A-SAP™ – ¿Qué necesita saber?

La continua miniaturización tanto del empaquetado como del tamaño de los componentes en la electrónica de próxima generación se está volviendo cada vez más difícil de manejar y presenta un desafío significativo tanto para los diseñadores de PCB como para los fabricantes de PCB.  

Para navegar efectivamente las limitaciones de los procesos tradicionales de fabricación de PCB por sustracción, los diseños de PCB requieren capacidades avanzadas de fabricación de PCB mientras se empujan los límites de tamaño de características más finas, mayor cantidad de capas, múltiples niveles de microvías apiladas y ciclos de laminación incrementados. Cuando se presiona a un diseñador de circuitos impresos para diseñar con este nivel de complejidad, esto también reduce la base de suministro de fabricantes que pueden satisfacer estas necesidades, complicando aún más el desafío.

Los Procesos Semi-Aditivos (SAP) pueden implementarse e integrarse con los procesos de fabricación de PCB existentes, y proporcionan una alternativa que efectivamente reinicia la curva SWaP-C mientras aumenta la fiabilidad.

La capacidad de diseñar y fabricar un trazo y espacio de 15 micrones de manera repetida y fiable ofrece oportunidades previamente no disponibles para los diseñadores de PCB y los fabricantes de PCB. Aunque solo es el comienzo, los procesos electrónicos SAP pueden:

• reducir el número de capas necesarias para el enrutamiento de BGA de alta densidad
• aumentar el tamaño del orificio
• reducir el número de capas de microvías requeridas
• reducir drásticamente el tamaño, peso y embalaje o, inversamente, aumentar el contenido electrónico dentro de una huella existente 

Estos beneficios y más están siendo explorados y realizados a medida que los fabricantes de PCB implementan SAP en sus instalaciones de fabricación de PCB.  

En publicaciones de blog anteriores, hemos pasado por los conceptos básicos del procesamiento SAP, recientemente hemos examinado algunas de las principales preguntas relacionadas con el apilamiento de la placa de circuito impreso; y también hemos explorado algunas de las "reglas de diseño" o "directrices de diseño" que no cambian al diseñar con estos tamaños de características de ultra alta densidad.

En esta publicación de blog, exploremos 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 la impedancia de 50 ohmios. Eric Bogatin recientemente publicó un documento técnico analizando justo este beneficio y preocupación. 

No hay disputa de que las pistas más estrechas van a tener una impedancia mayor que las pistas más anchas de 50 ohmios. La pregunta se convierte en, si la diferencia de impedancia no es demasiado grande o las líneas de mayor impedancia más estrechas no son demasiado largas, esta puede ser una solución aceptable. El documento de Eric profundiza en las preguntas de qué es una diferencia de impedancia demasiado grande y qué es demasiado largo.  Te dejaré indagar en los detalles pero para resumir la conclusión, el impacto en la calidad de la señal de la región más estrecha en un interconector de traza de 50 ohmios uniforme de otro modo será por reflexiones. El impacto de sus reflexiones puede estar en un nivel aceptable si es lo suficientemente corto. En la región de desglose de BGA, es posible usar una pista tan estrecha como la mitad del ancho de la pista en la región de enrutamiento y aún así lograr una pérdida de retorno aceptable para un ancho de banda alto. Esta condición podría reducir el número total de capas en el diseño de la placa y es un buen punto de partida para considerar cuando se pueden usar pistas más estrechas para reducir el número total de capas.

¿Cuáles son los próximos pasos? La construcción de cupones de prueba y mediciones está en marcha para demostrar esto.  

Eric y el equipo también están trabajando en explorar el espacio de diseño para líneas de transmisión de pares diferenciales de líneas finas. Manténganse atentos, enlazaremos a eso una vez que sea publicado.

Las preguntas sobre esta nueva capacidad de los fabricantes para producir trazas y espacios de PCB significativamente más pequeños que los previamente disponibles están generando muchas preguntas. Quisiera pedir a todos los que leen este blog que publiquen sus preguntas o se comuniquen directamente conmigo con sus preguntas. Como con cualquier nueva tecnología, hay una curva de aprendizaje, y estamos trabajando con un equipo de personas para identificar las preguntas más urgentes y acortar la curva de aprendizaje para los diseñadores de PCB.

Para comenzar el proceso de pensamiento:

• Cuando la relación de aspecto para la altura frente al ancho de la traza se incrementa, es decir, las trazas son más gruesas que anchas, ¿cuál es el impacto?
• ¿Nos dará esta mayor relación de aspecto pares diferenciales verdaderos?
• ¿Cómo incorporas capas de grabado sustractivo con capas semiaditivas?  
• ¿Deberían ser todas las capas más delgadas?
• ¿Ahora se pueden usar capas más gruesas?
• ¿Cómo afectan las respuestas a las preguntas anteriores al alabeo después del SMT?
• ¿Qué pasa si ignoras la "impedancia de 50 ohmios" y usas algo diferente?
• ¿Qué impacto tendrá en las pistas estrechas si también se reduce su longitud?
• ¿Existen acabados superficiales que no se pueden utilizar con este proceso?
• ¿Cómo se diseña para la cobertura de la máscara de soldadura?
• ¿Qué tipos de materiales son compatibles con este proceso SAP?
• ¿Se requieren materiales específicos al pasar a pistas de mayor relación de aspecto?

Necesitamos su ayuda para avanzar esta tecnología y sus beneficios. Ciertamente, hay tantas preguntas como respuestas en este momento y estoy dedicado a ayudar a responder todas estas. Estoy formando un equipo de diseñadores de placas de circuito impreso interesados y entusiastas para ayudar a responder estas preguntas. Si estás interesado en ser parte de este equipo o tienes preguntas para agregar, comenta aquí o ¡contacta conmigo directamente!