13. Kétoldalas, furatfémezett nyomtatott huzalozású lemezek szubtraktív előállítási technológiája. Féladditív technológia.

Átírás

1 13. Kétoldalas, furatfémezett nyomtatott huzalozású lemezek szubtraktív előállítási technológiája. Féladditív technológia. Szubtraktív technológia (eltávolító eljárás): A felületet teljesen beborító rétegből indulunk ki, a rajzolatot a réteg szelektív eltávolításával állítjuk elő. Pl. rézrétegbe rajzolat készítése fotolitográfiai maszkon át, maratással. Additív technológia (felhordó eljárás): A hordozó felületén a rajzolatot a réteg felvitelével egyszerre alakítjuk ki. Pl. árammentes rezezés szitanyomtatott maszkon át. Féladditív technológia: Szubtraktív és additív lépéseket is tartalmazó eljárássorozat, a kétféle eljárás előnyeinek egyesítése érdekében. A kétoldalas, furatfémezett lemezek technológiája Elektrokémiai és árammentes rétegfelviteli eljárások

2 A szubtraktív és az additív technológia 1 A szubtraktív és az additív technológia 2

3 Féladditív technológia - Semiadditive technology 14. Az együttlaminált többrétegű nyomtatott huzalozású lemezek technológiája A többrétegű nyomtatott huzalozású lemezek rétegszámát a vezető rétegek száma határozza meg. Kiindulás egy- és/vagy kétoldalas nyomtatott huzalozású lemezekből. Minden belülre kerülő rétegnek mintázottnak és a réz felületének ragasztásra előkészítettnek kell lennie. A lemezeken általában nincsenek furatok, esetleg a belső rétegek között, ha eltemetett viát alkalmazunk. Együttlaminálási technológia: a lemezeket elő-térhálósított (pre-impregnated) prepreg epoxi fóliával ragasztjuk össze. A pontos illesztéssel egymásra helyezett lemezek közötti prepreg térhálósí-tásához 170 o C-on, 150 N/cm 2 nyomáson min szükséges. A további technológia megegyezik a kétoldalas lemezekével.

4 Többrétegű lemezek technológiája 1 Többrétegű lemezek technológiája - 2 Többrétegű lemezek technológiája - 3 Többrétegű laminálási változatok

5 Többrétegű lemez furatfajtái (Via types of multilayer boards) Via types and layers of multilayer boards 15. Többrétegű nyomtatott huzalozású lemezek szekvenciális előállítása. A mikrovia fogalma, szerepe és előállítási módszerei. Szekvenciális technológia: A többrétegű nyomtatott huzalozású lemezt az egyes szigetelő, illetve vezető rétegek egymást követő felvitelével alakítják ki. A mikrovia olyan átvezetés a nyomtatott huzalozású lemez vezetőréteg szintjei között, melynek átmérője υm. A mikrovia megvalósítása: Fúrás: lézerrel, plazmamaratással vagy fotolitográfiával Fémezés: a furat falán vagy a furatot teljesen kitöltve Gazdaságos megoldás: Nagy átmérőhöz:mechanikus fúrás Kis átmérőhöz:lézeres fúrás,plazmamaratás,fotolitográfia Piaci arányok:lézervia 54%,fotovia 30%,plazmavia 2%,egyéb 14%

6 UV lézeres fúrás Cu/szerves anyagba 1 UV lézeres fúrás Cu/szerves anyagba - 2 Különböző technológiájú mikroviák szerkezeti összehasonlítása Szekvenciális technológiával készített nyomtatott huzalozású lemezek A többrétegű szerkezetet a rétegek egymás utáni felvitelével valósítják meg. Viákkal összekötött rétegek készítése: Fémezett falú viák alkalmazása Oszlopviák alkalmazása A mikroviás nyomtatott huzalozás előnyei Példák a technológiai folyamat bemutatására: Laminálás és plazmás vagy lézeres viafúrás Fényérzékeny szigetelők alkalmazása Flexibilis hordozón vékonyrétegek és chipek felvitelének kombinációja Szekvenciális technológia fémezettfalú viákkal

7 Oszlopvia készítésének technológiai lépései A mikroviás nyomtatott huzalozás előnyei Kisebb vezetékhossz: nagyobb jelterjedési sebesség, gyorsabb működés Rétegszám csökkentési lehetőség Kisebb méret a furatátmérő és a szem méretének csökkenése miatt CSP és BGA tokok alkalmazási lehetősége Egyes parazita tényezők csökkennek, kisebb zaj Jobb hővezetési tulajdonságok Jobb megbízhatóság Relatív költségcsökkentés Szekvenciális technológia plazma vagy lézer viával Szekvenciális technológia fényérzékeny szigetelővel

8 Flexibilis hordozóra ragasztott chip bekötése viával A mikroviás nyomtatott huzalozású lemez eredete 16. Speciális nyomtatott huzalozások és technológiájuk Fémhordozós nyomtatott huzalozás technológiája Fémbetétes lemez technológiája Hajlékony (flexibilis) huzalozás Merev-hajlékony (rigid-flex) huzalozás 3D MID (Molded Interconnect Device) Multiwire huzalozás

9 Fémhordozós nyomtatott huzalozás technológiája Fémhordozó szigetelőréteggel bevonva és Cu fóliával borítva. Cél: a hővezető-képesség javítása: epoxi-üvegszövet lemez: 0.2 W/mK, IMS lemez: 1.3 W/mK. IMS= Insulated Metal Substrate Rajzolat kialakítása szubtraktív technológiával: fémlemez fúrása, furatok megtöltése Al2O3-vel dúsított epoxival, epoxi fúrása és a furatok fémezése Fémbetétes lemez Cél: a hordozó hőtágulását illeszteni a beültetésre kerülő alkatrészekhez. Hőtágulási együttható: epoxi-üvegszövet pm/ C, CCC tok ppm/ C. Betétlemezek (» 5 ppm/ C): Cu-Mo-Cu (CMC) Cu-Invar-Cu (CIC) Hajlékony (flexibilis) huzalozás Kétféle előállítási lehetőség: 1. a műanyagra felragasztják a Cu fóliát, 2. a Cu fólia felületén állítják elő a műanyag hordozó réteget (ez a korszerűbb). Felhasználás: mozgó szerelvények össze- kapcsolása, rezgésálló berendezésekben (kicsi a tömege), 3D szerelvények. Merev-flexibilis nyomtatott huzalozású lemez

10 3D nyomtatott huzalozás Ezeket egy műanyag készülékelem és a huzalozási réteg egyesítésével állítják elő. A műanyag fémezése: kémiai rézréteg felvitelével. A fotóreziszt felvitele: elektroforézissel A 3D huzalozás alkalmazásával elhagyható egy sor mechanikai alkatrész. 3D nyomtatott huzalozás technológiája Megvilágítás 3D fotómaszkon keresztül. A fotómaszk a megvilágítandó tárgyhoz illeszkedő vákuumformázott lézerérzékeny festék réteggel bevont műanyag fólia. A 3D fotómaszkra az ábra felvitele: A lézeres írás közben a 3D fotómaszkot egy robotkar a térben mozgatja. Multi-wire huzalozás Mutiwire huzalozás: a nyomtatott és a hagyományos vezetékes huzalozás egyesítése. A hordozó: furatok nélküli többrétegű nyomtatott huzalozású lemez.

11 A Multi-wire huzalozás technológiája A hordozó felületére felvitt B-állapotú pre-preg rétegbe huzal darabokat fektetnek le (nyomnak bele) a leendő furattól furatig: Ezután az epoxi réteget térhálósítják (kikeményítik), a lemezt kifúrják és a furatokat az ismert módon fémezik. A huzalok a fémezett furatfalakon keresztül csatlakoznak az áramkörhöz. A multiwire huzalozás felhasználható: nagy alkatrészsűrűségü szerelőlapoknál, alkalmazásukkal csökkenthető a furatok darabszáma. 17. A szigetelő alapú (hibrid) integrált áramkörök típusai és ezek összehasonlítása A szigetelő alapú integrált áramköri hordozókon az elemek összekötésére szolgáló vezetékmintázatot, az ellenállások jelentős részét és egyes további passzív elemeket szigetelő lemez felületén integrált formában rétegtechnológiával állítjuk elő. Az alkalmazott technológia alapján kétféle hordozót különböztetünk meg: vastagréteg és vékonyréteg IC. Ha aktív elemeket és félvezető IC-ket is alkalmazunk, és azokat diszkrét alkatrészek formájában ültetjük be, az áramkört hibrid IC-nek nevezzük. Vékonyréteg IC Tipikus technológia: 1. Üveg hordozó teljes felületére ellenállásréteg felvitele, vezető- (kontakt-) réteg felvitele 2. Fotolitográfiai mintázatkészítés a vezetőréteg átmaratása, az ellenállásréteg átmaratása, majd újabb fotolitográfiával a vezetőréteg szelektív maratása 3. Értékbeállítás lézerrel Szerelés, kiszerelés (később): chipbeültetés és huzalkötés Vastagréteg IC Tipikus technológia: 1. Kerámia hordozó felületére vezetőréteg nyomtatása, beégetése 2. Ellenállásrétegek nyomtatása, beégetése 3. Értékbeállítás lézerrel 4. Forrasztásgátló üvegréteg 5. Forraszpaszta nyomtatása 6. Alkatrészek beültetése 7. Újraömlesztéses forrasztás Kiszerelés (később): forrasztás

12 A szigetelőalapú IC-k összehasonlítása A rétegellenállások összehasonlítása BME-ETT kunterbunte slideok to grayscale printable version convert by Bagojfalvi Bagoj