Stromkapazitätsrechner von Microvia

Eine Microvia ist eine lasergebohrte Jalousie, bei der zwei benachbarte Schichten miteinander verbunden werden. IPC-2226 definiert sie anhand der Geometrie und nicht anhand des Verfahrens: 0,15 mm Durchmesser oder weniger, mit einem Seitenverhältnis von Tiefe zu Durchmesser von 1:1 oder besser. Sein plattierter Zylinder ist ein dünnwandiger Ring, da sich Kupfer an der Wand des Bohrlochs ablagert und den Bereich vom Radius $D/2 - t$ bis $D/2$ einnimmt. Die leitende Fläche ist also $A =\ pi t (D - t) $, was bei einer Mikrovia mit 100 µm und einer Beschichtung von 18 µm nur etwa 0,00464 mm² entspricht — etwa ein Fünftel dessen, was eine Durchgangsöffnung mit 0,3 mm bietet. Diese geringe Zahl ist der Grund, warum überhaupt nach der aktuellen Kapazität gefragt wird.

IPC-2221 gibt die Leiterstromkapazität als $I = k\ Delta T^ {0.44} A^ {0.725} $ mit $A$ in Quadratmeilen an. Die Exponenten stammen aus einer Anpassung an die gemessenen Leiterbahndaten, und die sublineare Flächenabhängigkeit spiegelt wider, dass ein breiterer Leiter auch mehr von sich selbst weit von jeder Kühlfläche entfernt hat. Die Konstante $k$ kodiert, wie leicht Wärme entweicht: IPC spezifiziert 0,024 für interne Leiter, die in Laminat vergraben sind, und 0,048 für externe Leiter auf einer äußeren Oberfläche. Dies ist ein Derating um den Faktor zwei, wenn sie vergraben sind.

Welcher Wert für eine Microvia gilt, ist wirklich nicht eindeutig, und dieser Rechner gibt beides an, anstatt vorzutäuschen. Eine Microvia ist vergraben, was für 0,024 spricht. Es ist aber auch nur 50—100 µm lang und an beiden Enden mit Kupferpads verbunden, die die Wärme weitaus besser leiten als Laminat, was für 0,048 spricht. Die gemessene Mikrovia-Kapazität liegt im Allgemeinen zwischen den beiden Grenzen, und typische HDI-Konstruktionsregeln, die 0,5—1 A pro Microvia budgetieren, liegen in der Nähe der oberen Grenze.

Die selbsterwärmenden Ausgänge machen den wichtigeren Punkt aus. Der Gleichstromwiderstand ist $R =\ rho (T) L/A$, und weil $L$ so klein ist, kommt eine Mikrovia deutlich unter einem Milliohm heraus — um ein Vielfaches niedriger als bei einer Durchgangsöffnung, obwohl sie weit weniger Kupfer enthält, da die Länge dominiert. Modelliert man den Zylinder als Wärmeleitpfad des Wärmewiderstands $\ theta = L/ (k_ {Cu} A) $, so ergibt sich dann ein stationärer Anstieg von Tausendstel Grad bei realistischen Strömen. Das Fass ist nicht das, was versagt. Was versagt, ist die Schnittstelle zwischen Targetpad: Bei Temperaturwechsel zieht die Ausdehnung des Dielektrikums auf der Z-Achse das plattierte Gehäuse von dem Pad weg, auf dem es landet, und die Zuverlässigkeit von Microvia wird durch Temperaturschocktests gemäß IPC-TM-650 2.6.27 bestätigt, nicht durch eine aktuelle Formel. Behandeln Sie die IPC-2221-Abbildung eher als Leitplanke für die Beschichtung und Elektromigration als als Vorhersage der gemessenen Temperatur.