Innowacje UHDI i PCB nowej generacji z Kunal Shah, PhD.

W tym pouczającym odcinku podcastu OnTrack, prowadzący Zach Peterson rozmawia z Kunalem Shahem, doktorem, prezesem liloTree. Dwaj panowie prowadzą szczegółową rozmowę na temat rozwijającej się dziedziny Ultra Wysokiej Gęstości Połączeń (UHDI) i jej wpływu na przyszłość elektroniki.

Kunal dzieli się swoimi spostrzeżeniami na temat najnowszych innowacji w UHDI, w tym wyzwań i rozwiązań w produkcji elektroniki, szczególnie w aplikacjach o wysokiej niezawodności, takich jak elektronika obronna i medyczna.

Skupiając się na nadchodzącej dyskusji panelowej SMTA, ten odcinek jest obowiązkowy dla każdego zainteresowanego najnowszymi technologiami kształtującymi nasz świat. Nie przegap tego pogłębionego spojrzenia na UHDI!

Posłuchaj odcinka

Obejrzyj odcinek

Kluczowe punkty

• Przegląd różnych rozwojów w UHDI
• Dyskusja na temat "tradycyjnych" materiałów do powlekania
• Nikiel kontra miedź
• Kompensacja nadmiernego powlekania?
• Czy srebro może być alternatywą dla UHDI?

Więcej zasobów

• Dowiedz się więcej o liloTree
• Sprawdź ten artykuł o możliwościach PCB Ultra HDI
• Ekskluzywny 15-dniowy darmowy dostęp do Altium Designer

Stenogram

Zach Peterson: Myślę, że dla większości osób używających srebra, nie działają one na tym poziomie i mogą nawet nie wiedzieć o problemie z dendrytami. Główną obawą, jaką widzę w przypadku srebra, jest po prostu korozja i ciemnienie.

Kunal Shah: Tak. To jest coś w momencie montażu. Myślę, że jest to bardzo, bardzo krytyczne, ponieważ mówi się o sześciomiesięcznym okresie przydatności do użycia, ale gdy jesteś w przedziale czterech lub pięciu miesięcy, zaczynasz widzieć ciemnienie srebra, co faktycznie wpływa na proces montażu. Więc jest to rodzaj wczesnego etapu problemu z ciemnieniem, a dendryt jest raczej problemem po montażu, na etapie aplikacji z dendrytem.

Zach Peterson: Witajcie wszyscy i witajcie w podcaście Altium on Track. Jestem waszym gospodarzem, Zach Peterson. Dziś rozmawiamy z Kalem Shahem, prezesem Lilo Tree. Mieliśmy już okazję rozmawiać z Kalem w naszym programie i dziś będziemy rozmawiać o nadchodzącym panelu SMTA, w którym bierze udział, i bardzo się cieszę, że dowiem się więcej na temat tego, o czym będzie mówił. Kal, bardzo dziękuję, że znów jesteś z nami dzisiaj.

Kunal Shah: Absolutnie. Zach, znowu, ostatnia nasza dyskusja była naprawdę intrygująca i myślę, że zawsze jest świetnie i intrygująco dyskutować z tobą. Więc dziękuję za zaproszenie

Zach Peterson: Mnie. Bardzo dziękuję. Było wiele, wydaje się, że wir rozwoju przez ostatnie kilka lat i jednym z dużych obszarów, gdzie widzieliśmy wiele rozwoju, jest pchnięcie w kierunku UHDI, szczególnie tutaj, w Stanach Zjednoczonych. I to jest nasze idealne wprowadzenie do szerokiego tematu tego, co dzieje się na nadchodzącym panelu SMTA 26 marca, gdzie będziesz mówił. Więc jeśli mógłbyś nam dać krótki przegląd tego, co się będzie działo na tym panelu i o czym będziesz mówił.

Kunal Shah: Tak, więc nie, to jest bardzo interesujące, jak to poruszyłeś. UHDI, czyli ultra wysokiej gęstości połączeń w przemyśle elektronicznym, staje się jednym z najszybciej rozwijających się obszarów, szczególnie jak wspomniałeś, w Stanach Zjednoczonych. I jedną z rzeczy również z perspektywy obrony i niektórych aplikacji o wysokiej niezawodności UHDI, staje się normą, można powiedzieć. Więc niektóre z nowych rozwojów, szczególnie z perspektywy przetwarzania do perspektywy materiałowej to coś, co się działo przez ostatnie kilka lat znacząco. I myślę, że jeśli spojrzysz trochę na historię, zajmowaliśmy się bardzo wysokim rozstawem linii, w zakresie setek mikronów do 50 mikronów rozstawu linii bardzo, bardzo powszechnie. Teraz wchodzimy w HDI i ultra HDI, gdzie te wymiary dosłownie wchodzą w zakres sub 20, sub 10 mikronów, gdzie tradycyjne procesy nie są czymś, czego możesz użyć.

Musisz innowować pod względem procesów i materiałów, aby te projekty UHDI i ich fabrykacja były nawet możliwe. Wróćmy do twojego konkretnego pytania, mój temat będzie dotyczył właściwie tego, jak wykończenia powierzchniowe lub powlekanie, czyli obróbka, którą wykonujesz na wierzchu, która jest ostateczną warstwą przewodzącą obróbkę, którą wykonujesz na tych połączeniach UHDL, o tym będę mówił. Jakie są rzeczy, o których należy wiedzieć? Dlaczego tradycyjna technologia może nie działać i dlaczego nowsza technologia zapewni ci nawet możliwość przetwarzania UHTI w zakresie 20 sub 10 mikronów? A także jak nawet zwiększysz niezawodność i zrównoważony rozwój, co jest również kluczową częścią, gdy masz do czynienia z elektroniką o wysokiej niezawodności obronnej lub medycznej, i tak dalej.

Zach Peterson: Wspomniałeś o tradycyjnych procesach. Zakładam, że odnosi się to do tradycyjnych materiałów powlekających, które mogą być używane w standardowej fabrykacji. Powiedzmy cyna ołów na niższym końcu lub nie cyna ołów, ale może zanurzeniowa cyna, a następnie aż do emig lub twardego złota czy czegoś na wyższym końcu.

Kunal Shah: Tak, absolutnie. To, co poruszyłeś, jest absolutnie trafne. Immersion tin, jak wiemy z historii, był jednym z najpopularniejszych wykończeń powierzchni, gdy mówimy o latach dziewięćdziesiątych i początku 2000. Ale kiedykolwiek, wiem, że zawsze wracam do historii, ponieważ to właśnie uczy nas wielu lekcji i pozwala zrozumieć, jakie są powody dla nas, by innowować. Więc co się stało na początku 2000 roku, kiedy te mikro BGAs zaczęły pojawiać się, gdzie równość powierzchni staje się najbardziej krytycznym aspektem, i immersion tin, a także z immersion tin, który z problemu przeszedł w immersion tin, niektóre z rohsów zostały wprowadzone, gdy ołowiany cyna był standardową normą i kiedy rohsy weszły, ołów zaczął być stopniowo wycofywany, a następnie immersion tin bez ołowiu nie było czymś niezawodnym i pojawiło się wiele innych problemów. To wtedy ludzie zaczęli przede wszystkim przechodzić na enig.

To jest elektroless immersion gold, po prostu pełna forma enig. Korzyści z enig to po pierwsze, daje ono niezwykle dobrą liniowość powierzchni ze względu na warstwę niklu i warstwę złota, miękkość powierzchni jest niezwykle płaska, oporność powierzchni jest bardzo niska. To jest coś, co dla montażu mikro BGA i wszystkich tych rzeczy było bardzo, bardzo dobre. A także z wykończeniem powierzchni na bazie złota, daje to więcej przestrzeni w kwestii żywotności. Na przykład, gdy twoje płytki są produkowane w jednej części świata, a montaż odbywa się w innej części świata. A zwłaszcza masz problemy z logistyką łańcucha dostaw wszędzie. Jeśli nie możesz zastosować immersion tin lub OSP lub niektórych innych problemów, patrzysz na żywotność trzy miesiące, sześć miesięcy, mniej więcej w tym zakresie. Jednak, kiedy wprowadzono Enig, mogłeś mieć od 12 do 24 miesięcy żywotności.

To dało ci znacznie większą swobodę w kwestii montażu i produkcji gołych płyt w kwestii planowania, jak zamierzasz organizować logistykę. Jednak, jak przechodzimy na UHDI, kiedy masz enig, i to właśnie będę skupiał się w teraźniejszości na naszej sesji 26 marca, która jest częścią SMTA, skupiając się na UHDI, ponieważ co się dzieje, to niektóre z tych miedzi to nie tradycyjne powlekanie miedzią. Używa się pewnego rodzaju procesu półdodatkowego SAP lub procesów MSAP, jak mogłeś słyszeć. Co się dzieje, to faktycznie umieszcza się pewnego rodzaju atrament palladowy lub warstwę palladu tam, gdzie chcesz, aby te cechy się pojawiły, a następnie masz pewien rodzaj procesu miedziowania, który jest osadzany na tych katalizatorach palladowych. Co się dzieje, to nadal jest, więc nawet jeśli te miedzie są umieszczane, to nie jest dokładnie prawidłowe. Na przykład, jeśli masz odstępy pięciu mikronów lub dziesięciu mikronów, ale twoja cecha, pallad lekko wycieka poza twoją cechę. Więc pallad, pallad i miedź również lekko wyciekają, ponieważ pallad wyciekł z zdefiniowanego obszaru tych cech przewodzących, które są miedzią. Więc kiedy masz proces subtraktywny z powodu lasera, jest to czyste usunięcie miedzi i palladu znajdującego się pod spodem, prawda? Jednak jest to chemiczny proces dodatkowy. Masz ten obszar wycieku z samej cechy.

Wchodzę trochę w techniczne szczegóły, ale ważne jest, aby słuchacz zrozumiał, że kiedy pojawia się problem z niklowaniem, proces ten szuka miedzi i pokrywa nią wszystko. Dlatego obszar, który wyciekł, również zostanie pokryty, co jest prawie jak nadmierne pokrywanie. Nie chcesz, aby te obszary były pokryte, ale nikiel nie rozróżnia, czy powinien pokrywać faktyczną cechę, czy obszar, który wyciekł? Oba są identyczną miedzią, więc gdziekolwiek zobaczy miedź, tam będzie pokrywał, ale kiedy faktycznie zobaczysz to pod tymi bardzo powiększającymi mikroskopami, tylko wtedy zobaczysz, że gołym okiem wygląda to wszystko perfekcyjnie. Ale kiedy patrzysz przez te soczewki powiększające, widzisz, że nikiel jest również pokrywany na obszarze wycieku. Co jeśli twoje cechy są tak blisko siebie, że obszar wycieku jednej cechy i innej cechy prawie się łączą lub "rozmawiają" ze sobą.

Więc masz prawie problem z mostkowaniem. Niektóre z tych. Dlatego niklowanie staje się niezwykle trudne, gdy masz rozmiary cech do 20 mikronów lub poniżej 20 mikronów, 10, 10 lub 5, 5, co jest nawet technologią podłoża, z którą ostatnio pracowaliśmy z niektórymi klientami, którzy faktycznie przechodzą na 5, 5, co jest czymś, co dla większości masowej produkcji nastąpi dopiero za kilka lat. Ale ludzie już zaczęli to badać. Więc kiedy masz te cechy, nawet 5 mikronów, nie możesz ich zobaczyć w zwykłym mikroskopie. Musisz faktycznie umieścić je pod skaningowym mikroskopem elektronowym czy czymś podobnym. Więc kiedy wchodzisz w tę sferę tak drobnych cech, zrozumienie, co robi twoja chemia i jakie są te pułapki. Mogłem się rozpisać i zacząć dawać dużo informacji, ale mam nadzieję, że mówiłem sensownie.

Zach Peterson: Tak, aby może krótko podsumować niektóre z problemów, które pojawiają się przy UHDI, poruszasz kwestię odstępów między liniami, gdzie możesz mieć nadmierną galwanizację lub nadmierne pokrywanie, a następnie jest również kwestia polarności. Oczywiście nie jest to takie problematyczne, gdy masz grube rozstawy PGA, ale kiedy zaczynasz przechodzić na bardzo drobne rozstawy PGA, gdzie masz wysoką gęstość, wysoką liczbę IO lub może to być niska liczba IO, ale wszystko jest bardzo gęste, co jest swoistym odpowiednikiem problemu z pokrywaniem. A potem myślę, że może być tu trzeci problem, o którym nie wspomniałeś, ale może z perspektywy SI, który to oh tak, w zależności od użytego materiału do pokrywania, kiedy masz bardzo cienkie ścieżki, masz dużo większy efekt skóry i jest więcej efektu skóry w pokryciu. Więc teraz masz problem z utratą, szczególnie kiedy używasz niklu

Kunal Shah: Płytki. Tak, absolutnie. Więc myślę, że dziękuję za poruszenie tego tematu. Zamierzałem do tego dojść, co się dzieje, gdy masz nikiel, który jest przewodnikiem. Więc dam ci trochę technicznego tła, dlaczego nikiel jest tak szkodliwy dla integralności sygnału, ponieważ gdy masz miedź, która jest jednym z najlepszych przewodników, jakie mamy, i dlatego jeden z powodów, dla których jest ona powszechnie używana wszędzie w całej branży elektroniki drukowanych obwodów i półprzewodników. Ale gdy niklujesz, zazwyczaj sygnał przechodzi przez górną warstwę przewodnika. Więc gdy niklujesz cokolwiek jest na górnej warstwie, następuje efekt skóry. Więc twoja górna warstwa to na przykład złoto, ale złoto ma tylko 15 nanometrów. Głębokość skóry wynosi około kilku mikronów. W zależności od zakresu częstotliwości, większość sygnału przechodzi przez nikiel.

Co jeśli przewodność niklu to jedna czwarta przewodności miedzi? Więc pomyśl, co się stanie z tym sygnałem. Jest znacznie wolniejszy z tego właśnie powodu. To faktycznie pogarsza sytuację, gdy masz UHDI, więc mówię o tych standardowych PCB, gdzie wszystko jest współosiowe, ale co jeśli rzeczy zaczną zbliżać się do siebie? Wtedy nikiel, mając niską przewodność, jest materiałem magnetycznym. Więc faktycznie zaczyna tworzyć również zakłócenia magnetyczne, ponieważ te cechy są tak blisko siebie, pole magnetyczne jednej cechy będzie się w pewnym sensie nakładać na pole magnetyczne innej cechy. Więc masz magnetyczne, zasadniczo tworzone są również zakłócenia magnetyczne, które również są szkodliwe dla integralności sygnału. Coś, co całkowicie niszczy wydajność projektanta, gdy projektują na komputerze. A potem, gdy faktycznie produkujesz z wykończeniem powierzchni, wszystkie te efekty faktycznie pogorszą wydajność integralności sygnału, dla którego faktycznie projektowałeś.

Zach Peterson: A co do kwestii nadmiernego niklowania, tylko na chwilę, prawda, mam na myśli, jeśli masz wystarczająco szerokie pasmo, zauważysz odchylenie impedancji wzdłuż tej linii. Ale jedno, co mnie zastanawia, czy istnieje rodzaj kompensacji nadmiernego niklowania, która jest wykonywana w produkcji? Bo jeśli myślimy o standardowej produkcji subtraktywnej, wykonujemy kompensację trawienia, aby uwzględnić trapezoidalny wygląd rzeczywistych ścieżek, gdy są faktycznie drukowane. Zastanawiam się, czy stosuje się również kompensację nadmiernego niklowania?

Kunal Shah: Więc wiele z tych rzeczy, to znaczy zawsze można zaprojektować kompensację, ale wtedy wszystko staje się takie trudne, ponieważ niektóre z tych nadmiernych powłok mają mniej niż jeden mikron lub mikron i pół, a kilka mikronów. To jest ten mały poziom. Ale kiedy mówię o scenariuszach, gdzie dosłownie odstęp między liniami wynosi pięć mikronów. Więc jedna i pół mikrona nadmiaru po jednej stronie i kolejna jedna i pół mikrona nadmiaru po drugiej stronie, istnieje szansa, że rzeczy mogą wymknąć się spod kontroli i pojawić się problem z mostkowaniem i coś, co nadmierne malowanie może faktycznie, więc można zaprojektować i mieć bardzo dokładny sposób, w jaki nakładasz tusz palladowy lub warstwę palladową pod spodem. Ale znowu, te rzeczy, o których mówisz, zarządzanie dokładnością warstwy na poziomie kilku mikronów, co jest niezwykle, niezwykle trudne. Więc tak, mieliśmy klientów, zwłaszcza korzystających z procesów msap, którzy skarżyli się i dzielili się niektórymi z tych problemów, kiedy próbowali niklować, próbowali kompensować, ale znowu, technologia wciąż ewoluuje z 20 mikronów na 10 mikronów. Próbują się z tym bawić, ale staje się to trudne, gdy przechodzimy na coraz mniejsze rozmiary cech.

Zach Peterson: Więc jakie są tutaj rozwiązania, aby sobie z tym poradzić? Mam na myśli, jest taki duży pęd do przejścia na mniejsze szerokości linii, mniejsze rozmiary ścieżek. Zawsze staramy się zmieścić więcej rzeczy w mniejszym obszarze i myślę, że pakowanie jest jedną z rzeczy, która będzie kontynuować ten trend, zwłaszcza gdy układy zaczynają być budowane w 3D. Więc teraz masz jeszcze więcej rzeczy, które musisz upakować w mniejszym obszarze. Jakie są więc rozwiązania tego problemu? Ponieważ wydaje się, że w pewnym momencie stare rozwiązanie w tradycyjnym świecie produkcji polegające na tym, aby po prostu trochę bardziej rozstawić swoje rzeczy, zaczyna przepadać.

Kunal Shah: Absolutnie. Więc Zach, myślę, że poruszyłeś kilka punktów i przejdę do rozwiązania, ale poruszyłeś dobry punkt, gdzie jak wspomniałeś, że próbujemy przejść na coraz bardziej gęste projekty i cechy oraz znacznie mniejsze cechy i gęstsze, i faktycznie się przesuwamy. Więc przesuwamy się, jak wspomniałeś, od płyt drukowanych do czegoś w rodzaju substratu, niemalże do świata pakowania. Co obserwujemy, to pakowanie półprzewodników, produkcja i płyty drukowane zaczęły się pokrywać, gdzie wiele firm w Ameryce rozpoczęło i ma plany rozpoczęcia produkcji podobnej do substratu i posiadania tych możliwości UHDI dostępnych wracając do rozwiązania wykończenia powierzchni, jakie są rozwiązania dla konwencjonalnej technologii, o której rozmawialiśmy, czyli enig, które są dostępne. Więc jedną z rzeczy, więc przejdę do wyjaśnienia, co to jest tło enig, dlaczego w ogóle używamy enig, prawda?

TRANSLATE:

Najlepszym powodem, dla którego używamy enig, jest złoto. Warstwa złota jest szlachetnym metalem, więc nie wchodzi w reakcje chemiczne z żadnym elementem. Dlatego jest szlachetne. Dlatego masz końcową warstwę złota, która zapewnia, dlatego okres przydatności do użytku wynosi od 12 do 24 miesięcy z powodu warstwy złota. Złoto zapewnia również niezwykle płaską powierzchnię z bardzo niską chropowatością. To jest druga korzyść, która jest niezwykle korzystna, szczególnie w aplikacjach A-U-H-D-I. Ale nie można bezpośrednio pokrywać złotem miedzi, ponieważ co się stanie, że miedź zacznie dyfundować przez złoto, ponieważ nie ma sposobu, aby zatrzymać miedź, a następnie miedź pojawi się na powierzchni złota i wtedy kompromituje przewodnik jako całość. Dlatego OLA jest używany jako tzw. warstwa barierowa i dlatego EIG stał się tak popularny, ponieważ nakładają warstwę 2, 3, 3 do sześciu mikronów niklu, a następnie złoto.

Skoro już omówiliśmy, że posiadanie niklu jest tak szkodliwe z perspektywy integralności sygnału powierzchniowego, jak również z perspektywy platerowania i nadmiernego platerowania, a nawet zarządzania platerowaniem UHDI, platerowanie niklu na tych strukturach jest niezwykle trudne. Jaka jest więc rozwiązanie? Rozwiązaniem jest faktycznie produkt innowacyjny Lilo three, nazywany warstwą barierową, która nie jest warstwą barierową na bazie niklu. Jest to organiczne leczenie powierzchni, które faktycznie nie dodaje warstwy na miedzi, ale faktycznie zjada warstwę miedzi na wierzchu. Co sugerowałem, dlaczego używany jest nikiel? Ponieważ nikiel jest używany jako warstwa barierowa, miedź jest zapobiegana dyfuzji z niklu do złota. Leczenie warstwą barierową Lilo to faktycznie leczenie przeprowadzane na miedzi, które robi dokładnie to samo bez potrzeby warstwy niklu. To jest faktycznie bardzo, bardzo korzystne, ponieważ nie dodajesz warstwy. Proces platerowania jest niezwykle, niezwykle stabilny i nie musisz mieć tego problemu z nadmiernym platerowaniem i tak dalej. Faktycznie tylko traktuje warstwę miedzi tam, gdzie jest zdefiniowana.

Najlepszą częścią jest to, że nie kompromituje przewodności miedzi. Więc w zasadzie otrzymujesz i kiedy masz tylko 15 nanometrów złota po przeprowadzeniu leczenia na miedzi, więc w zasadzie otrzymujesz wszystkie korzyści enig bez potrzeby enig, ponieważ warstwa barierowa działa jak nikiel, zapewniając tę barierę dla dyfuzji miedzi. Ale na dodatek, korzyści są takie, że integralność sygnału jest tak dobra, jak najlepszy przewodnik, którym jest miedź, ponieważ masz tylko 15 nanometrów, ale głębokość skóry wynosi około dwóch trzech mikronów. Więc większość sygnału przechodzi przez miedź, co jest idealnym rozwiązaniem, którego chcesz. A następnie nie ma problemów z platerowaniem ani nadmiernym platerowaniem z warstwą barierową i złotem. To są niektóre z korzyści, ponieważ nie używasz niklu, ale to organiczne leczenie oparte na roztworze faktycznie zapewnia tę warstwę barierową, ale daje ci wszystkie korzyści, jakie nikiel ma szkodliwe skutki.

TRANSLATE:

Zach Peterson: Czy ktoś rozważał inne opcje powlekania dla UHDI, takie jak srebro lub OSP? Pytam o srebro, ponieważ to obszar, w którym mam trochę doświadczenia, a mianowicie sytuacja, gdy na tej samej płytce znajduje się sekcja cyfrowa i sekcja RF o bardzo wysokiej częstotliwości. W przypadku RF jedną z często wybieranych opcji jest właśnie srebro, ponieważ staramy się zmniejszyć straty wtrąceniowe, które mogłyby wyniknąć z użycia na przykład enig, ale być może chcemy trochę dłuższej żywotności niż w przypadku OSP.

Kunal Shah: Zdecydowanie. To świetny punkt. Srebro jako wykończenie powierzchni lub opcja powlekania jest często wybierane dla aplikacji RF lub wysokich częstotliwości, ponieważ srebro ma nawet wyższą przewodność niż miedź. Dzięki temu zapewnia najlepszą możliwą integralność sygnału, najlepszą, jaką można uzyskać ze srebrem. Problem z srebrem polega na ogólnej niezawodności środowiskowej. Na przykład, jeśli wykończenie powierzchni lub jego część pozostanie na płytce po montażu, jeśli jakikolwiek pad lub jego część, powiedzmy, ma ten rozmiar, a komponent ma ten rozmiar, pozostaje niewielka, kilkumikronowa narażona powierzchnia wykończenia. Srebro ma tendencję do reagowania chemicznego z siarką i tworzenia czegoś, co nazywa się siarczkiem srebra, a następnie zaczynają tworzyć się dendryty.

W ciągu roku lub dwóch lat w środowisku na zewnątrz te dendryty zaczną się tworzyć i rosnąć, a następnie mogą faktycznie spowodować dokładnie zwarcie - dendryt z jednego pada i dendryt z tego pada połączą się i stworzą problem z zwarciami. Wtedy zaczynają pojawiać się problemy z nieprawidłowym działaniem z powodu tych dendrytów. Tak więc te problemy z korozją środowiskową związane z srebrem to coś, co należy mieć na uwadze i dlatego myślę, że to świetna dyskusja. Mieliśmy o tym dyskusję ostatnim razem, że kiedy rozmawiamy z projektantem, firmą materiałową i materiałem wykorzystywanym do produkcji PCB oraz montażu, ważna jest współpraca, ponieważ nie wiedząc, jak i gdzie będzie to używane w finalnej aplikacji, może to być bardzo zdradliwa sytuacja, ponieważ projektujesz z jednego powodu, ale kiedy to jest stosowane, trzeba zwrócić uwagę na wszystkie czynniki, np. gdzie to będzie używane?

Jakie są warunki środowiskowe? Na przykład, gdy używasz tego gdzieś w Azji czy w niektórych częściach Europy, warunki środowiskowe, poziomy tych gazów, w tym siarki, są znacznie wyższe niż w innych częściach świata. Zrozumienie wszystkich tych problemów, a także wpływ temperatury i wilgotności na srebro, które może faktycznie przyspieszyć wzrost dendrytów. Zrozumienie tych problemów z korozją i dlatego powłoka na bazie złota jest nadal powszechna, oczywiście jak wspomniałeś, enig jest powszechny, ale kiedy dochodzi do RF, ludzie mówią: "oh, po prostu użyj srebra". Ale trzeba również zrozumieć niektóre problemy z niezawodnością związane z srebrem, które się pojawiają.

Zach Peterson: Tak, i za wszystkie razy, kiedy używałem srebra, nigdy nie było to w aplikacji A-U-H-D-I, ale w aplikacjach, gdzie masz BGAs, ale na pewno nie poniżej jednego mila, powiedzmy szerokości linii i odstępów. Kiedy dochodzisz do tego poziomu, naprawdę mogę zobaczyć, że dendryty mogą być problemem. Myślę, że dla większości osób używających srebra, nie działają one na tym poziomie i mogą nawet nie wiedzieć o problemie z dendrytami. Numer jeden problem, który widzę poruszany w kontekście srebra, to po prostu korozja i ciemnienie.

Kunal Shah: Tak. Więc to jest coś w momencie montażu. Myślę, że jest to bardzo, bardzo krytyczne, ponieważ mówi się o sześciomiesięcznym okresie przydatności do użycia, ale kiedy jesteś w przedziale czterech lub pięciu miesięcy, zaczynasz widzieć ciemnienie srebra, co faktycznie wpływa na proces montażu. Więc to jest rodzaj problemu we wczesnym etapie z ciemnieniem. A dendryty to rodzaj problemu po montażu i w fazie aplikacji z dendrytami. Więc z obu perspektyw, korozja przed montażem i korozja oraz dendryty w aplikacji po montażu to coś, o czym trzeba pamiętać w kontekście srebra w procesie zanurzeniowym, i dlatego zawsze wolimy, my jako dostawca chemikaliów, ale kiedykolwiek musimy polecić dla tych wysokich aplikacji o wysokiej niezawodności, kiedy mówię o wysokiej aplikacji, wysokiej niezawodności, zwłaszcza teraz przechodząc do UHDI, ponieważ kiedy dendryty stają się jeszcze większym problemem, powierzchnie z wykończeniem złotem są czymś, co polecamy, ponieważ jednym z powodów jest właśnie to, że nie ma dendrytów, złoto pozostanie takie, jakie jest.

Więc nawet poruszyłeś temat OSP, więc też się tym zajmę. Dokładnie tak jest. Okres przydatności do użycia OSP wynosi tylko około trzech miesięcy, co jest oceniane. A druga rzecz z OSP i srebrem w procesie zanurzeniowym, oba od ciemnienia srebra w procesie zanurzeniowym, ale nawet z perspektywy montażu, ile cykli przepływu ciepła musisz przeprowadzić z OSP, to jest polimerowa warstwa na miedzi. Więc kiedy umieszczasz 265 stopni Celsjusza w montażu pierwszym lub drugim przepływie, OSP bardziej lub mniej wyparowuje lub rozkłada się, jakkolwiek to określisz, ale kompromituje to, co mam na myśli. Więc pod spodem miedź jest wystawiona na wysoką temperaturę i może się i prawdopodobnie się utleni. Więc kiedy przechodzisz do trzeciego lub czwartego cyklu przepływu ciepła, twoja powierzchnia jest już skompromitowana i oczekujesz, że będzie się zwilżać i wykonywać operację montażu na tych skompromitowanych powierzchniach.

Tak, prawdopodobieństwo awarii może być wysokie. Więc OSP ma ten problem, ile cykli przepływu ciepła można przeprowadzić, nawet srebro w procesie zanurzeniowym, ciemnieje i może po drugim lub trzecim przepływie ciepła nie dać ci podobnej wydajności z srebrem w procesie zanurzeniowym, jaką otrzymywałeś przy pierwszym przepływie ciepła. Więc to są niektóre z problemów z OSP i srebrem w procesie zanurzeniowym, jeden z innych aspektów, który trzeba również zrozumieć z OSP, ponieważ pracujemy z jednym z klientów i ich wymaganie jest takie, że pady muszą być przewodzące. Więc wykończenie powierzchni nie jest obszarem, gdzie muszą być montowane powierzchniowo. Istnieje wiele innych aplikacji, wiele obszarów, gdzie wykończenie powierzchni pozostaje jako przewodnik, pozostając odsłoniętym na płytce drukowanej z jakiegokolwiek powodu i przyczyny. Ale jeśli masz OSP, pad staje się nieprzewodzący, ponieważ to jest polimerowa warstwa na twojej płytce PCB. Więc to jest coś, co również musisz mieć na uwadze w kontekście OSP.

Zach Peterson: Tak, rozumiem. Myślę, że liczba przepustów reflow to zdecydowanie coś, o czym projektanci nie myślą, ponieważ nie patrzą na to z perspektywy montażu. Nie wiedzą, jak to zaplanować. Myślę, że wielu projektantów po prostu kliknie przycisk cyny ołowiowej, a nie cyny, ale przycisk cyny w procesie zanurzeniowym na swoim formularzu wyceny online, albo klikną przycisk e-maila i po prostu powiedzą, tak, zróbmy to.

Kunal Shah: I nie wiem, może mogę to skomentować, klikają na przycisk, nie wiem z perspektywy projektanta czy składając zamówienie w PCB Fab House, cokolwiek jest najtańsze, prawda? Więc wybierzmy to, co jest najtańsze, ponieważ obecnie wszystko jest aplikacją online, gdzie wypełniasz wszystkie formularze z opcjami rozwijanymi i wybierasz to, co jest najtańsze. Ale tak, myślę, że jedną z rzeczy jest to, że trzeba znać przepustów reflow, jak wspomniałeś. Druga to koszt, ale trzeba być bardzo rozważnym w kwestii kosztów, ponieważ są inne wykończenia powierzchni, o których mogę wspomnieć, jak PIC, jeśli możesz być świadomy, ponieważ wiele razy w aplikacjach o wyższej niezawodności między niklem a złotem umieszcza się warstwę palladu. I jednym z powodów jest korozja między warstwą niklu a złota na tym interfejsie w przypadku enig.

Aby temu zapobiec, wprowadzono warstwę palladu, i dlatego ick jest tym, co nazywa się elektrodami, pallad w procesie zanurzeniowym złoto to pełna forma tego. Teraz koszt będzie jeszcze wyższy, eksponencjalnie wyższy, ponieważ warstwa palladu, ze względu na cenny metal jakim jest pallad, który kosztuje 1,5 raza więcej niż złoto. Więc nie dodajesz tylko kosztu złota, ale na to nakładasz jeszcze koszt palladu, ale niekoniecznie otrzymujesz całą niezawodność z eick. Są problemy z integralnością sygnału, są problemy z niektórymi aspektami niezawodności w zależności od grubości warstwy palladu i tak dalej. Więc to nie tak, że płacisz najwięcej, dostajesz najlepszy produkt i to nie tak, że jeśli wybiorę najtańszy, to mi się uda. Trzeba zrozumieć zalety i wady każdego aspektu i mądrze wydawać, aby uzyskać optymalną wydajność, którą powinno się uzyskać, szczególnie rozumiejąc, gdzie będzie to stosowane, kto jest twoim klientem, i tak dalej.

Zach Peterson: Tak, użyłeś terminu, który myślę, że jest często źle rozumiany, czyli najlepszy produkt, prawda? Najlepszy zawsze idzie z dużym zastrzeżeniem, ponieważ kiedy patrzysz na to z perspektywy enig, najlepszy naprawdę oznacza najwyższą niezawodność, podczas gdy patrząc na to z perspektywy srebra, najlepszy oznacza integralność sygnału, a niekoniecznie niezawodność. Więc chyba najlepszy naprawdę wymaga pewnego rozważenia tutaj. A także myślę, że wchodząc w UHDI, coraz bardziej przenikamy w wyższe zakresy częstotliwości. Więc poniżej powiedzmy gigaherca, prawdopodobnie nie zauważysz różnicy w stratach między enig a cyną. Po prostu dbasz o niezawodność. Ale gdy wejdziesz w zakres wielu gigaherców, teraz zdecydowanie zauważysz

Kunal Shah: Absolutnie Zach, poruszyłeś niesamowity punkt, ponieważ nawet nie mówiąc już o gigahercach, nawet do pięciu do dziesięciu gigaherców, możesz nie zauważyć dużego negatywnego efektu między powierzchnią pokrytą srebrem a innymi wykończeniami powierzchni. Z perspektywy wykończenia powierzchni, wszystkie byłyby takie same pod względem strat, które otrzymujesz. Jednak, gdy przechodzisz do zakresu od 10 gigaherców do 25 gigaherców, tam znajduje się wysokie pasmo 5G. 77 gigaherców to częstotliwość samochodowa, gdzie to są typowe częstotliwości w aplikacjach samochodowych. A niektóre z częstotliwości RF to sto i więcej gigaherców. Więc dokładnie to, co poruszyłeś, że gdy przechodzisz do ponad 10 gigaherców, zaczniesz faktycznie dostrzegać efekty, jeśli użyjesz enig w porównaniu do srebra. I wtedy musisz zdać sobie sprawę, że hej, dla niezawodności, czy powinienem wybrać enig?

Ale nawet są obawy związane z niezawodnością enig, co jest zupełnie inną historią, ale nadal jest bardziej niezawodny z perspektywy warstwy złota i perspektywy korozji środowiskowej, ponieważ w końcu to jest zewnętrzna warstwa złota, prawda? Ale kiedy używasz srebra w wysokich częstotliwościach, wtedy niezawodność jest głównym problemem z perspektywy korozji środowiskowej. Więc to są rzeczy, które trzeba zrozumieć. I dokładnie wtedy nasze rozwiązanie, omówię pod kątem usuwania niklu, stosujesz tę barierową obróbkę warstwy, więc daje ci wydajność niklu pod względem warstwy bariery dla atomów miedzi, ale daje ci zewnętrzną warstwę celu. Dlatego otrzymujesz najlepszą ochronę przed korozją środowiskową z perspektywy niezawodności, jak poruszyłeś. Ale z perspektywy integralności sygnału, jest bardzo podobna do wydajności srebra, ponieważ sygnał przechodzi przez złoto i większość z niego przechodzi przez miedź. Więc z tej perspektywy, twoja integralność sygnału jest tak dobra, jak to możliwe w porównaniu do srebra. Ale niezawodność jest zawsze dobra, ponieważ masz zewnętrzną warstwę miedzi i jest chroniona przez pod spodem leżącą barierową obróbkę warstwy.

Zach Peterson: Jako ktoś, kto jest znacznie większym ekspertem od powłok niż ja, jestem pewien, że przekopałeś się przez literaturę badawczą i prawdopodobnie znalazłeś wszelkiego rodzaju sposoby, w jaki ludzie próbowali pokonać ten problem i wyeliminować nikiel, a jednocześnie zapewnić, że mamy wysoce niezawodną powłokę powierzchniową. Poszedłeś w jednym kierunku, którym jest stosowanie pasywacji do stworzenia warstwy bariery. Jakie są inne podejścia, które może nie wypaliły lub nad którymi inni próbują pracować, aby pomóc nam osiągnąć ten kolejny poziom z UHDI?

Kunal Shah: Tak, absolutnie, Zach. Ludzie faktycznie próbowali tego. Ten kierunek nie jest całkowicie nowy, dokładnie to, co poruszyłeś. Podążaliśmy tą ścieżką, ale była ona wcześniej eksplorowana. Istnieją więc dwa lub trzy sposoby, głównie dwa, które ludzie zbadali, jeden z nich to coś, co nazywa się DIG, czyli bezpośrednie złocenie przez zanurzenie. Pamiętasz, na początku naszej rozmowy powiedziałem, że nie można nałożyć złota metodą zanurzeniową w tak cienkiej warstwie, ponieważ jeśli nie ma niklu, miedź będzie dyfundować na wierzchnią powierzchnię warstwy złota, ponieważ ma tylko 15 nanometrów. Ale bezpośrednie złocenie przez zanurzenie faktycznie nakłada warstwę o grubości 150, 200 nanometrów. Więc pomysł jest taki, że nawet jeśli dojdzie do dyfuzji, mamy nadzieję, że dla 200 nanometrów nie przejdzie to przez całą drogę na zewnątrz. A potem nasza aplikacja pod kątem montażu czy nasza aplikacja nie jest taka, jakby to brała pod uwagę w symulacji czy w rzeczywistym scenariuszu, że jeśli miedź wyjdzie na złoto przez 200 nanometrów w ciągu pięciu lat, to wystarczy, ponieważ potrzebujemy niezawodności tylko na dwa, trzy lub cztery lata.

Więc będzie w porządku. Połóżmy 200 nanometrów, 250 nanometrów złota. To jest jedno podejście, które ludzie przyjęli. Drugie podejście, które ludzie przyjęli, to hej, zamiast używać NICO jako warstwy pośredniej, użyjmy palladu jako warstwy barierowej, jak E pig, ale nie dodawajmy niklu, tylko nałóżmy elektrody palladowe bezpośrednio na miedź, albo bezpośrednio, albo nałożą jakąś warstwę nasion złota, ale głównie nałóżmy elektrody palladowe, a następnie nałóżmy złoto metodą zanurzeniową. Więc nazywają ten proces EEG lub eag. Teraz wracając do DIG, jest coś, co chciałbym wspomnieć, że z DIG, zamiast 15 nanometrów, nakładasz 200 lub 215 nanometrów złota. Więc koszt platerowania automatycznie staje się cztery lub pięć razy większy. To jest główna, główna wada, gdy wykonujesz masową produkcję swoich produktów. Ale druga sprawa to również, gdy masz tak wysoką zawartość złota lub warstwę złota z mikro BGA, gdy próbujesz zastosować lutowanie, tyle złota może, nie mówię, że w każdym scenariuszu, ale może spowodować, że tak małe obszary, tak gruba warstwa złota rozpuści się w cynie, co może spowodować kruchy złoty.

Więc twoje lutowanie może być podatne na kruchy awarię z jakiegoś powodu, ponieważ zbyt dużo złota na tym interfejsie i wszystko rozpuszcza się w czasie montażu. Więc istnieje obawa o niezawodność z DIG, ale głównie jest to obawa o koszty. Teraz porozmawiajmy o EEG, elektrody palladowe zanurzeniowe złoto, jak wspomniałem, również faktycznie dodają do twoich kosztów jeszcze inny poziom, ponieważ warstwa palladu, jak wspomniałem, jest 1,5 raza droższa od złota. Więc zastępujesz nikiel jeszcze droższym metalem szlachetnym w porównaniu do złota. Więc czyni to twoje montowanie jeszcze droższym. To jedno. A drugie to nawet pallad ma obawy dotyczące integralności sygnału. Więc jeśli usuwasz nikiel, zdecydowanie lepiej się sprawdza niż nikiel palladowy, ale to nie jest idealne jak złoto, miedź czy srebro. Więc nadal masz obawy dotyczące integralności sygnału, szczególnie jeśli przechodzisz na wyższe częstotliwości do 20, 30, 50, 70 gigaherców.

TRANSLATE:

Więc w tych scenariuszach, to nie jest idealne zastępstwo pod kątem integralności sygnału, ponieważ wydajność nie jest tak dobra, jak wspomniałem, na przykład złota, miedzi czy srebra, a koszt jest wygórowany, ponieważ zastępujesz nikiel jeszcze droższym metalem szlachetnym niż złoto. Więc tak, to są niektóre z alternatyw, które są dostępne. I znowu, wracając do alternatywy w kwestii braku niklu, albo idziesz całkowicie bez złota, co oznacza OSP i srebro emergent, ale rozmawialiśmy o niektórych ich wadach z tej perspektywy, jeśli chodzi o niezawodność. Więc tak,

Zach Peterson: Skoro jesteś prezesem Lilo Tree, muszę zapytać, jak dużo pozytywnych reakcji zauważyłeś na wasze rozwiązanie w porównaniu do innych wspomnianych rozwiązań? Rozumiem, że DIG jest bardzo drogie, chyba że jesteś na niskim wolumenie, epic prawdopodobnie również nie jest tak drogie, ale nadal kosztowne. Więc wydaje się, że jedną z przewag Lilo Tree jest perspektywa kosztów.

Kunal Shah: Tak, więc tak naprawdę kilka przewag, które chciałbym podkreślić, to wszystkie korzyści z łatwością pokrywania i dla USDI z integralnością sygnału, o których rozmawialiśmy, ale koszt rozwiązania bez niklu OT threes jest faktycznie tańszy o 20 do 25% niż enig. To faktycznie czyni nas bardzo, bardzo atrakcyjną propozycją z perspektywy kosztów, ponieważ jest o 20 do 25% tańsze niż enig. A druga korzyść to typowe pozłacanie odbywa się z użyciem cyjankowego źródła złota lub chemii, cokolwiek nazwiesz. Więc to jest roztwór na bazie cyjanku. Nasze rozwiązanie, nasze pozłacanie, jest całkowicie wolne od cyjanku. Jest bardziej stabilne i faktycznie tańsze w eksploatacji niż złoto na bazie cyjanku. Z perspektywy bez niklu, myślę, że jesteśmy, nazywamy to wybranym, gdziekolwiek ktoś chce robić bez niklu, zawsze używa lub wybiera proces Lilo three w porównaniu do jakichkolwiek innych opcji bez niklu, które są dostępne.

Jednakże, również, mam na myśli poszerzamy zakres, są niektóre z fabryk, z którymi rozmawiamy i jesteśmy w dyskusji, gdzie rozważają nawet zastąpienie enig standardowymi płytami niekoniecznie UHDI, niekoniecznie aplikacjami wysokich częstotliwości, nawet standardowa płyta z aplikacją niskiej częstotliwości i niekoniecznie UHDI myślą, że, hej, dlaczego używamy niklu lub standardowego enig, które jest jeszcze droższe w pierwszej kolejności i ma problemy z niezawodnością na interfejsie niklu i złota, jak wspomniałem, czarna plama. A potem również trzecia rzecz, trochę bardziej techniczna, to twoje połączenie lutownicze to międzymetaliczne cyna-nikiel w porównaniu do opcji bez niklu, gdzie faktycznie dostajesz cynę-miedź, która jest znacznie mocniejsza i jeśli opcja bez niklu jest tańsza zapewnia lepszą niezawodność i jest zrównoważona, co jest wolne od cyjanku, dlaczego w ogóle powinniśmy używać tradycyjnego Enoch w pierwszej kolejności? Więc to jest miejsce, gdzie jesteśmy faktycznie dotychczas. Zdecydowanie z perspektywy integralności sygnału i aplikacji USD, zdecydowanie proces bez niklu Lilo threes jest rodzajem pierwszego wyboru, ale jesteśmy również rozważani jako tradycyjne rozwiązanie zastępujące enig również dla naszych tradycyjnych płyt niskiej częstotliwości nie UHDI również.

Zach Peterson: Cóż, to wszystko było niezwykle pouczające. Kończy nam się czas, ale chciałbym bardzo podziękować, ponieważ zawsze czuję, że uczę się czegoś nowego, kiedy rozmawiamy. Więc bardzo dziękuję za przybycie na podcast.

Kunal Shah: Dzięki, Zach, z pewnością było świetnie porozmawiać z Tobą,

Zach Peterson: Jak zawsze, i do wszystkich słuchających, upewnijcie się, że odwiedzicie Peoria Sports Complex w Peoria, Arizona. Jeśli będziecie w Peoria, Arizona 26 marca 2024 roku na sympozjum ultra wysokiej gęstości połączeń Interconnect, sponsorowanym lub organizowanym przez SMTA, będziecie mogli zobaczyć Kunal Shaw na sympozjum, mówiącego o wszystkim, o czym dzisiaj tutaj rozmawialiśmy. Do wszystkich słuchających lub oglądających na YouTube, upewnijcie się, że naciśnęliście przycisk subskrybuj i polub. Dzięki temu będziecie na bieżąco ze wszystkimi naszymi odcinkami podcastów i poradnikami, jak tylko się pojawią. I na koniec, ale nie mniej ważne, nie przestawajcie się uczyć, trzymajcie kurs i do zobaczenia następnym razem. Dzięki wszystkim.