SAP 신뢰성 데이터

Averatek의 A-SAP™ 프로세스와 관련하여 정기적으로 받는 질문 중 하나는 "PCB 신뢰성을 입증할 데이터가 무엇인가요?"입니다. 이는 훌륭한 질문이며 흥미로운 블로그 주제입니다. 저는 Averatek의 A-SAP™ 프로세스로 제작된 인쇄 회로 기판에서 얻은 데이터, 구체적으로 D-Coupon, IST, SIR 결과를 공유할 것이며, SAP 프로세스가 인쇄 회로 기판의 전반적인 신뢰성을 향상시킬 수 있는 몇 가지 덜 명백한 방법에 대해서도 탐구할 것입니다.

반도체 첨가 PCB 공정에 익숙하지 않은 분들을 위해, 저희가 이전에 작성한 몇 가지 블로그를 참조해 주세요. SAP 처리의 기초에 대해 설명했고, 최근에는 인쇄 회로 기판 스택 업과 관련된 주요 질문들을 살펴보았으며, 이러한 초고밀도 특징 크기를 사용하여 설계할 때 변경되지 않는 “설계 규칙” 또는 “설계 지침” 몇 가지를 탐구했습니다. 그리고 BGA 탈출 영역에서 이러한 초고밀도 회로 트레이스 폭을 활용하고 라우팅 필드에서 더 넓은 트레이스를 사용하는 가능성 주변의 설계 공간을 탐색했습니다. 이점은 회로 층의 감소이며, 우려사항은 50옴 임피던스를 유지하는 것입니다. Eric Bogatin이 최근 이러한 이점과 우려를 분석한 백서를 발표했습니다.

명백한 신뢰성 기준부터 시작해봅시다: D-쿠폰, IST 쿠폰, 껍질 강도 시험, 그리고 SIR 시험. 좋아요, 아마 SIR이 가장 명백한 기준은 아닐 수 있지만, A-SAP™ 공정이 초박층의 무전해 구리를 달성하기 위해 팔라듐 기반 촉매 시스템을 사용하기 때문에, 처리 후 팔라듐이 전도성을 유지하는 것에 대한 우려가 있었으므로 여기에 포함시켰습니다.

표면 절연 저항 테스트:

래미네이트 표면에 남아 있는 팔라듐 촉매가 전도성을 갖지 않고 도체 간의 절연을 저하시키지 않습니다. A-SAP™과 감산식 에칭 처리 간의 비교 결과로 입증되었습니다.

IST 테스트:

IPC TM-650-26.26a에 따른 테스트
도금된 관통 비아:

• 150oC 테스트 조건에서 500 사이클 동안 테스트를 통과함

마이크로 비아 회로:

• 도금된 관통 비아 테스트를 거친 후 190oC 테스트 조건에서 500 사이클 동안 테스트를 통과함

D-쿠폰 테스트:  
IPC TM-650-2.6.27b 테스트 결과에 따른 테스트

• 여러 라이선스 보유자가 다양한 쿠폰 구성을 테스트하고 OM 열 스트레스 시스템에서 테스트를 통과한 프로세스를 실행했습니다. 라이선스 보유자에는 Calumet Electronics, American Standard Circuits, 그리고 FTG가 포함됩니다. 추가적인 테스트 결과는 국방부의 인쇄 회로 기판을 위한 집행 기관으로서 NSWC Crane에 의해 제공되었습니다.
• 리플로우 파라미터를 위한 테스트 조건은 45도에서 230, 245, 또는 260도까지 6회 사이클이었으며, 이어서 열충격 파라미터는 -55에서 170도까지 100회 사이클이었습니다.
• 6개 다른 공정 런에서 총 83개의 쿠폰 세트가 단일 비아, 교차 비아, 그리고 적층 비아(2)를 포함한 IPC TM-650-2.6.27b 테스트에서 테스트되었습니다.
• 공정 샘플링을 증가시키고 비아 스택 깊이를 늘리기 위한 추가 테스트가 진행 중이며, 여름 말까지 완료될 예정입니다.

필 힘 테스트:

FR4, 특수 재료, 유연한 회로 재료 및 A-SAP™ 프로세스를 사용한 빌드업 재료를 포함한 다양한 회로 보드 재료에 대한 필 힘 테스트를 수행하는 데 상당한 작업이 이루어졌습니다. 발전 작업이 많이 진행되고 있어 이를 포함시키는 것조차 망설여집니다. 아래의 회로 보드 재료 목록은 모두 업계에서 받아들일 수 있는 필 힘 결과로 테스트되었습니다. 다른 재료들이 테스트를 통과하지 못한다고 생각하지 마십시오, 더 가능성 있는 것은 테스트가 아직 완료되지 않았을 뿐입니다!

Calumet Electronics, A-SAP™ 공정을 최초로 실행한 선구적인 PCB 제조업체입니다. Calumet Electronics의 CTO인 Meredith LaBeau에게 공정 개발 상황에 대해 물었을 때, 그녀는 "지난 두 해 동안 모든 공정 개발을 마쳤으며, 제조 준비 수준을 5에서 9(저율 생산)로 올렸습니다. 이 개발 과정을 통해, 우리는 신뢰성을 포함한 중요한 테스트를 수행했는데, 이는 껍질 강도, 열 스트레스, 마이크로비아를 사용한 사이클링 및 계단식 구조 등을 포함합니다. 또한, 1000개 이상의 패널을 처리하고, 전기 연속성 및 미세단면 분석으로 테스트했습니다.

A-SAP™의 개발 단계를 통해, 우리는 모든 전통적이고 많은 비전통적인 기판에 이 기술을 성공적으로 사용했으며, 전통적인 PCB 특징을 모두 제작하여 신뢰성을 통과했습니다.

여기에 포함된 데이터는 현재 미국에서 제작되고 있는 A-SAP™ 공정에 특별히 해당됩니다. 구글 검색을 통해 아시아에서 대량 생산되고 있는 mSAP 공정의 신뢰성 데이터도 제공됩니다. 아시아의 mSAP 공정은 맞춤형 시설에서 생산되고 있으며, 미국에서 운영되는 mSAP 공정과는 상당히 다릅니다. 미국 제조 시설에서 운영되는 공정에 대한 이러한 유형의 신뢰성 데이터를 개인적으로 본 적은 없습니다.

시험 결과를 넘어선 PCB 신뢰성에 대한 생각:

전통적인 "신뢰성 데이터" 시험 정보에서 벗어나, SAP 프로세스가 신뢰성을 향상시킬 수 있는 직관적이지 않은 몇 가지 방법에 대해서도 언급하고 싶습니다. 우선, 마이크로비아 신뢰성은 수년간 논란의 주제였으며, 도전과제를 이해하고 해결책을 찾기 위해 수많은 시간이 투입되었습니다. 특히 적층 마이크로비아에 대한 의존도를 줄이는 것은 분명히 신뢰성을 향상시킬 것입니다. SAP 프로세스는 인쇄 회로 설계자가 바로 그것을 할 수 있도록 도울 수 있습니다. 선 폭을 75 마이크론 이상에서 50 마이크론 이하로 줄이는 것은 각각의 설계에 중요한 것에 따라 몇 가지 다른 이점을 제공합니다:

• 선 폭을 줄이면 층 수를 줄일 수 있으며, 이는 차례로 마이크로 비아 층 수와 적층 사이클 수를 줄입니다.
• 선 폭과 간격을 줄이면 적층 마이크로비아 대신 교차 마이크로비아를 사용할 수 있는 공간을 확보할 수 있습니다.
• 선 폭을 줄이면 더 큰 관통 홀을 위한 공간을 확보할 수 있으며, 이는 눈에 보이지 않는 비아를 제거하고 설계자가 적층 또는 교차 마이크로비아 대신 관통 홀 기술을 사용할 수 있게 할 수 있습니다.

사실, 이들 각각은 미래 블로그의 사례 연구가 될 수 있습니다! 얇은 유전체를 사용할 수 있는 능력과 관련된 이점을 탐구하고 PCB의 전체 두께를 줄이면서 임피던스 요구 사항을 유지하는 이점을 더 깊이 파고드는 다음 블로그를 기대해 주세요!