Nuevas posibilidades de enrutamiento con Ultra HDI

Los diseñadores de PCB constantemente enfrentan el desafío de incorporar más funcionalidades en espacios más pequeños mientras aseguran un alto rendimiento. Lo que una vez se utilizó solo para la fabricación de sustratos y paquetes de IC, hoy en día la tecnología Ultra HDI (Interconexión de Ultra Alta Densidad) se está implementando a nivel de PCB para permitir capacidades de enrutamiento de muy alta densidad. Pero, ¿qué es exactamente lo que hace a Ultra HDI tan poderoso, y cómo mejora la eficiencia del enrutamiento?

Más conexiones, menos espacio

Los componentes más nuevos empujan la densidad del enrutamiento a niveles más altos, y los apilamientos simples tradicionales luchan por mantener el ritmo. Las capacidades de fabricación Ultra HDI permiten a los diseñadores de PCB colocar características más pequeñas, con anchuras de traza y espaciados tan pequeños como 25/25 μm. Esto significa que puedes ajustar más enrutamiento dentro del mismo área de la placa, haciéndolo ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio como dispositivos móviles y wearables.

Hay una imagen famosa del Signal Integrity Journal (ver abajo), donde se muestran múltiples trazas saliendo de un BGA de alta densidad. Esto ilustra los tamaños de trazas y las densidades de trazas que se pueden lograr con la fabricación de PCB Ultra-HDI. En el enfoque tradicional, un diseñador de PCB utilizaría fanout de dogbone o via-en-pad para enrutamiento de trazas desde el BGA a otros componentes.

Si alguna vez has deseado tener un poco más de espacio para trabajar, Ultra HDI te da ese espacio extra que necesitas. Incluso el uso de trazas y espacios de 50/50 um es una mejora significativa sobre las capacidades tradicionales de grabado sustractivo.

Este aumento en la densidad de enrutamiento es particularmente beneficioso en aplicaciones donde la miniaturización es clave. Por ejemplo, en dispositivos médicos avanzados como sensores implantables o audífonos, cada milímetro de espacio en la placa cuenta. Ultra HDI asegura que los circuitos complejos puedan caber en estas pequeñas huellas sin comprometer el rendimiento. Para la electrónica de consumo, donde la estética y la portabilidad impulsan las decisiones de diseño, las PCBs más delgadas y compactas habilitadas por Ultra HDI pueden llevar a productos más elegantes y de perfil más bajo.

Un avance para el enrutamiento de BGA

Los BGAs (Ball Grid Arrays) de alto conteo de pines pueden ser difíciles de enrutarse, especialmente cuando se trata de pitches tan pequeños como 0.4 mm. Los métodos tradicionales a menudo requieren capas adicionales de PCB solo para diseñar rutas de escape desde los BGAs. Ultra HDI cambia el juego al aprovechar microvías y trazas ultrafinas para liberar más conexiones sin aumentar el conteo de capas.

Al permitir el enrutamiento para BGAs de alta densidad, el ensamblaje Ultra HDI viene con peligros de defectos de ensamblaje de BGA como cabeza en almohada, no planaridad y puenteo de soldadura o desalineación. Para superar esto y asegurar mayores rendimientos de fabricación y menos iteraciones de diseño, los ingenieros requieren materiales específicos Ultra-HDI más delgados que exhiban valores de CTE más bajos que los materiales de grado FR4 estándar. Para los diseñadores que trabajan con componentes de paso fino en aplicaciones como teléfonos inteligentes o computación de alto rendimiento, estos materiales aún se están desarrollando y llevando al mercado a gran escala.

Menos Capas, Menores Costos

Más capas a menudo traen más complejidad y aumentan los costos de fabricación, lo cual no es ideal para la electrónica moderna. Debido a que Ultra HDI permite una mayor densidad de enrutamiento con un ancho de traza más pequeño, los diseñadores pueden consolidar trazas de múltiples capas en una sola capa, resultando en menos capas en general en el apilado de la PCB. Menos capas se traducen en menores costos de fabricación en alto volumen.

Reducir el número de capas no solo reduce costos, sino que también mejora la fabricabilidad. Menos capas significan menos perforación, menos ciclos de laminación y menores probabilidades de defectos como delaminación o desalineación. Esto resulta en una mayor fiabilidad y consistencia en la producción. Además, al optimizar la estructura de capas, Ultra HDI ayuda a mejorar la gestión térmica, lo cual es particularmente útil en aplicaciones de alta potencia como la electrónica automotriz o los centros de datos, donde el exceso de calor puede degradar el rendimiento.

Desafíos y Consideraciones

Aunque Ultra HDI ofrece muchos beneficios para productos avanzados y miniaturizados, implementarlo requiere una planificación cuidadosa y experiencia. Los procesos de fabricación necesitan ser optimizados para manejar características ultrafinas, y los diseñadores deben trabajar de cerca con los fabricantes para asegurar la fabricabilidad. Además, asegurar una selección adecuada de materiales es crítico: se deben elegir materiales dieléctricos con baja pérdida y alta fiabilidad para soportar las capacidades de fabricación de Ultra HDI de paso fino.

Otra consideración son los compromisos de costos. Aunque Ultra HDI puede reducir el número de capas y mejorar la eficiencia, la inversión inicial en técnicas de fabricación avanzadas y materiales puede ser mayor. Sin embargo, a medida que la tecnología se adopte más ampliamente, las economías de escala reducirán los costos, haciéndola más accesible para una gama más amplia de aplicaciones.

El Futuro del Enrutamiento de PCB Está Aquí

Ultra HDI no es simplemente una mejora incremental. Es un cambio revolucionario en el diseño de PCB. Al mejorar la densidad de enrutamiento, optimizar las salidas de BGA, reducir el número de capas y mejorar el rendimiento de alta velocidad, Ultra HDI empodera a los diseñadores para traspasar límites como nunca antes. Ya sea que estés trabajando en dispositivos móviles de próxima generación o en tecnología automotriz de vanguardia, Ultra HDI te brinda las herramientas para crear PCBs más pequeñas, inteligentes y eficientes.