜ最初からより高価で信頼性の懸念がある標準のenigを使用しているのかと考えています。ニッケルと金のインターフェースで言及したように、ブラックパッド。そして、もう少し技術的な第三のことは、あなたのはんだ接合部が錫ニッケルの金属間化合物であるのに対し、ニッケルフリーオプションでは実際には銅錫を得ることができ、それははるかに強く、ニッケルフリーが安価で信頼性が高く、持続可能である場合、つまりシアン化物フリーである場合、なぜ最初から伝統的なEnochを使用すべきなのでしょうか？それが私たちがこれまでに進出しているところです。確かに、あなたの質問に答えるために信号の整合性とUSDアプリケーションに戻ると、確かにLilo threesのニッケルフリーは、プレミア選択オプションの一種ですが、私たちはまた、伝統的なenigの代替解決策としても検討されています。伝統的な低周波非UHDIボードにも適用されます。

Zach Peterson: これは本当に有益な話でした。時間がほとんどないですが、お話しできて本当に良かったですし、いつも新しいことを学べる気がします。ポッドキャストに来てくれてありがとうございました。

Kunal Shah: ありがとう、Zach。確かにあなたと話すのは素晴らしかったです。

Zach Peterson: いつものことながら、そしてリスナーの皆さん、もし2024年3月26日にアリゾナ州ピオリアにいるなら、ピオリア・スポーツ・コンプレックスに是非足を運んでください。SMTAが主催する超高密度インターコネクト・シンポジウムで、今日話した内容全てについてKunal Shawが話すのを見ることができます。YouTubeで視聴している皆さんも、購読ボタンを押して、いいねボタンを押してください。これにより、私たちのポッドキャストエピソードやチュートリアルが公開されるのを追いかけることができます。最後に、学びを止めずに、軌道に乗り続けてください。次回もお会いしましょう。皆さん、ありがとうございました。