Haben Sie schon einmal das Gehäuse eines kaputten Smartphones oder einer Smartwatch geöffnet? Falls ja, kennen Sie die kleinen Schaltkreise, die in solch kleinen Geräten stecken. Verschiedene elektronische Komponenten werden täglich kleiner. Die Leistung dieser Geräte steigt jedoch dramatisch an. Dieser Wandel ist auf die Microvia-Leiterplatte zurückzuführen.
In diesem informativen Artikel erfahren Sie mehr über das Design von Microvia-Leiterplatten und die damit verbundenen Kosten. Darüber hinaus erläutern wir die Herausforderungen. Werfen wir einen Blick darauf, was Microvia-Leiterplatten sind und warum sie kostengünstig sind.
Was sind die Mikrovia PCB ?
Alle Leiterplatten enthalten gestapelte Pads mit kleinen Löchern. Diese Löcher sind elektrisch miteinander verbunden, um den Stromfluss zu gewährleisten. Diese leitfähigen Löcher werden Vias genannt.
Bestimmte Produkte, insbesondere solche aus der Computer- und Telekommunikationsbranche, benötigen spezielle Leiterplatten mit Durchkontaktierungen. Solche Leiterplatten enthalten eine große Anzahl hochdichter Schichten mit sehr kleinen Durchkontaktierungen, um die Funktionalität zu verbessern.
Mikrovia PCB besteht aus drei Hauptteilen:
- Durchgangslöcher: Diese Mikrovias durchdringen alle Schichten der Leiterplatte.
- Vergrabene Vias: Solche Mikrovias befinden sich in den Mittelschichten der Platine und haben keinen Ausgang nach außen.
- Sackgassen: Diese Mikrodurchkontaktierungen durchdringen nicht die gesamte Leiterplatte, verbinden jedoch die Außenschicht mit mindestens einer Schicht der Leiterplatte.
Designüberlegungen zu Microvia-Leiterplatten
Das Microvia-Leiterplattendesign weist im Vergleich zu anderen herkömmlichen Leiterplatten die höchste Verdrahtungs- und Paddichte auf. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch kleinere Abstände und Leiterbahnbreiten aus.
Die Größe der Microvia-Leiterplatte ist extrem klein. Daher können Sie damit besonders kompakte Designs erstellen. Darüber hinaus sind diese Vias bis zu einer Bohrtiefe von ca. 100 Mikrometern einsetzbar. Für die Herstellung von Microvia-Leiterplatten benötigen Sie einen Laserbohrer. Dank des kurzen Schafts treten keine Probleme mit unterschiedlichen Ausdehnungen auf. Diese Technologie ist im Vergleich zu Through-Hole-Vias zuverlässiger.
Bei komplexen Leiterplatten empfehlen verschiedene Experten dringend Mikrovia-Lösungen. Die durch die Mikrovia entstandenen Dellen erhöhen das Risiko von Hohlräumen. Mit geeigneten Lötbedingungen lässt sich dies jedoch leicht kontrollieren. Darüber hinaus kann ein zusätzlicher Füllprozess der Mikrovias das Risiko von Dellen verringern. In diesem Fall fallen zusätzliche Kosten an.
Für BGAs mit 0.65 Mikrometern Pitch eignen sich Mikrovias sehr gut. Die Leiterbahnbreite des BGA kann auf 90 Mikrometer oder sogar weniger reduziert werden.
Darüber hinaus benötigt das BGA mit 0.50 Mikrometer Pitch auch eine Microvia-Leiterplatte. Es kann notwendig sein, die Pad-Größe der Microvias auf 75 Mikrometer zu reduzieren.
Kostenbetrachtung für Microvia-PCB
Microvias sind sehr klein und dienen zum Verbinden hochdichter Schichten. Gemäß IPC-Standards dürfen diese Vias einen Durchmesser von maximal 150 Mikrometern haben. Microvia-Leiterplatten sind sehr hilfreich bei der Herstellung kompakter Leiterplatten. Diese Leiterplatten sind aus mehreren Gründen sehr teuer. Sie enthalten beispielsweise komplexe Schaltungen und kompakte Designs. Darüber hinaus ist ein komplexer Aufbauprozess bei der Herstellung erforderlich.
Es gibt jedoch mehrere Situationen, in denen Sie Mikro-Vias verwenden können, um die Kosten von Leiterplatten zu senken. Hier sind einige einfache Szenarien, in denen Sie die Gesamtherstellungskosten senken können:
- Reduzieren Sie die Anzahl der Schichten, um die Kosten zu senken
Verwenden Sie in Ihrem Design Durchkontaktierungen? Und falls die Verwendung des Trace Escape für BGA nicht reibungslos funktioniert, sollten Sie den Breakout-Kanal auf den inneren und unteren Lagen zusätzlich mit Blind Vias oder Micro Vias erweitern.
- Eliminieren Sie elektrische Schichten
Mikrovias haben die kleinste Größe, was sehr hilfreich ist, um den Routing-Kanal zu maximieren. Wenn Sie die elektrische Schicht durch die Einführung von Mikrovias anstelle von Durchgangslöchern eliminieren, können Sie die Kosten für Leiterplatten senken. Durch den Ersatz von Durchgangslöchern durch Mikrovias wird die Schicht reduziert. Leiterplatten mit weniger Schichten sind daher kostengünstiger.
Die Herausforderung der Microvia-PCB-Fertigung
Der Herstellungsprozess von Mikro-Vias bringt verschiedene Herausforderungen mit sich. Werden diese Herausforderungen nicht bewältigt, kann es zu Verbindungsfehlern und Defekten kommen. ICD steht für Verbindungsdefekte. Diese Defekte treten in der Nähe der inneren Kupferschicht auf. ICDs können verschiedene Probleme wie Unterbrechungen und Zuverlässigkeitsprobleme verursachen. Darüber hinaus können bei hohen Temperaturen zeitweise Probleme auftreten, die zu Schaltungsausfällen führen können.
Die Erkennung von ICDs ist eine Herausforderung. Denn sie funktionieren während des Testprozesses einwandfrei. Probleme können während der Montage oder nach der Verwendung auftreten. Daher ist es sehr wichtig, die Platinen sorgfältig herzustellen, um zukünftige Probleme zu vermeiden.
ICDs auf Schuttbasis
Es handelt sich um eine der häufigsten ICD-Arten. Sie entsteht, weil sich beim Verbindungsloch Schmutzpartikel in der Kupferinnenschicht festsetzen. Dies geschieht am häufigsten beim Bohren von Löchern. Microvia-Leiterplatten werden zwar mit Lasern gebohrt, doch Laser erzeugen bei weitem nicht so viele Löcher und Schmutzpartikel wie andere Bohrverfahren. Daher ist bei Microvias das Risiko von ICDs geringer. Dennoch ist für Hersteller Vorsicht geboten.
Lücken und Zuverlässigkeit
Weitere Probleme, die beim Verkupferungsprozess von Mikro-Vias auftreten, sind Dellen, unvollständige Füllung und Hohlräume. Diese Defekte oder Mängel können zu Zuverlässigkeitsproblemen führen. Eine unvollständige Kupferfüllung erhöht die Spannung in den Mikro-Vias und verkürzt zudem deren Lebensdauer.
Die Auswirkungen von Hohlräumen über Mikro-Vias hängen von den verschiedenen Eigenschaften des Hohlraums ab, wie Form, Lage und Größe. Beispielsweise können kleine und kugelförmige Hohlräume die Lebensdauer von Mikro-Vias verlängern. Darüber hinaus verkürzen extreme Hohlraumsituationen deren Lebensdauer.
ICDs mit Kupferbindungsfehler
Kupferverbindungsfehler sind eine weitere häufige Art von ICD. Sie können durch die hohe Belastung bei Montage oder Gebrauch entstehen. Darüber hinaus kann die schwache Kupferbindung eine Ursache sein. Wenn Kupferverbindungen versagen, entstehen Verbindungsdefekte. In diesem Fall bricht die Kupferverbindung physisch ab. Ist die Kupferbindung schwächer, besteht ein hohes Risiko für einen Verbindungsbruch.
Warum versagen Kupferverbindungen? Dafür gibt es verschiedene Gründe. Viele Hersteller verwenden beispielsweise dickere Leiterplatten und verwenden bleifreie Löttemperaturen. Auch große Löcher und Wellenlöten können zu Kupferverbindungsfehlern führen. Kupferverbindungsfehler sind auch bei der Herstellung von Standard-Vias und Microvia-Leiterplatten ein häufiges Problem.
Vertrauen Sie niemals einem Hersteller von Microvia-Leiterplatten, der Ihnen den günstigsten Preis anbietet. Vertrauen Sie denen, die wirklich erfahren sind und über genügend Kapazitäten verfügen, um Sie zufriedenzustellen!
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