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Apr 11, 2023

EIPC レビュー: ウルトラ

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EIPC テクニカル スナップショット ウェビナーを初めてレビューする機会を得てから、少し時間が経ちました。 この素晴らしいシリーズは、業界が新型コロナウイルス感染症のパンデミックに包囲された 2020 年 10 月に始まりました。 制限が解除されても成功を収めており、従来のライブ会議を補完する関連知識を効率的に共有するための効果的なチャネルを提供しています。 2022 年 12 月のシリーズ第 20 回では、エレクトロニクス業界に影響を与える環境問題に焦点を当てました。 2 月初旬、EIPC はリヨンでライブ冬季カンファレンスを開催しました。そして現在、多くの要望に応えて、第 21 回テクニカル スナップショットが 6 月中旬にミュンヘンで予定されている夏季カンファレンスの前の枠を埋めています。

5 月 3 日のウェビナーは、EIPC テクニカル ディレクターの Tarja Rapala-Virtanen によって紹介され、司会を務めました。 彼女の最初のプレゼンターは、American Standard Circuits のビジネス開発ディレクターである John Johnson で、ASC が成功した超高密度相互接続の実現に関する詳細な事例を説明しました。

ジョンソン氏は、世界のエレクトロニクス市場の変化を振り返り、北米の製造業者のほとんどの能力は75ミクロンのラインアンドスペース技術に限定されているものの、世界の地政学的状況により重要なPCBとパッケージ基板の焦点が西側に戻っているとコメントした。減算処理によって実現されます。 超高密度相互接続ソリューションに対する需要は高まっていますが、業界のほとんどは、これに必要となる革命的な変化に対する準備ができていません。

American Standard Circuits は、超高密度機能を確立する前に、いくつかのオプションを検討しました。 同社は、薄箔ラミネートを使用する修正セミアディティブ処理 (m-SAP) は資本集約的であり、歩留り低下のリスクと、実際のラインスペースの制限が約 25 ～ 30 ミクロンであると考えていました。 彼らは、積層プレートアップ技術を、25 ミクロン未満に簡単に適応でき、超高密度の相互接続とパッケージング基板への有意義な道を提供する、資本集約度の低いオプションであると考えました。 その結果、同社は Averatek が提供する独自の A-SAP プロセスのライセンスを取得しました。このプロセスの主要コンポーネントは、非常に薄いが非常に高密度の触媒層を形成する溶剤ベースの「液体金属インク」です。 これにより、基板への良好な密着性を備えた、0.1 ミクロンという薄い厚さの一貫した無電解銅堆積が可能になります。銅パターンの電気めっきのベースとして使用でき、その後、エッチング レジストを必要とせず、側壁への攻撃を最小限に抑えてフラッシュ エッチングできます。導体パターン。 非常に微細な導体形状を実現できます。

ジョンソン氏は、グラフィックの例を使用して、ラインスペースの寸法が削減されることで実現できる回路密度の向上を実証しました。 一般的な 75 ミクロンのテクノロジーと比較すると、25 ミクロンでは 9 倍、12.5 ミクロンでは 36 倍の増加になります。 ほとんどの場合、American Standard Circuits の既存の装置とプロセスは 20 ミクロンの能力を提供します。 彼らの目標は、これを 12 か月以内に 10 ミクロンまで拡張することであり、そのためには強化された画像検査および光学検査設備が必要です。

同氏はプロセスシーケンスを要約しました。アンクラッド基板、続いて液体金属インクのコーティング、無電解銅の堆積、フォトレジストの塗布、露光と画像の現像、銅の電気メッキ、フォトレジストの剥離、フラッシュエッチングです。

彼の微細断面の例では、フラッシュ エッチング前後の高アスペクト比 11 ミクロン導体の形状が示されており、垂直な側壁と無視できる幅の損失が示されています。 これらの特性により、挿入損失が低減され、差動線路の誘導結合および容量結合が改善されるという利点が得られます。 彼は、このテーマに関してエリック・ボガティンが出版した著作に言及した。

ジョンソン氏は、A-SAP技術は非常に薄い誘電体の使用を可能にし、超薄箔銅被覆材料として製造することが困難な基板も含め、幅広い超高速、低損失の基板と互換性があると説明した。 m-SAP アプリケーション用。 A-SAP 処理により、PTFE 上でも高い剥離強度が一貫して達成されます。 彼は、多層構造における高密度デモンストレーター パターンの例を挙げ、このプロセスは個々の層から応力を取り除く傾向があり、層間の位置合わせに利益をもたらすとコメントしました。 さらなる例では、厚さ4ミルの層上に直径4ミルの銅が充填されたビアが示されており、American Standard Circuitsの現在のプロジェクトでは、20ミクロンレベルのラインとスペースが特徴です。

Tarja Rapala-Virtanen 氏は、超細線高密度 PCB の秘密をいくつか共有してくれた Johnson 氏に感謝した後、Quantic Ohmega のビジネス開発ディレクターである John Andresakis 氏を紹介し、同氏は「高性能エレクトロニクス用の薄膜抵抗材料」と題したプレゼンテーションを行いました。

組み込み受動部品の第一人者として知られるアンドレサキス氏は、まずクアンティック エレクトロニクス グループの構造と歴史について説明しました。クアンティック オーメガは、組み込み抵抗のイノベーターとして 50 年以上の経験を持つ専門部門です。 同氏は、薄膜抵抗材料を高信頼性設計アプリケーションにどのように適用できるかについて説明しました。これは、抵抗器をプリント基板に埋め込むことでディスクリート表面実装抵抗器を置き換えるだけでなく、小型化、軽量化、信号整合性の向上を可能にするだけでなく、局所的なヒーターとしても使用できます。そしてマイクロ波吸収体。

同氏は、抵抗箔は、抵抗導体材料または RCM として知られる薄膜金属合金と銅箔の組み合わせとして、ロールツーロール形式で製造されると説明しました。 RCM は、通常の銅箔と同様に、抵抗側を誘電体側にして、さまざまな誘電体基板にラミネートし、サブトラクティブ処理して銅回路や平面抵抗器を製造できます。 抵抗層は、電着された非磁性ニッケル－リン、または真空蒸着された非磁性ニッケル－クロム、ニッケル－クロム－アルミニウム－シリコン、またはクロム－シリコン一酸化物合金であってもよい。 幅広いシート抵抗率で入手可能です。

シート抵抗率はオーム/スクエアで測定されます。アンドレサキス氏は、用語、その値が無次元である理由、および個々のコンポーネントの面積と長さ対幅の比を指定することによって単一の材料を使用してさまざまな抵抗値を設計に組み込む方法について時間をかけて説明しました。 。

彼は、抵抗材料に応じて、2 段階のフォトイメージングと 2 段階または 3 段階のサブトラクティブ エッチングによって薄膜抵抗器を備えた内層を製造するプロセス シーケンスについて説明しました。 通常の写真製版処理によって導体と抵抗を組み合わせたイメージを定義した後、不要な銅が塩化第二銅でエッチングされ、真空蒸着されたニッケルクロムも除去されます。 他の抵抗合金の場合は、硫酸銅を使用した追加のエッチング手順が必要な場合があります。 導体と抵抗の組み合わせパターンが完全に定義されると、第 1 段階のフォトレジストが剥離され、必要な抵抗のイメージを明らかにするために除去する銅導体の領域を定義するために写真製版プロセスが繰り返されます。 次に、アルカリエッチングにより、抵抗膜を攻撃することなく不要な銅が除去され、最後にフォトレジストが除去されます。

Andresakis 氏は、モデリング ツールで使用するための包括的なシミュレーション パラメーター、高温積層後の抵抗値の変化の特性値、電力定格、および許容誤差とともに、抵抗の計算ツールと設計ガイドラインが利用可能であると述べました。 同氏は、薄膜抵抗箔の性能上の利点を要約しました。表面実装部品と比較して寄生容量とインダクタンスが減少し、チップ抵抗器に関連する金属間の転移が減少し、重要なネット上のビアが少なくなり、電気的特性と同様に改善が可能になります。利用可能なスペースを解放します。

現在の開発分野には、3 ミクロンおよび 5 ミクロンのキャリア箔と薄型銅が含まれます。 薄膜抵抗箔技術は、チップ パッケージングやインターポーザーの用途でビルドアップ フィルムとともに使用されています。 重要な先進的なアプリケーションは、スマートフォン用の MEM マイクにあります。 薄膜抵抗材料の電磁波吸収能力により、レーダー システムに多くの応用の機会が与えられます。 また、抵抗カード、高インピーダンス表面、および周波数選択表面の製造にも使用でき、ミッションクリティカルなアプリケーション向けに優れた長期信頼性を実現します。 Quantic Ohmega は、市場動向と技術的ニーズを理解するために、大手 OEM と提携しています。 「これらの素材をどのように使用するかは、デザイナーの想像力にかかっています」と彼は言いました。

活発な質疑応答セッションの司会を務めた後、ラパラ=ヴィルタネン氏は議事を締めくくり、別の素晴らしいテクニカルスナップショットイベントに参加したすべての人に感謝の意を表しました。 同氏は参加者に対し、EIPC夏季会議が6月15～16日にミュンヘンで開催されることを思い出させた。 詳細については、eipc.org をご覧ください。