Dane niezawodności SAP

Jedno z pytań, które regularnie słyszę w kontekście procesu A-SAP™ firmy Averatek, dotyczy "jakie dane posiadacie, aby zademonstrować niezawodność PCB?" To doskonałe pytanie i interesujący temat bloga. Zamierzam podzielić się danymi specyficznie dotyczącymi płytek drukowanych wykonanych przy użyciu procesu A-SAP™ firmy Averatek, w tym wynikami D-Coupon, IST i SIR, a także przyjrzeć się mniej oczywistym sposobom myślenia o tym, jak procesy SAP mogą poprawić ogólną niezawodność płytek drukowanych.

Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z póładdycyjnym procesem PCB, prosimy o zapoznanie się z kilkoma naszymi poprzednimi blogami. Przeanalizowaliśmy podstawy przetwarzania SAP, ostatnio przyjrzeliśmy się niektórym z najważniejszych pytań związanych ze stosowaniem płytek drukowanych, zbadaliśmy niektóre z „zasad projektowania” lub „wytycznych projektowych”, które nie zmieniają się podczas projektowania z wykorzystaniem tych ultra-wysokich gęstości cech. oraz zbadaliśmy przestrzeń projektową wokół możliwości wykorzystania tych ultra-wysokich gęstości szerokości ścieżek obwodów w regionach ucieczki BGA oraz szerszych ścieżek w polu trasowania. Korzyścią jest redukcja warstw obwodów, a obawą jest utrzymanie impedancji 50 omów. Eric Bogatin niedawno opublikował białą księgę analizującą właśnie tę korzyść i obawę.

Zacznijmy od oczywistych kryteriów niezawodności: Kupony D-Coupons, kupony IST, testy wytrzymałości na oddzielanie i testy SIR. Ok, może SIR nie jest najbardziej oczywistym kryterium, które mogłem wybrać, ale ponieważ proces A-SAP™ wykorzystuje system katalizatora na bazie palladu do osiągnięcia ultra-cienkiej warstwy miedzi bezprądowej, pojawiły się obawy, że pallad pozostaje przewodzący po przetworzeniu, więc uwzględniłem to tutaj.

Badanie rezystancji izolacji powierzchniowej:

Każdy pozostały katalizator palladowy na powierzchni laminatu nie staje się przewodzący i pogarsza izolację między przewodnikami. Dowodem są porównywalne wyniki między A-SAP™ a procesem trawienia subtrakcyjnego.

Testy IST:

Testowanie zgodnie z IPC TM-650-26.26a
Przewierty metalizowane:

• Zaliczone testy w warunkach temperatury 150oC przez 500 cykli

Obwody z mikroprzewiertami:

• Zaliczone testy w warunkach temperatury 190oC przez 500 cykli po testowaniu przewiertów metalizowanych

Testowanie D-Coupon:  
Testowanie zgodnie z IPC TM-650-2.6.27b Wyniki testów

• Kilku licencjobiorców przetestowało wiele konfiguracji kuponów i proces przebiegał na systemie termicznego stresu OM z zaliczonymi wynikami. Licencjobiorcy to Calumet Electronics, American Standard Circuits oraz FTG. Dodatkowe wyniki testów zostały dostarczone przez NSWC Crane jako Wykonawcę Agentem dla Drukowanych Obwodów Dla Departamentu Obrony.
• Warunki testowe dla parametrów przepływu ciepła obejmowały 6 cykli od 45 do 230, 245 lub 260oC, po których następowały parametry szoku termicznego z 100 cyklami od -55 do 170oC.
• Łącznie przetestowano 83 zestawy kuponów z 6 różnych przebiegów procesu w teście IPC TM-650-2.6.27b z pojedynczymi przelotkami, przelotkami przesuniętymi i przelotkami ułożonymi na sobie (2)
• Dodatkowe testy są w toku, aby zwiększyć próbkowanie procesu i głębokość stosu przelotek, które powinny zostać zakończone do końca lata.

Testowanie siły odrywania:

Przeprowadzono znaczące prace nad testowaniem siły odrywania na różnorodnych materiałach płytek obwodów, w tym FR4, materiałach specjalnych, materiałach obwodów elastycznych i materiałach budowlanych, wykorzystując proces A-SAP™. Waham się nawet to uwzględniać, ponieważ jak tylko zostanie to wydrukowane, jest już nieaktualne z powodu tak wielu prac rozwojowych. Lista poniżej zawiera materiały płytek obwodów, które zostały przetestowane z wynikami akceptowalnymi dla przemysłu pod względem siły odrywania. Proszę, nie myślcie, że inne materiały nie przechodzą testów, bardziej prawdopodobne jest, że testy po prostu jeszcze się nie zakończyły!

Calumet Electronics, pionierski producent PCB, który jako pierwszy zastosował proces A-SAP™. Zapytałem Meredith LaBeau, CTO Calumet Electronics, na jakim etapie są z rozwojem procesu, na co odpowiedziała: „Zakończyliśmy cały rozwój procesu w ciągu ostatnich dwóch lat, przesuwając poziom gotowości produkcyjnej z 5 na 9 (produkcja na niską skalę). Przez ten proces rozwoju przeprowadziliśmy znaczące testy niezawodności, w tym siłę odrywania, naprężenie termiczne i cykliczność z mikroprzewiązkami, jak również struktury przesunięte. Dodatkowo, przetworzyliśmy ponad 1000 paneli i przetestowaliśmy je pod kątem ciągłości elektrycznej i analizy mikrosekcji.

Przez fazy rozwoju procesu A-SAP™, zastosowaliśmy technologię na wszystkich tradycyjnych i wielu nietradycyjnych substratach, z sukcesem, jak również wyprodukowaliśmy wszystkie tradycyjne cechy PCB z zaliczoną niezawodnością.”

Dane zawarte tutaj dotyczą specyficznie procesu A-SAP™, obecnie produkowanego w USA. Szybkie wyszukiwanie w Google również dostarczy danych niezawodnościowych dla procesu mSAP, produkowanego na dużą skalę w Azji. Proces mSAP w Azji jest produkowany w specjalnie zbudowanych obiektach i znacznie różni się od procesów mSAP prowadzonych w USA. Osobiście nie widziałem żadnych danych niezawodnościowych tego typu dla procesów prowadzonych w amerykańskich zakładach produkcyjnych.

Rozważania na temat niezawodności PCB poza wynikami testów:

Odstępując od tradycyjnych danych testowych dotyczących niezawodności, chciałbym również poruszyć niektóre mniej intuicyjne sposoby, w jakie proces SAP może poprawić niezawodność. Na początek, niezawodność mikropołączeń była niekwestionowanym gorącym tematem przez wiele lat, z niezliczonymi godzinami pracy poświęconymi na zrozumienie wyzwań i identyfikację rozwiązań. Zmniejszenie zależności od mikropołączeń, szczególnie stosowanych mikropołączeń, z pewnością poprawi niezawodność. Procesy SAP mogą pomóc projektantowi obwodów drukowanych właśnie w tym. Zmniejszenie szerokości linii z 75 mikronów i więcej do 50 mikronów lub mniej zapewnia kilka różnych korzyści, w zależności od tego, co jest ważne dla każdego konkretnego projektu:

• Zmniejszenie szerokości linii może i będzie redukować liczbę warstw, co z kolei zmniejsza liczbę warstw mikropołączeń i liczbę cykli laminowania.
• Zmniejszenie szerokości linii i odstępów może uwolnić przestrzeń do wykorzystania mikropołączeń rozłożonych zamiast stosowanych.
• Zmniejszenie szerokości linii może uwolnić miejsce na większe otwory przelotowe, potencjalnie eliminując połączenia ślepe i pozwalając projektantowi na wykorzystanie technologii otworów przelotowych zamiast stosowanych lub rozłożonych mikropołączeń.

W rzeczywistości każdy z tych tematów mógłby być przedmiotem studium przypadku w przyszłym blogu! Prosimy o śledzenie naszych kolejnych wpisów, które będą bardziej szczegółowo analizować te korzyści oraz badać zalety związane z możliwością stosowania cieńszych dielektryków, zachowania wymagań dotyczących impedancji przy jednoczesnym zmniejszeniu całkowitej grubości PCB.