Ett mönsterkort med laserborrade viahål får en packningstäthet som är dubbelt så hög jämfört med mekaniskt borrade hål. Det menar Thomas Lindahl på Ericssons mönsterkortsfabrik i Norrköping. Tillsammans med Agneta Novak och Eva Hellgren har han studerat olika typer av laserborrningsutrustningar för mönsterkort.

Mönsterkortsfabriken har nyligen köpt en laserborr av typen NdYAG som arbetar i UV-området. Den skall användas för pilottillverkning och kortare mönsterkortsserier. En separat del av fabriken ställs nu i ordning för mönsterkort med laserborrade vior.

Med laser kan man göra viahål med diameter på 75 μm. Minsta diameter för mekaniskt borrade hål i mönsterkort ligger idag på 300 μm i konventionell produktion. Ledarbredden på de testkort som Ericsson tillverkat med lasern är de samma som vid konventionell produktion, således 75-100 μm.

- Mindre viahål är en förutsättning för att man skall kunna montera flipchip och CSP-kapslar på mönsterkort med fyra ledarlager, säger Thomas Lindahl.



Kompakta komponenter


CSP-kapslar, Chip Scale Packages, ansluts med en matris av lödkulor på undersidan av kapseln. Avståndet mellan anslutningarna är 0,5-0,6 mm. Det ger mycket kompakta komponenter, som är ungefär 10 procent större än själva halvledarkretsen i kapseln.

Med de dimensioner på viahål som används i konventionell produktion idag måste man öka antalet ledarlager i mönsterkortet till minst sex eller åtta lager för att kunna använda flipchip och CSP-kapslar. Flera ledarlager gör naturligtvis korten dyrare.

Laserborren kommer i första hand att användas för så kallade blinda vior. Blinda vior är inte genomgående, de förbinder ett yttre ledarlager med ett inre.

De laserborrade korten består av en kärna av konventionellt glasfiberepoxikort med ledarmönster. Det byggs sedan på med två dielektriska skikt försedda med kopparfolie. Det dielektriska lagret är 50-70 μm och kopparfolien i vilket de yttre ledarlagren etsas är 18 μm.



Tre olika material


Ericsson har provat att bygga upp ytterlager med tre olika material. Det är Aramid från DuPont, Speedboard från Gore samt epoxifilm.

Alla tre materialen gav bra testresultat enligt Thomas Lindahl. Fördelen med epoxifilm är att det kostar betydligt mindre än de andra materialen.

Den laserborr som mönsterkortsfabriken nu köpt klarar cirka 200 blinda vior eller 50 genomgående vior per minut. Thomas Lindahl påpekar att laserborrarna utvecklas snabbt och får ökad kapacitet. Laserborrning kombineras dessutom med mekanisk borrning.

Men det finns andra sätt att framställa viahål med liten diameter. Att etsa hålen med plasma är en metod som många anser är lovande. Ytterligare en väg att gå är att bygga upp de yttre dielektriska skikten med fotografiska metoder, ungefär som man gör med lödstoppmasken.

- Förutom laserborrning provar vi att framställa viahål litografiskt. Plasmaetsning avstår vi från tills vidare, säger Stefan Lager, platschef på mönsterkortsfabriken.

- Laserborrning har fördelen att det är en metod som är färdig att tas i bruk och användas direkt.

Stefan Lager anser också att det är CSP-kapslar snarare än flipchip som först kommer att tas i bruk. En kapslad komponent har fördelen att den är lättare att anpassa till befintlig produktion hos kretskortstillverkarna.

Mats Udikas

Källa Novak, Lindahl, Hellgren: Study of Different Techniques for Building MCM-L Substrates.