마이크로비아는 얼마나 많은 전류를 전달할 수 있습니까?

아주 작은 고리

마이크로비아는 레이저로 천공되고 블라인드 형태로 두 개의 인접한 레이어를 연결합니다.IPC-2226 은 직경 0.15mm 이하, 깊이 대 직경 비율이 1:1 이상인 기하학적 구조로 정의합니다.

도금된 다른 비아와 마찬가지로 구리는 플러그가 아니라 벽이 얇은 고리 모양입니다.

18µm 도금이 적용된 100µm 마이크로비아는 0.00464mm²를 제공합니다. 이는 0.3mm 스루홀 비아의 약 5분의 1에 해당합니다.

이것이 바로 현재의 질문이 제기되는 이유입니다.정말 놀라운 답이 있습니다.

스루홀 비아보다 저항이 적은 편입니다.

저항은$\rho L / A$이며 장기적으로 보면 결정적으로 유리합니다.

• 100마이크로미터 마이크로비아, 75마이크로미터 깊이: 0.284mΩ
• 0.3mm 스루홀 비아, 1.6mm 보드: 1.30MΩ

구리 면적의 5분의 1이지만 길이의 약 5% 에 불과하므로 저항이 4배 이상 낮아집니다.마이크로비아는 HDI 스택업의 전력 공급에 탁월하며, 작은 비아가 더 나빠야 한다는 직관은 DC의 경우 잘못된 것입니다.

현재 용량에 대한 두 가지 해답

IPC-2221 도체 전류 용량을 다음과 같이 제공합니다.

$A $사용 (단위: 제곱 마일)지수는 측정된$추적 데이터에 피팅한 결과입니다. k$상수는 열이 얼마나 쉽게 빠져나가는지를 나타냅니다. 즉, 라미네이트에 묻혀 있는 내부 전도체의 경우 0.024, 외부 표면에 있는 외부 전도체의 경우 0.048 (묻힐 경우 2배 감소)

어떤 것이 마이크로비아에 적용되는지는 정말 모호합니다.

0.024를 주장하며 묻혔습니다.하지만 길이도 50~100 µm에 불과하며 양쪽 끝이 구리 패드에 접합되어 라미네이트보다 열을 훨씬 잘 전도하므로 0.048이라는 주장이 있습니다.

10°C 상승 시 100µm 마이크로비아의 경우:

• 내부 등급: 0.276 A
• 외부 클래스: 0.552 A

대부분의 HDI 설계 규칙은 마이크로비아당 0.5~1A의 예산을 책정하며, 이는 상한선보다 약간 높거나 약간 높습니다.패드가 히트싱크를 사용한다는 점을 감안하면 그리 무리가 없는 것은 아니지만, 보수적인 모델에 안주하지 않고 낙관적인 방향에 가까워졌다는 사실을 알아두는 것이 좋습니다.

고장난 것은 배럴이 아닙니다.

전체 질문을 재구성하는 부분은 다음과 같습니다.

배럴을 전도 경로로 모델링하십시오.$\theta = L/(k_{Cu} A)$은 약 42°C/W를 제공합니다. 0.25A에서 손실은 0.018mW이므로 정상 상태 상승은 0.0007°C입니다.

칠만 분의 일 도입니다.IPC-2221 용량 수치와 실제 배럴 온도 상승은 완전히 다른 것을 설명하며 수십 배 차이로 서로 다릅니다.

실제로 문제가 되는 것은 타겟 패드 인터페이스입니다.열 순환에서는 유전체의 z축 팽창으로 인해 도금된 배럴이 닿는 패드에서 멀어지게 됩니다.마이크로비아의 신뢰성은 전류 공식이 아닌 IPC-TM-650 2.6.27에 따른 열충격 테스트를 통해 검증되었습니다.

따라서 IPC-2221 번호는 온도 예측이 아니라 도금 및 일렉트로마이그레이션 가드레일로 취급하십시오.이 장치가 적용된 메커니즘, 즉 긴 전도체가 길이를 따라 열을 방출하는 메커니즘은 여기서 작동하는 메커니즘이 아닙니다.

실제로 결합되는 기하학적 제약 조건

가로 세로 비율 IPC-2226 은 직경 대비 깊이를 1:1 로 제한하며 대부분의 제작자는 0. 75:1 을 선호합니다.그 외에도 레이저로 뚫은 구멍은 너무 가파르게 가늘어져 도금 화학 물질이 균일한 두께로 대상 패드에 도달할 수 없으며, 베이스의 얇은 도금이 실패점이 됩니다.이러한 제약은 전류가 흐르기 훨씬 전에 발생합니다. 도금 최소값. IPC-6012 클래스 2는 평균 20µm 대비 최소 18µm를 허용합니다.용량은 면적에 따라 전력 0.725까지 확장되므로 최소값을 기준으로 설계하십시오. 전류 밀도 약 100A/mm²를 초과할 경우 일렉트로마이그레이션 및 도금 보이드는 온도 상승 계산에서 밝혀지지 않은 문제점이 됩니다.100µm 마이크로비아 한 개가 약 0.46A에서 이 마이크로비아에 부딪힐 수 있습니다.

적층형 vs. 스태거형

적층형 마이크로비아는 더 짧고 저항이 낮은 경로를 제공하고 라우팅 영역을 절약합니다.또한 적층된 인터페이스에 스트레스가 누적되기 때문에 열 사이클링에서 가장 일반적인 HDI 장애 모드이기도 합니다.

레이어 사이에 단단한 패드를 두어 레이아웃이 허용하는 곳에 시차를 두세요.IPC-6012 클래스 3/A는 적층 구조물의 약점이기 때문에 적층 구조물에 대한 특정 요구 사항을 추가합니다.

라우팅 밀도를 고려하여 적재해야 하는 경우 이는 라우팅이 아니라 신뢰성에 관한 결정이므로 검증 계획을 소유한 사람과 함께 내려야 합니다.

레일 크기 조정

비아당 보수적인 0.276A를 사용하는 2A의 경우: 최소 8개의 비아, 도금 편차 및 불균일한 전류 분배에 대한 여백이 있는 경우 10회전류는 클러스터 전체에 균등하게 분배되지 않습니다. 즉, 들어오는 전류에 가장 가까운 통로가 전류보다 더 많은 전류를 소비합니다.

패드 아래에 촘촘한 클러스터를 설치하는 것이 일반적이며 저항 이점도 있습니다. 병렬로 연결된 마이크로비아 10개는 0.028mΩ으로 사실상 짧습니다.

마이크로비아 전류 용량 계산기 는 IPC 클래스, 배럴 면적, 단일 비아 및 어레이의 저항, 전류 밀도, 자체 발열 및 IPC-2226 종횡비 검사를 모두 보고합니다.