Hai mai aperto la custodia di uno smartphone o di uno smartwatch rotto? Se sì, avrai familiarità con i piccoli circuiti integrati in dispositivi così piccoli. I diversi componenti elettronici si stanno riducendo di giorno in giorno. Tuttavia, le prestazioni di questi dispositivi stanno aumentando drasticamente. Questo cambiamento è dovuto al PCB microvia.
In questo articolo informativo, scoprirete come progettare PCB con microvia e come tenerne conto in termini di costi. Inoltre, ne spiegheremo le sfide. Diamo un'occhiata a cosa sono i PCB con microvia e perché sono convenienti.
Cosa sono le microvie PCB ?
Tutti i PCB contengono piazzole sovrapposte con piccoli fori. Questi fori hanno una sorta di collegamento elettrico tra loro per il passaggio della corrente. Questi fori conduttivi sono i via.
Alcuni prodotti, in particolare quelli utilizzati nei settori informatico e delle telecomunicazioni, richiedono un tipo speciale di PCB con fori di via. Questi PCB contengono un gran numero di strati ad alta densità con fori di via molto piccoli per migliorarne la funzionalità.
Microvia Il PCB è composto da tre parti principali:
- Fori passanti: Queste micro vie penetrano tutti gli strati del circuito stampato.
- Vie sepolte: Tali microvia si trovano negli strati intermedi delle schede. Inoltre, non hanno alcuna uscita verso l'esterno.
- Vie cieche: Questi microfori non penetrano l'intero circuito stampato. Tuttavia, collegano lo strato esterno ad almeno uno strato della scheda.
Considerazioni sulla progettazione del PCB microvia
Il design dei PCB Microvia offre la più elevata densità di cablaggio e pad rispetto ad altri PCB convenzionali. Inoltre, presenta spazi e larghezze di tracciamento più ridotte.
Le dimensioni dei microvia PCB sono estremamente ridotte. Questo consente di creare design estremamente compatti. Inoltre, è possibile utilizzare questi fori fino a una profondità di foratura di circa 100 micrometri. Per i microvia PCB è necessario utilizzare una punta laser. Grazie al suo diametro corto, non si verificano problemi con diverse espansioni. Questa tecnologia è quindi più affidabile rispetto ai fori passanti.
Quando si parla di circuiti stampati complessi, diversi esperti raccomandano vivamente le soluzioni con microvia. La fossetta che si forma a causa della microvia aumenta il rischio di voiding. Tuttavia, è possibile controllarlo facilmente con condizioni di saldatura adeguate. Inoltre, un ulteriore processo di riempimento delle microvia può ridurre il rischio di fossette. In questo caso, si dovrà pagare un extra.
Per i BGA con passo di 0.65 micrometri, le microvie sono molto adatte. Potrebbe essere necessario ridurre la larghezza della traccia del BGA a 90 micrometri. O anche meno.
Inoltre, il passo BGA da 0.50 micrometri richiede anche un PCB con microvia. Potrebbe essere necessario ridurre la dimensione del pad delle microvia a 75 micrometri.
Considerazioni sui costi per il PCB microvia
Le microvie sono molto piccole e vengono utilizzate per collegare strati ad alta densità. Secondo gli standard IPC, queste vie devono avere un diametro di 150 micrometri o inferiore. I PCB con microvie sono molto utili per creare circuiti stampati compatti. Queste schede sono molto costose per diversi motivi. Ad esempio, contengono circuiti complessi e design compatti. Inoltre, richiedono un processo di assemblaggio complesso in fase di fabbricazione.
Tuttavia, esistono diverse situazioni in cui è possibile utilizzare le microvie per ridurre il costo dei circuiti stampati. Ecco alcuni semplici scenari in cui è possibile ridurre il costo di produzione complessivo:
- Ridurre il numero di strati per ridurre i costi
Stai utilizzando vie through-hole nel tuo progetto? Inoltre, se l'utilizzo del trace escape per BGA non funziona correttamente, valuta la possibilità di ampliare il canale di breakout anche sugli strati interno e inferiore con vie cieche o microvie.
- Eliminare gli strati elettrici
Le microvie hanno dimensioni ridotte, il che è molto utile per massimizzare il canale di routing. Eliminando lo strato elettrico e sostituendo le microvie con le vie through-hole, è possibile ridurre il costo dei circuiti stampati. Quindi, sostituendo le vie through-hole con le microvie, si ridurrà lo strato. Se i circuiti stampati hanno meno strati, significa che sono meno costosi.
La sfida della fabbricazione di PCB microvia
Il processo di fabbricazione delle microvie presenta diverse sfide. Una gestione non adeguata di queste sfide può portare alla formazione di difetti di interconnessione (ICD). ICD sta per difetti di interconnessione. Questi difetti si verificano in prossimità dello strato di rame interno. Gli ICD possono causare diversi problemi, come circuiti aperti e problemi di affidabilità. Inoltre, si possono verificare problemi intermittenti ad alte temperature che possono causare guasti al circuito.
Rilevare gli ICD è un processo impegnativo. Perché funzionano correttamente durante il test. È possibile rilevare problemi durante l'assemblaggio o dopo l'utilizzo. Quindi è molto importante costruire le schede con cura per evitare problemi in futuro.
ICD a base di detriti
È uno dei tipi più comuni di ICD. Ciò si verifica perché i detriti finiscono durante il foro di interconnessione e si incastrano nel rame dello strato interno. Questo accade più spesso durante il processo di foratura. Sebbene si forino i microvia PCB utilizzando il laser, il laser non crea fori con la stessa quantità di detriti di altri processi di foratura. Pertanto, i microvia hanno meno probabilità di essere colpiti da ICD. Tuttavia, è importante che i produttori prestino attenzione.
Vuoti e affidabilità
Altri problemi che si verificano durante il processo di placcatura in rame per le microvie sono la formazione di fossette, il riempimento incompleto e la formazione di vuoti. Questi difetti o imperfezioni possono causare problemi di affidabilità. Il riempimento incompleto con rame aumenta i livelli di stress nelle microvie. Inoltre, ne riduce la durata a fatica.
L'impatto dei vuoti sulle microvie dipende dalle diverse caratteristiche del vuoto, come forma, posizione e dimensione. Ad esempio, vuoti piccoli e sferici possono aumentare la durata a fatica delle microvie. Inoltre, situazioni estreme di vuoti ne riducono la durata.
ICD con rottura del legame di rame
La rottura del legame in rame è un altro tipo comune di ICD. Ciò può verificarsi a causa dell'elevato stress durante l'assemblaggio o l'utilizzo. Inoltre, può verificarsi anche a causa del debole legame del rame. Quando i legami in rame si rompono, si verificano difetti di interconnessione. In questa situazione, la connessione in rame si rompe fisicamente. Se il legame in rame è più debole, le probabilità di rottura del legame sono elevate.
Perché il legame del rame si rompe? Le ragioni sono diverse. Ad esempio, molti produttori utilizzano PCB più spessi e temperature di saldatura senza piombo. Inoltre, le grandi dimensioni dei fori e la saldatura a onda possono anche portare al cedimento del legame del rame. Il cedimento del legame del rame è un problema comune anche nella produzione di PCB con via standard e microvia.
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