Comparación de costes: procesos sustractivos y semiaditivos

Me entusiasman los procesos semiaditivos de los que ahora disponen los fabricantes de PCB de todos los tamaños, y hablo regularmente sobre posibles diseños que podrían aprovechar la capacidad de enrutar con pistas y espacios de 15 o 25 micras.  Aunque el proceso semiaditivo modificado (mSAP) se ha utilizado en determinadas instalaciones de fabricación de muy alto volumen en Asia, para tecnología como los teléfonos inteligentes, se trata de una tecnología que no ha estado disponible en gran medida para aplicaciones de PCB de bajo a medio volumen, incluso para lo que muchos considerarían alto volumen.  Con el lanzamiento del proceso A-SAP™ (proceso semiaditivo de Averatek), esta tecnología ahora está disponible para distintos fabricantes de placas de circuito impreso, lo que abre la puerta al uso por parte de todos los diseñadores de PCB,  lo que permite a los diseñadores usarla para muchos tipos de aplicaciones.

Aunque prefiero hablar de las pautas de diseño de las placas de circuito impreso y poner en contacto a los diseñadores con fabricantes expertos en esta tecnología que puedan satisfacer sus necesidades de fabricación, la cuestión de los costes siempre surge en la conversación.  Así que hablemos de este tema tan importante, que se suele pasar por alto.

Primero, para aquellos que no estén familiarizados con el proceso de PCB semiaditivo, consultad algunos de nuestros artículos anteriores.  Hemos repasado los conceptos básicos del procesamiento SAP y recientemente hemos analizado algunas de las principales preguntas relacionadas con el stackup de placas de circuito impreso, hemos explorado algunas de las "reglas" o "directrices de diseño" que no cambian al diseñar con estos tamaños de funcionalidades de ultra alta densidad. Y hemos explorado el espacio de diseño en torno a la posibilidad de utilizar estos anchos de pista de circuito de ultra alta densidad en las regiones de escape de BGA y pistas más anchas en el campo del enrutamiento. La ventaja es la reducción de las capas del circuito y la preocupación es mantener la impedancia de 50 ohmios.  Eric Bogatin ha publicado recientemente un documento técnico que analiza precisamente esta ventaja y esta preocupación.

¿Cuál es el coste comparativo de esta tecnología en relación con los procesos sustractivos, misma cantidad de capas, geometrías de pistas, recuento de vías, etc.?

Esta es una pregunta habitual y trataré de responderla con el mismo razonamiento que he usado a menudo cuando hablo de tecnología de circuitos flexibles en comparación con tecnología de PCB rígidas.  En igualdad de condiciones, incluyendo el recuento de capas, las pistas y espaciado del circuito, el tamaño de los orificios y las almohadillas, el volumen, etc., un circuito flexible va a ser más caro.  La fabricación de circuitos flexibles y la tecnología Rigid-Flex requieren unas habilidades especiales, una manipulación especial y los propios materiales flexibles son más caros que los materiales rígidos estándar.  Si no tienes la necesidad imperiosa de utilizar materiales flexibles, no lo hagas.  

Pero los diseños electrónicos actuales van más allá de los límites y cambiar a materiales flexibles tiene muchas ventajas. Además, a menudo sucede que el coste añadido no tiene importancia en el panorama general del diseño.  

Lo mismo sucede con el proceso A-SAP^™.  Si se comparara un diseño de PCB de 6 capas de FR4 estándar, 3 mil de línea y espacio y 8 mil de perforación con ese mismo diseño construido con un proceso de fabricación aditiva de PCB en lugar de un proceso de PCB sustractivo, simplemente resultaría más caro. El proceso aditivo requiere un proceso especializado y un control del proceso. Comparar el SAP con el grabado sustractivo de esta manera no tiene en cuenta las ventajas e, incluso, el ahorro de costes globales que se podrían obtener al realizar el enrutamiento con estas características de las placas de circuito de ultra alta densidad.

¿Cuál es otra forma de ver el coste de esta tecnología y las ventajas de una línea y espacio de 15 micras o 25 micras?  

Para el debate de hoy, no vamos a profundizar en las ventajas de integridad de la señal del proceso semiaditivo. En su lugar, vamos a ver la otra ventaja significativa, la del ahorro de espacio asociado con el enrutamiento a 15 o 25 micras en comparación con las 75 micras estándar. Este ahorro de espacio es clave cuando hablamos de una comparación de costes. Déjame compartir algunos ejemplos:

• Un diseño con grabado sustractivo requiere 12 capas y 3 ciclos de laminación.  Este diseño se ha rehecho reduciendo el número de capas a 8 y los ciclos de laminación a 1. Teniendo en cuenta que los ciclos de laminación añadidos suelen suponer un aumento aproximado del 40% en el coste, la reducción de la complejidad en este diseño aumenta el rendimiento y reduce el coste, incluso si tenemos en cuenta el aumento del coste de SAP.  Eso es una ventaja para el diseño de PCB.
• ¿Qué sucede si no usas ese espacio para enrutamiento adicional y lo usas para aumentar el tamaño del orificio y la almohadilla?  Un diseño de 8 capas con microvías en la parte superior e inferior podría rediseñarse para ser tecnología de orificio pasante.  Nuevamente, un ahorro de costes para el diseño general.
• ¿Y si lo que necesita tu diseño es miniaturización y el espacio de enrutamiento que te ahorras lo usas para reducir el tamaño total de la placa de circuito impreso? Incluso con la misma tecnología y el mismo recuento de capas, si hay más piezas en el panel de producción de PCB, el coste total del diseño podría disminuir.

Como puedes ver, el coste de la tecnología de grabado sustractivo y el de la tecnología semiaditiva no se pueden comparar.  Las ventajas reales vienen cuando se utiliza este nuevo proceso de fabricación para rediseñar el diseño de PCB y simplificarlo.

Para concluir, el proceso A-SAP™ también es aplicable a funcionalidades más grandes. Para aquellos que tengan un diseño particularmente difícil de lograr con pistas de 75 micras o 65 micras con grabado sustractivo, es probable que cambiar de la tecnología sustractiva a la aditiva aumente el rendimiento y ofrezca un producto más fiable.