Beneficios Amplificados: Circuitos Flexibles con Conductores Ultra-HDI

A veces 2 + 2 NO es igual a 4, a veces la combinación de dos tecnologías puede amplificar los beneficios de ambas hasta alcanzar algo mucho mayor.  El blog de hoy va a iluminar la combinación de usar tanto materiales flexibles como tamaños de características ultra-HDI, específicamente, trazas y espacios que son menores de 50 micrones y de hecho ahora se están produciendo en Estados Unidos con trazas y espacios de 20 micrones utilizando equipo tradicional de fabricación de placas de circuito impreso.

¿Cuáles son los beneficios de usar la construcción de circuitos flexibles?

• Resuelve un problema de empaquetado: El material puede doblarse y plegarse alrededor de esquinas, proporcionar conexión en 3 ejes y no tiene piezas discretas.  Los componentes electrónicos y elementos funcionales pueden colocarse en la posición óptima dentro del producto con el circuito flexible capaz de doblarse, plegarse y formarse para hacer las conexiones.  ¡Aquí es donde se pone a prueba la imaginación!
• Reducción de espacio y peso necesarios:  Los circuitos flexibles pueden eliminar conexiones voluminosas de cables y soldadura y, dependiendo de los componentes y la estructura, pueden ahorrar hasta un 60% en peso y espacio, reduciendo significativamente el tamaño del paquete.  Los materiales flexibles también proporcionan un perfil más bajo que las soluciones tradicionales de placas rígidas.
• Biocompatibilidad:  Los materiales de poliimida son una excelente elección por su biocompatibilidad y son regularmente utilizados por esa razón tanto en aplicaciones médicas como en dispositivos portables.  La tecnología avanzada también puede reemplazar los conductores de cobre con conductores de oro, ofreciendo una opción completamente biocompatible.
• Reducción de costos de ensamblaje:  Reemplazar cables y alambres voluminosos reduce o elimina el cableado.  Esto reduce no solo los costos laborales de ensamblaje sino también el costo del cable, el costo de generar múltiples órdenes de compra, recepción e inspección, y preparación de kits. 
• Facilita la flexión dinámica:  Los circuitos flexibles, cuando están diseñados adecuadamente, pueden soportar millones de flexiones. Los discos duros son un ejemplo común con 10’s – 100’s de millones de ciclos de flexión.  Otro buen ejemplo son las bisagras de nuestras laptops.  Estas flexiones soportarán 10’s de miles de flexiones a lo largo de la vida de nuestros ordenadores.
• Gestión térmica:  Los materiales de poliimida pueden soportar aplicaciones de alta temperatura y la poliimida delgada disipa el calor mucho mejor que materiales más gruesos y menos conductivos térmicamente. 

¿Cuáles son los beneficios de Ultra-HDI?

Primero, dado que este es un término relativamente nuevo, la definición de Ultra-HDI, según el grupo de trabajo recientemente establecido por IPC, es un diseño que incluye uno o más de los siguientes parámetros:

• Ancho de línea por debajo de 50 micrones
• Espaciado por debajo de 50 micrones
• Espesor dieléctrico por debajo de 50 micrones
• Diámetro de microvía por debajo de 75 micrones

Actualmente, Ultra-HDI está siendo ofrecido por fabricantes de PCB con trazas de circuito y espacios tan ajustados como 20 micrones y se espera que 12.5 micrones esté disponible más adelante este año.  

Incluso si no llevamos el límite hasta los 12.5 micrones, usar un trazo y espacio de 25 micrones tiene varios beneficios:

• Reducción dramática de tamaño y peso sobre el estado actual de la técnica.
• Reducción en el número de capas, microvías y ciclos de laminación – para una mayor fiabilidad.
• Espaciamiento ajustado y control de impedancia (< 5%) para todos los anchos de línea, desde 15 micrones en adelante
• Relaciones de aspecto mayores a 1:1 para trazas metálicas – para mejorar la integridad de la señal
• El rendimiento de RF es mejor que los procesos tradicionales de grabado sustractivo.
• Reducción de costos - especialmente para tarjetas complejas de alto rendimiento.

2 + 2 no SIEMPRE es igual a 4

Observando incluso solo los primeros dos o tres beneficios de cada tecnología, uno puede ver los beneficios superpuestos. Los materiales flexibles ayudan a resolver un problema de empaquetado y REDUCEN ENORMEMENTE el tamaño y el peso.La tecnología Ultra-HDI tiene beneficios similares. Pasar de una traza de 75 micrones a una de 25 micrones permite al diseñador de la placa de circuito impreso reducir significativamente el tamaño general de la placa de circuito flexible o reducir el número de capas de enrutamiento necesarias para hacer conexiones.

No creo que sea exagerado imaginar los beneficios significativos en tamaño y peso al incorporar tanto materiales flexibles como tamaños de características ultra-HDI, reemplazando materiales rígidos tradicionales con trazas de circuito y espacios creados con tecnología de grabado sustractivo.

Bonus:  Si se selecciona el proceso A-SAP™ para crear las características Ultra-HDI, este proceso se realiza eliminando todo el cobre y añadiendo metal para crear el patrón conductor.  Los materiales de poliimida y LCP suelen seleccionarse por razones de Bio-compatibilidad.  El A-SAP™ puede crear patrones conductores con oro y otros metales nobles eliminando todo el cobre y níquel del proceso, creando una solución biocompatible única.

Estas técnicas ultra-HDI están cambiando la forma en que los diseñadores de PCB miran la solución de problemas de diseño complejos.  Si estás interesado en aprender más sobre los procesos SAP, por favor consulta algunos de nuestros blogs anteriores.  Hemos pasado de lo básico al procesamiento SAP, recientemente hemos mirado algunas de las preguntas más frecuentes relacionadas con el apilado de placas de circuito impreso y explorado el espacio de diseño alrededor de la posibilidad de utilizar estos anchos de trazas de circuito de ultra-alta densidad en las regiones de escape BGA y trazas más anchas en el campo de enrutamiento. El beneficio es una reducción en las capas del circuito y la preocupación es mantener una impedancia de 50 ohmios. Eric Bogatin recientemente publicó un documento técnico analizando justo este beneficio y preocupación.

Por favor, contáctenos con sus preguntas sobre la tecnología Ultra-HDI o circuitos flexibles!