माइक्रोविआ

उन्नत पैकेजों के उच्च इनपुट/आउटपुट (आई/ओ) घनत्व को समायोजित करने के लिए माइक्रोविया का उपयोग उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) सब्सट्रेट और मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) में परतों के बीच इंटरकनेक्ट के रूप में किया जाता है। पोर्टेबिलिटी और वायरलेस संचार से प्रेरित, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग बढ़ी हुई कार्यक्षमता के साथ किफायती, हल्के और विश्वसनीय उत्पाद तैयार करने का प्रयास करता है। इलेक्ट्रॉनिक घटक स्तर पर, यह छोटे पदचिह्न क्षेत्रों (उदाहरण के लिए फ्लिप-चिप पैकेज, चिप-स्केल पैकेज और डायरेक्ट चिप अटैचमेंट) के साथ बढ़े हुए I/Os वाले घटकों और मुद्रित सर्किट बोर्ड और पैकेज सब्सट्रेट स्तर पर अनुवाद करता है। उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट्स (एचडीआई) का उपयोग (उदाहरण के लिए महीन रेखाएं और स्थान, और (इलेक्ट्रॉनिक्स) के माध्यम से छोटे)।

अवलोकन
आईपीसी मानकों ने 2013 में माइक्रोविआ की परिभाषा को संशोधित किया, जिसमें छेद की गहराई से व्यास का पहलू अनुपात 1: 1 या उससे कम था, और छेद की गहराई 0.25 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए। पहले, माइक्रोविया 0.15 मिमी व्यास से कम या उसके बराबर कोई भी छेद होता था स्मार्टफोन और हाथ से पकड़े जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आगमन के साथ, माइक्रोविया एकल-स्तर से स्टैक्ड माइक्रोविया में विकसित हुए हैं जो कई एचडीआई परतों को पार करते हैं। एचडीआई बोर्ड बनाने के लिए अनुक्रमिक बिल्ड-अप (एसबीयू) तकनीक का उपयोग किया जाता है। एचडीआई परतें आमतौर पर पारंपरिक रूप से निर्मित दो तरफा कोर बोर्ड या मल्टीलेयर पीसीबी से बनाई जाती हैं। एचडीआई परतें पारंपरिक पीसीबी के दोनों किनारों पर माइक्रोवियास के साथ एक-एक करके बनाई जाती हैं। एसबीयू प्रक्रिया में कई चरण होते हैं: परत फाड़ना, गठन के माध्यम से, धातुकरण के माध्यम से, और भरने के माध्यम से। प्रत्येक चरण के लिए सामग्री और/या प्रौद्योगिकियों के कई विकल्प हैं। माइक्रोविआ को विभिन्न सामग्रियों और प्रक्रियाओं से भरा जा सकता है: # अनुक्रमिक लेमिनेशन प्रक्रिया चरण के दौरान एपॉक्सी राल (बी-स्टेज) से भरा हुआ
 * 1) एक अलग प्रसंस्करण चरण के रूप में तांबे के अलावा गैर-प्रवाहकीय या प्रवाहकीय सामग्री से भरा हुआ
 * 2) इलेक्ट्रोप्लेटेड तांबे के साथ प्लेटेड बंद
 * 3) स्क्रीन को तांबे के पेस्ट से बंद करके मुद्रित किया गया

दबे हुए माइक्रोविया को भरने की आवश्यकता होती है, जबकि बाहरी परतों पर अंधे माइक्रोविया को आमतौर पर भरने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। एक स्टैक्ड माइक्रोविया आमतौर पर कई एचडीआई परतों के बीच विद्युत अंतर्संबंध बनाने और माइक्रोविया के बाहरी स्तर (स्तरों) के लिए या सबसे बाहरी तांबे पैड पर लगे एक घटक के लिए संरचनात्मक समर्थन प्रदान करने के लिए इलेक्ट्रोप्लेटेड तांबे से भरा होता है।

माइक्रोविया विश्वसनीयता
एचडीआई संरचना की विश्वसनीयता पीसीबी उद्योग में इसके सफल व्यापक कार्यान्वयन के लिए प्रमुख बाधाओं में से एक है। माइक्रोवियास की अच्छी थर्मो-मैकेनिकल विश्वसनीयता एचडीआई विश्वसनीयता का एक अनिवार्य हिस्सा है। कई शोधकर्ताओं और पेशेवरों ने एचडीआई पीसीबी में माइक्रोविया की विश्वसनीयता का अध्ययन किया है। माइक्रोविया की विश्वसनीयता कई कारकों पर निर्भर करती है जैसे माइक्रोविया ज्यामिति पैरामीटर, ढांकता हुआ सामग्री गुण और प्रसंस्करण पैरामीटर।

माइक्रोविया विश्वसनीयता अनुसंधान ने एकल-स्तरीय अनफिल्ड माइक्रोविया की विश्वसनीयता के प्रयोगात्मक मूल्यांकन पर ध्यान केंद्रित किया है, साथ ही एकल-स्तरीय माइक्रोविया में तनाव/तनाव वितरण और माइक्रोविया थकान जीवन आकलन पर परिमित तत्व विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित किया है। अनुसंधान से पहचानी गई माइक्रोविया विफलताओं में इंटरफेशियल पृथक्करण (माइक्रोविया के आधार और लक्ष्य पैड के बीच अलगाव), बैरल दरारें, कोने/घुटने की दरारें, और लक्ष्य पैड दरारें (जिन्हें माइक्रोविया पुल आउट भी कहा जाता है) शामिल हैं। ये विफलताएं माइक्रोविया संरचना में धातुकरण और धातु के आस-पास ढांकता हुआ सामग्री के बीच, पीसीबी मोटाई दिशा में थर्मल विस्तार (सीटीई) बेमेल के गुणांक के कारण होने वाले थर्मोमैकेनिकल तनाव के परिणामस्वरूप होती हैं। निम्नलिखित पैराग्राफ कुछ माइक्रोविया विश्वसनीयता अनुसंधान पर प्रकाश डालता है।

ओगुनजिमी एट अल. माइक्रोविया के थकान जीवन पर विनिर्माण और डिजाइन प्रक्रिया चर के प्रभाव को देखा, जिसमें ट्रेस (कंडक्टर) की मोटाई, ट्रेस के चारों ओर ढांकता हुआ परत या माइक्रोविया में, ज्यामिति के माध्यम से, दीवार के कोण के माध्यम से, कंडक्टर के लचीलापन गुणांक शामिल हैं। सामग्री, और तनाव एकाग्रता कारक। परिमित तत्व मॉडल विभिन्न ज्यामिति के साथ बनाए गए थे, और विभिन्न प्रक्रिया चर के महत्व को निर्धारित करने के लिए एनोवा विधि का उपयोग किया गया था। एनोवा परिणामों से पता चला कि तनाव एकाग्रता कारक सबसे महत्वपूर्ण चर था, इसके बाद लचीलापन कारक, धातुकरण मोटाई और दीवार कोण के माध्यम से आया। प्रभु एट अल. त्वरित तापमान चक्रण और थर्मल शॉक के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए एचडीआई माइक्रोविया संरचना पर एक परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) आयोजित किया गया। लियू एट अल. रामकृष्ण एट अल. माइक्रोविया विश्वसनीयता पर ढांकता हुआ सामग्री गुणों और माइक्रोविया ज्यामिति मापदंडों, जैसे माइक्रोविया व्यास, दीवार कोण और चढ़ाना मोटाई के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए क्रमशः तरल-से-तरल और हवा से हवा थर्मल शॉक परीक्षण आयोजित किया गया। एंड्रयूज एट अल. आईएसटी (इंटरकनेक्ट स्ट्रेस टेस्ट) का उपयोग करके एकल-स्तरीय माइक्रोविया विश्वसनीयता की जांच की गई, और सीसा रहित सोल्डर के रिफ्लो चक्रों के प्रभाव पर विचार किया गया। वांग और लाई परिमित तत्व मॉडलिंग का उपयोग करके माइक्रोविया की संभावित विफलता साइटों की जांच की गई। उन्होंने पाया कि भरे हुए माइक्रोविया में बिना भरे माइक्रोविया की तुलना में कम तनाव होता है। चोई और दासगुप्ता ने अपने काम में माइक्रोविया गैर-विनाशकारी निरीक्षण पद्धति की शुरुआत की। हालाँकि अधिकांश माइक्रोविया विश्वसनीयता अनुसंधान एकल-स्तरीय माइक्रोविया, बिर्च पर केंद्रित है आईएसटी परीक्षण का उपयोग करके बहु-स्तरीय स्टैक्ड और स्टैगर्ड माइक्रोविआ का परीक्षण किया गया। परीक्षण डेटा पर वेइबुल विश्लेषण से पता चला कि एकल- और 2-स्तरीय स्टैक्ड माइक्रोविया 3- और 4-स्तरीय माइक्रोविया की तुलना में अधिक समय तक चलते हैं (उदाहरण के लिए 2-स्तरीय स्टैक्ड माइक्रोविया 4-स्तरीय स्टैक्ड माइक्रोविया की तुलना में विफलता के लगभग 20 गुना अधिक चक्र का अनुभव करते हैं)।



माइक्रोविया वॉयडिंग
उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट बोर्ड विकास के लिए एक चुनौती, विश्वसनीय माइक्रोविया का निर्माण करना है, विशेष रूप से स्टैक्ड माइक्रोविया के लिए, जिसके परिणामस्वरूप तांबा चढ़ाना प्रक्रिया में अधूरा भराव, डिंपल या रिक्तियां नहीं होती हैं। के लेखक प्रायोगिक परीक्षण और परिमित तत्व विश्लेषण दोनों का उपयोग करके रिक्तियों और अन्य दोषों के संदर्भ में माइक्रोविया के जोखिम की जांच कर रहे हैं। उन्होंने पाया कि अधूरा तांबा भरने से माइक्रोविया में तनाव का स्तर बढ़ जाता है और इसलिए माइक्रोविया की थकान कम हो जाती है।

जहां तक ​​रिक्तियों का सवाल है, अलग-अलग शून्यता की स्थिति, जैसे कि अलग-अलग शून्य आकार, आकार और स्थान के परिणामस्वरूप माइक्रोविया विश्वसनीयता पर अलग-अलग प्रभाव पड़ते हैं। गोलाकार आकार की छोटी-छोटी रिक्तियाँ माइक्रोविया थकावट के जीवन को हल्के ढंग से बढ़ा देती हैं, लेकिन अत्यधिक शून्यता की स्थितियाँ माइक्रोविया की अवधि को बहुत कम कर देती हैं।