Данные о надежности SAP

Один из вопросов, который мне регулярно задают касательно процесса A-SAP™ от Averatek, это «какие данные у вас есть, чтобы демонстрировать надежность печатных плат?» Это отличный вопрос и интересная тема для блога. Я собираюсь поделиться данными, специфическими для печатных плат, изготовленных с использованием процесса A-SAP™ от Averatek, включая результаты D-Coupon, IST и SIR, а также рассмотрю некоторые менее очевидные способы мышления о том, как процессы SAP могут улучшить общую надежность печатных плат.

Для тех, кто не знаком с полуаддитивным процессом изготовления печатных плат, рекомендуем ознакомиться с некоторыми из наших предыдущих блогов. Мы рассмотрели основы процесса SAP, недавно изучили некоторые из основных вопросов, связанных со структурой печатной платы, исследовали некоторые из «правил дизайна» или «руководящих принципов дизайна», которые не меняются при проектировании с использованием этих сверхвысокоплотных размеров элементов, и изучили пространство дизайна вокруг возможности использования этих сверхвысокоплотных ширин дорожек цепи в областях ухода BGA и более широких дорожек в поле маршрутизации. Преимущество заключается в уменьшении количества слоев цепи, а озабоченность связана с поддержанием импеданса 50 Ом. Эрик Богатин недавно опубликовал белую книгу, анализирующую именно это преимущество и озабоченность.

Давайте начнем с очевидных критериев надежности: D-купоны, IST купоны, испытания на силу отслаивания и испытания SIR. Хорошо, возможно, SIR не самый очевидный критерий, который я мог бы выбрать, но поскольку процесс A-SAP™ использует систему катализатора на основе палладия для достижения сверхтонкого слоя химического медного покрытия, возникли опасения относительно того, остается ли палладий проводящим после обработки, поэтому я включил его сюда.

Испытание на поверхностное изоляционное сопротивление:

Любой остаточный катализатор палладия на поверхности ламината не становится проводящим и снижает изоляцию между проводниками. Это подтверждается сравнимыми результатами между A-SAP™ и процессом вычитания при травлении.

Испытание IST:

Испытание согласно IPC TM-650-26.26a
Металлизированные сквозные отверстия:

• Прошли испытание при температуре 150oC в течение 500 циклов

Микровиа цепи:

• Прошли испытание при температуре 190oC в течение 500 циклов после испытания металлизированных сквозных отверстий

Испытание D-образца:  
Испытание согласно IPC TM-650-2.6.27b Результаты испытаний

• Несколько лицензиатов провели испытания различных конфигураций образцов, и процесс прошел на системе термического стресса OM с положительными результатами. Лицензиаты включают Calumet Electronics, American Standard Circuits и FTG. Дополнительные результаты испытаний были предоставлены NSWC Crane как исполнительным агентом по печатным платам для Министерства обороны.
• Условия испытаний для параметров переплавки составляли 6 циклов от 45 до 230, 245 или 260oC, за которыми следовали параметры термоудара из 100 циклов от -55 до 170oC.
• Всего было протестировано 83 набора купонов из 6 различных процессов в испытании по IPC TM-650-2.6.27b с одиночными переходами, переходами с чередованием и стопками переходов (2)
• Дополнительные испытания продолжаются для увеличения выборки процесса и глубины стопки переходов, которые должны быть завершены к концу лета.

Испытания на прочность при отделении:

Была проведена значительная работа по испытанию прочности при отделении на различных материалах печатных плат, включая FR4, специальные материалы, материалы для гибких плат и материалы с накоплением с использованием процесса A-SAP™. Я даже колеблюсь включать это, потому что как только это будет напечатано, оно устареет из-за такого количества разработок, происходящих. Список материалов печатных плат ниже был протестирован с приемлемыми в индустрии результатами по прочности при отделении. Пожалуйста, не думайте, что другие материалы не проходят испытания, скорее всего, испытания просто еще не были завершены!

Calumet Electronics, пионер среди производителей печатных плат, который первым запустил процесс A-SAP™. Я спросила Мередит ЛаБо, технического директора Calumet Electronics, на каком этапе находится разработка процесса, и она ответила: «За последние два года мы завершили все этапы разработки процесса, повысив уровень готовности производства с 5 до 9 (производство малыми партиями). В ходе этой разработки мы провели значительное количество испытаний на надежность, включая испытания на отслаивание, термический стресс и цикличность с использованием микровиас, а также ступенчатых структур. Кроме того, мы обработали более 1000 панелей и проверили их на электрическую непрерывность и микросекционный анализ.

На протяжении фаз разработки процесса A-SAP™ мы использовали эту технологию на всех традиционных и многих нетрадиционных подложках с успехом, а также изготавливали все традиционные элементы печатных плат с подтвержденной надежностью.

Данные, представленные здесь, касаются именно процесса A-SAP™, который в настоящее время производится в США. Быстрый поиск в Google также предоставит данные о надежности для процесса mSAP, который производится большими партиями в Азии. Процесс mSAP в Азии производится на специально построенных предприятиях и сильно отличается от процессов mSAP, используемых в США. Лично я не видела данных о надежности этого типа для процессов, используемых на американских производственных мощностях.

Размышления о надежности печатных плат сверх результатов тестирования:

Отходя от традиционной информации о "надежности данных" тестирования, я бы также хотел коснуться некоторых менее интуитивно понятных способов, которыми процесс SAP может повысить надежность. Во-первых, надежность микровиас была неоспоримо горячей темой на протяжении многих лет, и было проведено бесчисленное количество часов работы, чтобы понять вызовы и определить решения. Уменьшение зависимости от микровиас, особенно стекированных микровиас, безусловно, повысит надежность. Процессы SAP могут помочь конструктору печатных плат сделать именно это. Уменьшение ширины линий с 75 микрон и более до 50 микрон или менее предоставляет несколько различных преимуществ в зависимости от того, что важно для каждого конкретного дизайна:

• Уменьшение ширины линии может и будет сокращать количество слоев, что, в свою очередь, уменьшает количество слоев микровиас и количество циклов ламинации.
• Уменьшение ширины линии и пространства может освободить место для использования ступенчатых микровиас вместо стекированных микровиас.
• Уменьшение ширины линии может освободить пространство для более крупных сквозных отверстий, потенциально исключая слепые виас и позволяя конструктору использовать технологию сквозных отверстий вместо стекированных или ступенчатых микровиас.

На самом деле, каждый из этих аспектов может стать темой для исследования в будущем блоге! Пожалуйста, следите за нашими следующими блогами, где мы будем более подробно рассматривать эти преимущества и изучать выгоды, связанные с возможностью использования более тонких диэлектриков, сохранения требований к импедансу при снижении общей толщины печатной платы.