Ultra-HDI-Technologie ist nicht neu

Wir verbringen viel Zeit damit, über diese „neuen“ Prozesse zu sprechen. Diese Prozesse sind jedoch überhaupt nicht neu; sie werden in der Elektronikindustrie schon lange verwendet. Neu ist, dass diese Technologie vom Halbleiter- und Super-Hochvolumen-PCB-Markt (z.B. Smartphones) auf herkömmliche Leiterplattenhersteller übergegangen ist, die diese Technologie nun auch für Anwendungen in geringer bis mittlerer Stückzahl anbieten können. Es wurde auch Zeit, oder?

Die Leiterplattenindustrie hat sich traditionell auf das „subtraktive Ätz“-Verfahren konzentriert, und wie wir alle wissen, ist dieses Verfahren typischerweise auf etwa 75 (3 mil) Mikron Leiterbahnabstand und -breite begrenzt, und wir sind alle ziemlich geschickt darin geworden, PCB-Design innerhalb dieser Einschränkungen durchzuführen: HDI, blinde und vergrabene Vias, Mikro-Vias (gestapelt oder gestaffelt), Via-in-Pad beschichtetes Design, die Liste könnte noch weitergeführt werden. Leiterplattenhersteller sind geschickt darin geworden, diese Technologien zu fertigen und auch die Zuverlässigkeits- und Fertigungsherausforderungen zu verstehen, die mit der High-Density-Interconnect-Technologie verbunden sind.

Ich würde gerne sagen, dass dies "bequem" ist, aber ich fürchte, meine Freunde aus der PCB-Herstellung würden mich bei dieser Aussage korrigieren. Obwohl HDI eine bekannte Technologie ist, ist sie definitiv keine einfache Technologie, weder im Design noch in der Herstellung.

Etwas „Neues“ zu beginnen, ist „unbequem“. Es könnte eine neue Materialkombination sein, der Start Ihrer ersten Flex-Schaltung, Ihr erstes starres Flex-Design oder etwas viel Einfacheres wie das Aufnehmen eines neuen Hobbys.

Was, wenn wir das Label „neu“ von A-SAP™ (Averatek’s Semi-Additive Process – 10-Mikron Leiterbahn/Abstand und darüber) oder mSAP (Modifizierter Semi-Additiver Prozess – 30-Mikron Leiterbahn/Abstand und darüber) Technologie entfernen? Ich denke, das können wir. Lassen Sie uns anschauen, wo die PCB-Industrie heute steht:

1. Diese Technologien werden von Leiterplattenherstellern seit einigen Jahren angeboten und bieten Erfahrung sowohl mit den Galvanisierungs- als auch mit den Bildgebungsprozessen. Erfahrung ist ein wunderbarer Lehrer. Um die Lernkurve zu verkürzen, arbeiten Sie eng mit Ihrem Hersteller zusammen, wenn Sie ein neues Design mit Leiterbahnen von 70 Mikron oder darunter beginnen.

2. Die Vorteile der Verwendung von ultra-HDI Leiterbahn und Abstand sind leicht zu verstehen:

• Der gesamte Platzbedarf der Leiterplatte kann reduziert werden
• Die Anzahl der Routing-Layer kann verringert werden
• Mehrfache Laminieranforderungen können reduziert oder sogar eliminiert werden
• Die Signalintegrität profitiert von einem präziseren Prozess zur Erstellung von Leiterbahnen
• Biokompatibilität (wir sind nicht mehr auf Kupferleiter beschränkt)

3. Es sind Zuverlässigkeitsdaten für Peel-Stärken, D-Coupon-Tests, IST-Tests, SIR-Tests usw. verfügbar.    

4. Die IPC gründete 2020 einen Ultra-HDI-Ausschuss, der fleißig an einem Zusatz arbeitet, um Bereiche anzusprechen, die möglicherweise unterschiedliche Spezifikationen erfordern.

5. Semi-additive PCB-Prozesse haben sich mit einer Vielzahl von Materialien, sowohl starren als auch flexiblen Schaltungsmaterialien, bewährt.

Große DoD-Primärunternehmen und große kommerzielle OEMs nutzen diese Technologie in ihren Leiterplattendesigns und führen ihre eigenen Zuverlässigkeitstests durch.

Welche Informationen benötigen Sie, um mit ultra-hochdichten Leiterbahnen und Abständen zuverlässig zu entwerfen?

Wenn Sie diesen Blogbeitrag noch lesen, gehe ich davon aus, dass Sie an den Vorteilen interessiert sind, Ihre gedruckte Schaltplatte mit diesen feinen Merkmalen entwerfen zu können. Um Ihnen bei der Erreichung Ihrer Ziele zu helfen, möchte ich um Feedback aus der PCB-Design-Community bitten:

• Welche Art von Informationen wäre am hilfreichsten, um die Lernkurve mit neuen PCB-Designparametern zu verkürzen?
• Gibt es Änderungen in Ihrem Altium-Design-Tool, die diesen Übergang erleichtern würden?
• Brauchen Sie zusätzliche Informationen über die Vorteile der Signalintegrität? Denken Sie daran, diese Vorteile stammen aus dem semi-additiven Prozess, nicht aus der Leiterbahnbreite. Es könnte Vorteile haben, sogar eine noch größere Merkmalsgröße zu erforschen.
• Brauchen Sie Zuverlässigkeitsdaten? Informationen zu IPC-Spezifikationen?
• Brauchen Sie ein Tutorial oder Referenzdesign-Beispiele, um zu beginnen?
• Wäre eine Checkliste oder ein Design-Leitfaden hilfreich? Welche Schlüsselelemente sollten enthalten sein?

Ich arbeite mit einem Team von sachkundigen PCB-Designern, die diese Technologie heute nutzen, sowie einer starken Gruppe von Leiterplattenherstellern, die diese Technologie bauen. Gemeinsam sind wir bestrebt, der PCB-Design-Community Werkzeuge und Ressourcen zur Verfügung zu stellen, um die Vorteile von ultra-hochdichten Leiterbahnen und Abständen zu erkunden. Bitte kommentieren Sie hier oder kontaktieren Sie uns direkt. Lassen Sie uns wissen, wie wir helfen können!

Als ein kleiner Hintergrund für diejenigen, die neugierig sind, aber nicht mit dem semi-additiven PCB-Prozess vertraut sind, haben wir in unseren vorherigen Blogs die Grundlagen der SAP-Verarbeitung dargelegt, einige der häufigsten Fragen zum Aufbau von gedruckten Schaltungen betrachtet, einige der „Designregeln“ oder „Gestaltungsrichtlinien“ erkundet, die sich nicht ändern, wenn man mit diesen ultra-hochdichten Merkmalsgrößen entwirft, und den Gestaltungsraum um die Möglichkeit der Nutzung dieser ultra-hochdichten Leiterbahnbreiten in den BGA-Fluchtbereichen und breiteren Leiterbahnen im Routing-Feld erforscht. Der Vorteil ist eine Reduzierung der Schichtanzahl in den Schaltungen, und die Sorge gilt der Aufrechterhaltung einer 50-Ohm-Impedanz. Eric Bogatin hat kürzlich ein Whitepaper veröffentlicht, das genau diesen Vorteil und diese Sorge analysiert.