Innovaciones UHDI y PCBs de próxima generación con Kunal Shah, PhD.

En este iluminador episodio del Podcast OnTrack, el presentador Zach Peterson charla con Kunal Shah, PhD., Presidente de liloTree. Los dos tienen una conversación detallada sobre el campo emergente de Interconexiones de Ultra Alta Densidad (UHDI) y su impacto en el futuro de la electrónica.

Kunal comparte sus percepciones sobre lo último en innovación UHDI, incluyendo sus desafíos y soluciones en la fabricación de electrónicos, especialmente en aplicaciones de alta fiabilidad como la electrónica de defensa y médica.

Con un enfoque en la próxima discusión del panel SMTA, este episodio es imprescindible para cualquiera interesado en las tecnologías de vanguardia que están dando forma a nuestro mundo. ¡No te pierdas este profundo análisis sobre UHDI!

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Puntos Clave

• Visión general de los diversos Desarrollos en UHDI
• Discusión sobre Materiales de Chapado "Tradicionales"
• Níquel Vs. Cobre
• ¿Compensación de Sobrecubrimiento?
• ¿Puede la plata ser una Alternativa UHDI?

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Transcripción

Zach Peterson: Creo que para la mayoría de las personas que usan plata, no están operando a ese nivel y por lo tanto, es posible que ni siquiera sepan sobre un problema de dendritas. La principal preocupación que veo mencionada sobre la plata es simplemente la corrosión por el deslustre.

Kunal Shah: Sí. Así que eso es algo en el momento del ensamblaje. Así que creo que es muy, muy crítico porque se refiere como una vida útil de seis meses, pero cuando estás en un rango de cuatro o cinco meses, empiezas a ver el deslustre de celular y eso realmente afecta tu proceso de ensamblaje. Así que eso es una especie de problema de etapa temprana con el deslustre y luego la dendrita es una especie de problema de etapa de aplicación después del ensamblaje con dendrita.

Zach Peterson: Hola a todos y bienvenidos al podcast Altium on Track. Soy su anfitrión, Zach Peterson. Hoy estamos hablando con Kal s Shah, presidente de Lilo Tree. Hemos tenido a Kal en el programa antes y hoy vamos a hablar con él sobre un próximo panel de SMTA del cual es parte y estoy muy emocionado de aprender más sobre de qué hablará. Kal, muchas gracias por estar de nuevo con nosotros hoy.

Kunal Shah: Absolutamente. Zach, nuevamente, la última vez nuestra discusión fue realmente intrigante y creo que siempre es genial y una discusión intrigante contigo. Así que gracias por tenerme.

Zach Peterson: Bueno, muchas gracias. Ha habido muchos, se siente como un torbellino de desarrollos durante los últimos años y uno de los grandes áreas donde hemos visto mucho desarrollo es en el empuje hacia UHDI, especialmente aquí en los Estados Unidos. Y así, eso es nuestro perfecto punto de transición hacia el amplio tema de lo que está pasando con un próximo panel de SMTA el 26 de marzo donde tú hablarás. Así que si pudieras darnos una breve visión general de lo que está pasando en ese panel y sobre qué hablarás.

Kunal Shah: Sí, así que no, es muy interesante como lo mencionaste. UHDI, que son interconexiones de ultra alta densidad en la industria electrónica, se está convirtiendo en una de las áreas de más rápido crecimiento, especialmente como mencionaste en Estados Unidos. Y una de las cosas también desde una perspectiva de defensa y algunas de las aplicaciones de alta fiabilidad UHDI, se está convirtiendo en una norma, por decirlo así. Así que algunos de los nuevos desarrollos, especialmente desde la perspectiva de procesamiento hasta la perspectiva de material es algo que ha estado ocurriendo significativamente en los últimos años. Y creo que si, y me estoy desviando ligeramente del tema de darte una visión general, si miras un poco de historia, hemos estado haciendo un espaciado de líneas muy alto en términos de cien micrones a 50 micrones de espaciado de líneas muy, muy comúnmente. Ahora estamos entrando en HDI y ultra HDI donde estas dimensiones están llegando literalmente a rangos sub 20, sub 10 micrones donde los procesos tradicionales no son algo que puedas usar.

Así que tienes que innovar en términos de los procesos y material para hacer que estos diseños UHDI y la fabricación estén disponibles o incluso sean posibles. Volviendo a tu pregunta específica, mi tema en realidad va a ser cómo los acabados superficiales o el chapado o un tratamiento que haces en la parte superior, que es un tratamiento conductivo de capa final que haces en la parte superior de estos espaciados de interconexión de líneas UHDL es de lo que voy a hablar. ¿Cuáles son las cosas de las que uno debería estar consciente? ¿Por qué una tecnología tradicional puede no funcionar y por qué una nueva tecnología te proporcionará incluso la posibilidad de procesamiento UHTI en rangos de 20 sub 10 micrones? Y también cómo incluso aumentarás la fiabilidad y sostenibilidad, que también es una parte crítica cuando estás tratando con electrónica de alta fiabilidad de defensa o médica, y así sucesivamente.

Zach Peterson: Habías mencionado procesos tradicionales. Voy a suponer que esto se refiere a los materiales de chapado tradicionales que podrían usarse en la fabricación estándar. Así que digamos estaño plomo en el extremo inferior o no estaño plomo pero inmersión en estaño tal vez y luego todo el camino hasta emig o oro duro o algo en el extremo superior.

Kunal Shah: Sí, absolutamente. Lo que mencionaste es completamente preciso. La inmersión en estaño, como sabemos históricamente, ha sido uno de los acabados superficiales más populares cuando hablamos de los noventa y principios de 2000. Pero siempre vuelvo a la historia porque eso realmente enseña muchas lecciones y nos ayuda a entender cuáles son las razones para innovar. Entonces, lo que sucede a principios de 2000 cuando estos micro BGAs comenzaron a aparecer donde la planitud superficial se convierte en el aspecto más crítico, y la inmersión en estaño y también desde la inmersión en estaño que pasó de ser un problema a la inmersión en estaño, algunas de las restricciones de RoHS se activaron cuando el estaño con plomo era la norma estándar y cuando entró RoHS, el plomo comenzó a eliminarse gradualmente y luego la inmersión en estaño sin plomo no era algo confiable y surgieron muchos otros problemas. Entonces, fue cuando la gente comenzó predominantemente a moverse hacia ENIG.

Eso es inmersión electroless en oro, solo la forma completa de ENIG. Uno de los beneficios de ENIG es que te da una linealidad superficial extremadamente buena debido a la capa de níquel y la capa de oro, la suavidad superficial es extremadamente plana, la rugosidad superficial es muy baja. Así que eso es algo muy bueno para el ensamblaje de micro BG y todas esas cosas. Y también, con el acabado superficial basado en oro, te da más margen en términos de vida útil. Por ejemplo, si tus placas se fabrican en una parte del mundo y el ensamblaje ocurre en otra parte del mundo. Y especialmente tienes problemas logísticos en la cadena de suministro por todos lados. Si no puedes usar inmersión en estaño o OSP o algunos de los otros problemas, estás mirando una vida útil de tres meses, seis meses, más o menos en ese rango. Sin embargo, cuando se introdujo ENIG, podrías tener desde 12 hasta 24 meses de vida útil.

Te daba mucha más libertad en términos de hacer el ensamblaje y la fabricación de placas desnudas en términos de planificar cómo vas a hacer la logística. Sin embargo, a medida que avanzamos hacia UHDI cuando tienes ENIG, y eso es en lo que me voy a enfocar actualmente en nuestra sesión el 26 de marzo, que es parte de SMTA enfocándonos en UHDI porque lo que sucede es que algunos de estos cobres no son chapados de cobre tradicionales. Está utilizando algún tipo de proceso semi aditivo o procesos MSAP, como habrás escuchado. Entonces, lo que sucede es que en realidad pone algún tipo de tinta de paladio o capa de paladio donde quieras que estas características se poblacen, y luego tienes algún tipo de proceso de cobre que se deposita encima de estos catalizadores de paladio. Lo que sucede es que todavía hay, así que incluso si poblases estos cobres, no es exactamente correcto. Por ejemplo, si tienes un espaciado de cinco micrones o diez micrones, pero tu característica, el paladio está ligeramente sangrando fuera de tu característica. Así que el paladio, el paladio y el cobre también están ligeramente sangrando porque el paladio ha sangrado fuera del área definida de estas características conductoras, que es cobre. Entonces, cuando tienes un proceso sustractivo debido al láser, es una eliminación clara y precisa de cobre y paladio debajo, ¿verdad? Sin embargo, este es un proceso aditivo basado en químicos. Tienes esta área sangrada fuera de la característica misma.

Voy a entrar un poco en lo técnico, pero es importante que el oyente entienda que cuando surge el problema al intentar hacer niquelado, este buscará el cobre y se depositará por todas partes. Así que esta área desbordada también será niquelada, lo que es casi como un sobreniquelado. No quieres niquelado en esas áreas, pero el níquel no entiende si debería depositarse sobre la característica real o sobre el área desbordada. Ambas son cobre idéntico, así que dondequiera que vea cobre, va a depositarse, pero cuando realmente terminas viendo bajo estos microscopios altamente magnificados, es solo cuando lo ves a simple vista, parece todo perfecto. Pero cuando ves estas lentes de magnificación, ves que el níquel también se está depositando en un área desbordada. Ahora, ¿qué pasa si tus características están tan cerca unas de otras que el área desbordada de una característica y otra característica casi coalescen o se comunican entre sí?

Así que casi tienes un problema de puenteo. Algunos de estos. Por lo tanto, el niquelado se vuelve extremadamente difícil cuando tienes tamaños de características en 20 micrones o sub 20 micrones, 10, 10 o cinco, 10 o cinco, incluso es una tecnología de sustrato con la que hemos trabajado recientemente con algunos de los clientes, que en realidad están avanzando hacia cinco cinco, lo cual es algo que para la mayoría de la fabricación en masa está a unos años de distancia. Pero la gente ya ha comenzado a investigar eso. Entonces, cuando tienes estas características, incluso de cinco micrones, no puedes verlo en un microscopio regular. Realmente tienes que ponerlo bajo el microscopio electrónico de barrido de algún tipo. Entonces, cuando entras en este reino de una característica tan minúscula, entender qué está haciendo tu química y cuáles son estas trampas. Puede que me haya desviado y comenzado a dar mucha información, pero espero que estuviera teniendo sentido.

Zach Peterson: Sí, solo para resumir brevemente algunos de los problemas aquí que surgen en UHDI, estás mencionando un problema de espaciado de líneas donde puedes tener un exceso de niquelado o sobreniquelado y luego también está el problema de polaridad. Obviamente no es tanto problema cuando tienes PGAs de paso grueso, pero una vez que comienzas a ir a PGAs de paso muy fino donde tienes alta densidad, alto conteo de IO o quizás es bajo conteo de IO, pero todo es muy denso, es el corolario al problema de niquelado. Y luego creo que puede haber un tercer problema aquí, que no has mencionado, pero es quizás desde la perspectiva de SI, que es oh sí, dependiendo del material de niquelado que uses cuando tienes trazas muy delgadas, tienes mucho más efecto piel y hay más efecto piel en el niquelado. Así que ahora tienes un problema de pérdida, especialmente cuando estás usando níquel

Kunal Shah: Placas. Sí, absolutamente. Así que creo que gracias por mencionar eso. Iba a llegar a ese punto de lo que sucede, que uno tiene un níquel que es un conductor. Así que te doy un poco de antecedentes técnicos sobre por qué el níquel es tan perjudicial para la integridad de la señal es porque cuando tienes cobre, que es uno de los mejores conductores que tenemos, y esa es una de las razones por las que se usa de manera prevalente en todo en la industria de electrónica de semiconductores y placas de circuito impreso. Pero entonces, cuando se niquela, generalmente la señal pasa a través de la capa superior de tu conductor. Entonces, cuando niquelas lo que sea la capa superior y luego tiene un efecto piel. Así que tu capa superior es digamos de oro, pero el oro solo tiene 15 nanómetros. Tu profundidad de piel es de un par de micrones. Dependiendo de tu rango de frecuencia, la mayor parte de tu señal pasa a través del níquel.

Ahora, ¿qué pasa si la conductividad del níquel es un cuarto de la conductividad del cobre? Así que piensa en lo que le sucederá a esa señal. Es significativamente más lenta por esa misma razón. De hecho, se vuelve aún peor cuando tienes UHDI, así que estoy hablando de estas PCBs estándar donde todo está codificado, pero ¿qué pasa si las cosas comienzan a acercarse entre sí? Entonces el níquel, además de tener una baja conductividad, es un material magnético. Así que en realidad comienza a crear una interferencia magnética también porque estas características están tan cerca unas de otras, un campo magnético de una característica se superpondrá de alguna manera a un campo magnético de otra característica. Así que tienes una interferencia magnética, básicamente también se está creando una interferencia magnética que también es perjudicial para la integridad de la señal. Algo que arruina completamente el rendimiento del diseñador cuando están diseñando en la computadora. Y luego, cuando realmente estás fabricando con el acabado superficial, todos estos efectos en realidad perjudicarán el rendimiento de la integridad de la señal que realmente diseñaste para.

Zach Peterson: Y luego, con respecto al problema del sobreniquelado, solo por un momento, cierto, quiero decir, si estás en un ancho de banda lo suficientemente alto, vas a notar la desviación de impedancia a lo largo de esa línea. Pero una cosa que me pregunto es, ¿hay una compensación de sobreniquelado que se realiza en la fabricación? Porque si piensas en la fabricación sustractiva estándar, hacemos una compensación de grabado para tener en cuenta la apariencia trapezoidal de las trazas reales cuando en realidad están impresas. Me pregunto si también se aplica una compensación de sobreniquelado.

Kunal Shah: Entonces, muchas de estas cosas son, quiero decir, siempre puedes diseñar para compensar, pero luego las cosas se vuelven tan difíciles porque algunos de estos excesos de chapado están en menos de un micrón o micrón y medio y un par de micrones. Es ese nivel tan pequeño. Pero cuando hablo de en los escenarios donde literalmente el espaciado de líneas es de cinco micrones. Así que un exceso de un micrón y medio en un lado y otro exceso de un micrón y medio en el otro lado, hay una posibilidad de que las cosas puedan salirse de control y tener un problema de puenteo y algo que el sobrechapado puede, de hecho, entonces puedes diseñar y tener una forma muy precisa de cómo pones tinta de paladio o capa de paladio debajo. Pero de nuevo, estas cosas de las que estás hablando de gestionar un nivel de precisión de capa de un par de micrones, lo cual es extremadamente, extremadamente difícil. Así que sí, hemos tenido clientes, especialmente usando procesos de msap, que se quejan y comparten algunos de estos problemas cuando intentan platear níquel, intentan hacer compensación, pero de nuevo, la tecnología todavía está evolucionando de 20 micrones a 10 micrones. Están intentando jugar con ello, pero se está volviendo difícil a medida que avanzamos hacia tamaños de características más y más pequeños.

Zach Peterson: Entonces, ¿cuáles son algunas de las soluciones aquí para lidiar con esto? Quiero decir, hay un gran impulso para ir a anchuras de línea más pequeñas, tamaños de traza más pequeños. Siempre estamos tratando de meter más cosas en un área más pequeña y creo que el empaquetado es una cosa que va a continuar impulsando esta tendencia, especialmente a medida que los chips comienzan a construirse en 3D. Así que ahora tienes aún más cosas que tienes que empaquetar en un área más pequeña. Entonces, ¿cuáles son algunas de las soluciones para esto? Porque suena como que en algún punto la vieja solución en el mundo tradicional de fabricación de simplemente espaciar un poco más tus cosas empieza a desaparecer.

Kunal Shah: Absolutamente. Entonces, Zach, creo que has mencionado un par de puntos y llegaré a la solución, pero has mencionado un buen punto donde, como mencionaste, a medida que intentamos ir a diseños más y más densos y las características y características mucho más pequeñas y densas, y en realidad estamos avanzando. Así que estamos avanzando, como mencionaste, de las placas de circuito impreso a casi como un sustrato, casi entrando en el mundo del empaquetado. Lo que estamos viendo es que el empaquetado de semiconductores, la fabricación y las placas de circuito impreso comenzaron a superponerse donde muchas empresas en América han comenzado y tienen planes de comenzar a hacer fabricación tipo sustrato y tener estas capacidades de UHDI disponibles volviendo a una solución de acabado superficial que cuáles son las soluciones para la tecnología convencional como hablamos de que es enig que están disponibles. Entonces, una de las cosas, así que entraré en explicación de qué es el fondo de enig, ¿por qué incluso usamos enig, verdad?

Entonces, la mejor razón por la que estamos usando ENIG es el oro. La capa de oro es un metal noble, por lo que no realiza ninguna reacción química con ningún elemento. Por eso es noble. Por eso tienes una capa final de oro y eso te da, por eso una vida útil de 12 a 24 meses debido a la capa de oro. Además, el oro proporciona una superficie extremadamente plana con una rugosidad superficial muy baja. Ese es un segundo beneficio, que es extremadamente beneficioso, especialmente en aplicaciones AUHDI. Pero entonces no puedes platear oro directamente sobre cobre porque lo que sucede es que el cobre comenzará a difundirse a través del oro porque no hay forma de que el cobre se detenga y luego el cobre llegará a la superficie del oro y entonces compromete al conductor por completo. Y es por eso que OLA se usa como una capa de barrera y es por eso que EIG se ha vuelto tan popularmente prevalente porque ponen una capa de 2, 3, 3 a seis micrones de níquel y luego ponen oro.

Ahora, dado que discutimos que tener níquel es tan perjudicial desde una perspectiva de integridad de señal de superficie y también desde una perspectiva de plateado y sobreplateado e incluso gestionar el plateado UHDI de níquel sobre esas estructuras es extremadamente difícil. ¿Entonces cuál es la solución? La solución es que Lilo tres ha innovado uno de los productos llamado capa de barrera, que no es una capa de barrera basada en níquel. Es un tratamiento de solución orgánica que en realidad no está agregando una capa sobre el cobre, sino que en realidad come la capa de cobre en la parte superior. Lo que sugería es que ¿por qué se usa níquel? Porque el níquel se usa como una capa de barrera, se previene que el cobre se difunda fuera del níquel hacia el oro. El tratamiento de capa de barrera de Lilo es en realidad un tratamiento realizado sobre el cobre que hace exactamente lo mismo sin la necesidad de una capa de níquel. Entonces, eso es en realidad muy, muy beneficioso porque no estás agregando una capa. El proceso de plateado es extremadamente, extremadamente estable y no tienes que tener este problema de sobreplateado y así sucesivamente. En realidad, solo trata la capa de cobre donde está definida.

La mejor parte es que no compromete la conductividad del cobre. Así que prácticamente estás obteniendo y cuando solo tienes 15 nanómetros de oro después de que se realiza el tratamiento sobre el cobre, básicamente estás obteniendo todos los beneficios de ENIG sin la necesidad de ENIG porque la capa de barrera actúa como un níquel proporcionando esa barrera para la difusión del cobre. Pero además, los beneficios son que la integridad de la señal es tan buena como la de un mejor conductor, que es el cobre porque solo tienes 15 nanómetros, pero tu profundidad de piel es de unos dos tres micrones. Así que la mayor parte de tu señal pasa a través del cobre, que es lo ideal que quieres. Y luego no hay problemas de plateado o sobreplateado con la capa de barrera y el oro. Esos son algunos de los beneficios porque no estás usando níquel, pero este tratamiento de solución basado en orgánicos está proporcionando esa capa de barrera pero dándote todos los beneficios que cómo el níquel está jugando efectos perjudiciales.

Zach Peterson: ¿Alguien ha investigado algunas de las otras opciones de chapado para UHDI como la plata o el OSP? Lo menciono porque es un área en la que tengo un poco de experiencia, especialmente cuando tienes una sección digital y una sección de RF de alta frecuencia en la misma placa. Y con RF, una de las opciones preferidas suele ser la plata porque estamos tratando de reducir la pérdida de inserción que podría venir de algo como enig, pero tal vez queremos una vida útil un poco más larga que algo como OSP.

Kunal Shah: Definitivamente. Es un punto maravilloso. Quiero decir, la plata emergente ha sido una opción de acabado superficial o de chapado para cualquier cosa de RF o de alta frecuencia porque la plata tiene incluso una mayor conductividad que el cobre. Así que eso realmente te da la mejor integridad de señal posible, lo mejor que realmente puedes obtener con la plata. El problema con la plata emergente es la fiabilidad ambiental en general. Por ejemplo, si tu acabado superficial o una parte de tu acabado superficial se queda atrás en el ensamblaje, si alguno de los pads o cualquiera de, así que incluso si tu pad es, digamos por ejemplo de este tamaño, haré algunos gestos con la mano. Tu pad es de este tamaño y tu componente de este tamaño, hay un acabado superficial expuesto que queda atrás, un ligero o unos pocos micrones. La plata tiene la tendencia de crear o hacer reacción química con el azufre y formar algo llamado sulfuro de plata y entonces realmente empieza a formar dendritas.

Entonces, dentro de un año o dos años en el ambiente al aire libre, esta dendrita comenzará a formarse y a crecer y luego puede crear exactamente el puenteo, una dendrita de otro pad y la dendrita de este pad se fusionarán y crearán un problema de puenteo. Entonces, comenzarás a tener un problema de mal funcionamiento debido a estas dendritas. Así que estos problemas de corrosión ambiental con la plata es algo que uno debe tener en mente y por eso creo que es una gran discusión. Tuvimos esta discusión la última vez que cuando hablamos con un diseñador y la compañía de materiales y el material de fabricación que se usa para el PCB y el ensamblaje, es importante una colaboración porque sin saber cómo y dónde va a ser utilizado en la aplicación final, en realidad puede ser una situación muy complicada porque estás diseñando por una razón, pero luego cuando se aplica todos los factores a los que uno tiene que prestar atención a eso de, ¿dónde va a ser utilizado?

¿Cuáles son las condiciones ambientales? Por ejemplo, cuando se usa en algún lugar de Asia o algunas partes de Europa, las condiciones ambientales, los niveles de estos gases incluyendo el azufre son mucho más altos que en otras partes del mundo. Así que entender todos estos problemas y luego el sesgo de temperatura y humedad también con la plata puede llevar a que estas dendritas crezcan incluso más rápido. Así que entender estos problemas de corrosión y por eso un acabado superficial basado en oro sigue siendo prevalente por supuesto como lo mencionaste, enig ha sido prevalente, pero cuando llegas a RF la gente es como, oh, solo haz plata por inmersión. Pero también tienes que entender algunas de las preocupaciones de fiabilidad con la plata por inmersión que conlleva.

Zach Peterson: Sí, y todas las veces que he usado plata, nunca ha sido en aplicaciones A-U-H-D-I, sino en aplicaciones donde tienes BGAs pero ciertamente no anchos de línea y espaciados menores a un milímetro. Cuando llegas a ese nivel, realmente puedo ver que los dendritos sean un problema. Creo que para la mayoría de las personas que usan plata, no están operando a ese nivel y por lo tanto, es posible que ni siquiera sepan sobre el problema de los dendritos. La principal preocupación que veo mencionada sobre la plata es simplemente la corrosión por el deslustre.

Kunal Shah: Sí. Eso es algo en el momento del ensamblaje. Así que creo que es muy, muy crítico porque se habla de una vida útil de seis meses, pero cuando estás en un rango de cuatro o cinco meses, comienzas a ver el deslustre de la plata y eso realmente afecta tu proceso de ensamblaje. Así que eso es una especie de problema en una etapa temprana con el deslustre. Y luego el dendrito es una especie de problema después del ensamblaje y en la etapa de aplicación con los dendritos. Así que, desde ambas perspectivas, la corrosión antes del ensamblaje y la corrosión y los dendritos en la aplicación después del ensamblaje son algo que uno tiene que tener en cuenta en términos de plata por inmersión, y por eso siempre preferimos, nosotros como proveedores de químicos, pero siempre que tenemos que recomendar para estas aplicaciones de alta fiabilidad, especialmente ahora entrando en UHDI porque cuando los dendritos se convierten en un problema aún mayor, un acabado superficial basado en oro es algo que recomendamos porque una de las razones es exactamente porque no hay dendritos, el oro permanecerá tal cual.

Así que incluso mencionaste OSP también, así que hablaré sobre OSP también. Es exactamente eso. La vida útil de OSP es solo de unos tres meses según lo calificado. Y la segunda cosa con OSP y plata por inmersión, ambos desde el deslustre de la plata por inmersión, pero incluso desde una perspectiva de ensamblaje, cuántos ciclos de reflujo tendrás que incurrir con OSP, es una capa polimérica sobre el cobre. Así que cuando pones 265 grados Celsius en un ensamblaje de primer o segundo flujo, los OSP se evaporan o se descomponen, como quieras llamarlo, pero se compromete lo que estoy diciendo. Así que el cobre subyacente queda expuesto a alta temperatura y puede y es probable que se oxide. Así que cuando entras en el tercer o cuarto ciclo de reflujo, tu superficie ya está comprometida y esperas que moje y realice la operación de ensamblaje en esas superficies comprometidas.

Sí, la probabilidad de fallos podría ser alta. Así que OSP tiene ese problema de cuántos ciclos de reflujo puedes ejecutar, incluso la plata por inmersión, se deslustra y quizás después del segundo o tercer reflujo, puede que no te dé un rendimiento similar con la plata por inmersión como lo estabas obteniendo en el primer reflujo. Así que esos son algunos de los problemas con OSP y la plata por inmersión también, otro aspecto que uno también tiene que entender con OSP porque estamos trabajando con uno de los clientes y su requisito es, oye, los pads tienen que ser conductores. Así que el acabado superficial no es un área donde tienen que ser montados en superficie. Hay muchas otras aplicaciones, muchas áreas donde el acabado superficial permanece como un conductor expuesto en la placa de circuito impreso por cualquier aplicación y razones. Pero si tienes OSP, el pad se vuelve no conductor porque es una capa polimérica encima de tu PCB. Así que eso es algo que también tienes que tener en cuenta con respecto a OSP.

Zach Peterson: Sí, veo. Creo que el número de pasadas de reflujo es definitivamente algo en lo que los diseñadores no piensan realmente porque no lo están viendo desde el punto de vista del ensamblaje. No saben cómo van a planificarlo. Creo que muchos diseñadores simplemente harán clic en el botón de estaño plomo, o no el de TIN plomo, sino en el botón de inmersión en estaño en su formulario de cotización en línea o harán clic en el botón de correo electrónico y simplemente dirán, sí, adelante.

Kunal Shah: Y no sé, tal vez si puedo hacer este comentario, hacen clic en un botón, no sé desde la perspectiva de un diseñador o al hacer un pedido en una fábrica de PCB, lo que sea más barato, ¿verdad? Entonces, elijamos lo que sea más barato porque hoy en día todo es una aplicación en línea donde estás llenando todos los formularios con las opciones desplegables y cualquiera que sea el más barato. Elijamos eso. Pero sí, quiero decir, algunas de las cosas son sí, uno tiene que conocer las pasadas de reflujo como mencionaste. En segundo lugar, está el costo, pero tienes que ser muy juicioso con el costo porque hay otros acabados superficiales que puedo mencionar como PIC si es que estás al tanto, porque muchas veces con la aplicación de mayor fiabilidad se coloca una capa de paladio entre el níquel y el oro. Y una de las razones es la corrosión histórica entre la capa de níquel y oro en esa interfaz con enig.

Y para prevenir eso se introdujo la capa de paladio, y es por eso que ick se llama electro electrodos, inmersión de paladio en oro es la forma completa de eso. Ahora el costo será incluso extremadamente más alto, exponencialmente más alto es debido a la capa de paladio, debido al metal precioso como el paladio, que es 1.5 veces el costo del oro. Así que no estás añadiendo el costo del oro, pero encima de eso estás añadiendo el costo del paladio pero no necesariamente obtienes toda la fiabilidad con eick. Hay problemas con la integridad de la señal que son problemas con algunas de las fiabilidades dependiendo del grosor de la capa de paladio y así sucesivamente. Así que no es que pagues el dinero más alto, obtengas el mejor producto y no es que si selecciono el más barato y me saldré con la mía. Así que uno tiene que entender los pros y los contras de cada aspecto y gastar sabiamente para obtener el rendimiento óptimo que uno debería obtener, especialmente entendiendo dónde se va a aplicar, quién es tu cliente, y así sucesivamente.

Zach Peterson: Sí, usaste un término que creo que a menudo se malinterpreta, que es mejor producto, ¿verdad? Mejor siempre viene con un gran asterisco porque cuando lo miras desde enig, mejor realmente significa ¿mayor fiabilidad?, mientras que si lo miras desde la perspectiva de la plata, mejor significa integridad de la señal y no necesariamente fiabilidad. Así que supongo que mejor realmente requiere alguna consideración aquí. Y luego también creo que a medida que entramos en UHDI, estamos empujando más y más hacia el rango de frecuencia más alta. Así que por debajo, digamos, de un gigahercio, probablemente no notarás la diferencia de pérdida entre enig y estaño. Solo te importa la fiabilidad. Pero una vez que entras en el rango de ancho de banda de muchos gigahercios, ahora definitivamente lo notas

Kunal Shah: Absolutamente Zach, has mencionado un punto increíble porque incluso no solo un gigahercio, incluso hasta cinco o diez gigahercios, es posible que no veas un efecto perjudicial importante entre la plata emergente o cualquier otro acabado superficial. Todos serían iguales desde la perspectiva del acabado superficial, serían todos iguales en términos de cuánta pérdida estás obteniendo. Sin embargo, a medida que avanzas de 10 gigahercios a 25 gigahercios, ahí es donde está la banda alta de 5G. Los 77 gigahercios son la frecuencia automotriz donde esas son las frecuencias típicas en la aplicación automotriz. Y luego algunos de los RF son de cien gigahercios o más. Así que exactamente lo que mencionaste, cuando entras en más de 10 gigahercios, realmente comenzarás a ver los efectos de si pones enig versus si pones plata emergente. Y es entonces cuando tienes que darte cuenta de que, hey, por fiabilidad, ¿debería optar por enig?

Pero incluso hay preocupaciones desde el lado de la fiabilidad con enig, eso es una historia diferente en su totalidad, pero aún es más fiable desde una perspectiva de capa de oro y perspectiva de corrosión ambiental porque al fin y al cabo, es una capa exterior de oro, ¿verdad? Pero cuando pones plata emergente con alta frecuencia, entonces la fiabilidad es una preocupación mayor desde una perspectiva de corrosión ambiental. Así que esas son las cosas que uno tiene que entender. Y exactamente eso es cuando nuestra solución, discutiré en términos de que estás eliminando el níquel, estás poniendo este tratamiento de capa barrera, por lo que te da el rendimiento del níquel en términos de capa barrera para esos átomos de cobre, pero te da una capa exterior de oro. Así que obtienes la mejor protección contra la corrosión ambiental desde una perspectiva de fiabilidad como mencionaste. Pero desde una perspectiva de integridad de señal, es muy similar al rendimiento de la plata emergente porque tu señal está pasando a través del oro y la mayor parte está pasando a través del cobre. Así que en esa perspectiva, tu integridad de señal es tan buena como puede ser comparable a la plata. Pero la fiabilidad siempre es buena porque tienes una capa exterior de cobre y está protegida por debajo del tratamiento de capa barrera.

Zach Peterson: Entonces, como alguien que es mucho más experto en recubrimientos que yo, estoy seguro de que has investigado mucho en la literatura de investigación y probablemente hayas encontrado todo tipo de formas en que la gente ha intentado superar este problema y eliminar el níquel y aún asegurar que tengamos un recubrimiento superficial altamente fiable. Has tomado una dirección, que es usar la pasivación para crear una capa barrera. ¿Cuáles son algunos de los otros enfoques que quizás no hayan funcionado o en los que otros están tratando de trabajar para ayudarnos a llegar a este siguiente nivel con UHDI?

TRANSLATE:

Kunal Shah: Sí, absolutamente, Zach. Así que la gente realmente ha intentado esto. Esta dirección no es completamente nueva, exactamente lo que mencionaste. Tomamos este camino, pero ya ha sido explorado anteriormente. Entonces, hay dos o tres formas, o principalmente dos formas que la gente ha explorado: una es algo llamado DIG, que es oro de inmersión directa. Lo que hacen es recordar al principio de nuestra conversación que dije que no puedes poner oro de inmersión en esa capa delgada porque si no tienes níquel, el cobre se difundirá hacia la parte superior de la capa de oro, la superficie superior de la capa de oro porque es solo de 15 nanómetros. Pero el oro de inmersión directa en realidad se platea como yo como 150, 200 nanómetros. Entonces, la idea es que incluso si se difunde, esperamos que para 200 nanómetros no salga completamente. Y luego nuestra aplicación en términos de ensamblaje o nuestra aplicación no es como si toma en términos de una aplicación, si haces una simulación o en un escenario real que si el cobre tarda cinco años en salir al oro para 200 nanómetros, eso es suficientemente bueno porque solo necesitamos fiabilidad por dos o tres años o cuatro años.

Así que estaremos bien. Vamos a poner 200 nanómetros, 250 nanómetros de oro. Así que ese es un enfoque que la gente ha tomado. El segundo enfoque que la gente ha tomado, oye, en lugar de usar NICO como capa de enterramiento, usemos paladio como capa de barrera como E pig, pero no pongamos níquel en ella, pongamos electrodos de paladio directamente sobre el cobre y luego o directamente o ponen alguna capa de semilla de oro, pero principalmente ponen electrodos, paladio, y luego ponen oro de inmersión. Así que llaman a ese proceso EEG o eag. Ahora, volviendo a DIG, hay algo que me gustaría mencionar es que con DIG, en lugar de 15 nanómetros, estás poniendo 200 o 215 nanómetros de oro. Así que tu costo de chapado casi automáticamente se vuelve cuatro o cinco veces más. Así que ese es un gran inconveniente cuando haces fabricación en masa para tus productos. Pero la segunda cosa es también cuando tienes una cuenta de oro tan alta o una capa de oro con un micro B, g, A, cuando intentas hacer una aplicación de soldadura, tanto oro puede y puede causar, no estoy diciendo que sea el caso para cada escenario, pero puede causar que en áreas tan pequeñas, tanto oro grueso se disuelva en la soldadura puede causar fragilidad por oro.

Así que tu soldadura puede estar sujeta a un fallo frágil de algún tipo porque demasiado oro en esa interfaz y todo se disuelve en el momento del ensamblaje. Así que hay una preocupación de fiabilidad con DIG, pero también es mayor la preocupación del costo. Ahora hablemos de EEG, electrodos de paladio oro de inmersión como mencioné, no también eso en realidad añade tu costo incluso a otro nivel porque la capa de paladio, como mencioné, es 1.5 veces el costo del oro. Así que estás reemplazando el níquel con un metal precioso aún más caro en comparación con el oro. Así que hace tu ensamblaje aún más caro. Eso es uno. Y segundo es que incluso el paladio tiene una preocupación de integridad de señal. Así que si estás quitando el níquel, definitivamente se desempeña mejor que el paladio de níquel, pero no es el ideal como el oro o el cobre o la plata. Así que todavía tienes preocupación de integridad de señal, especialmente si vas a frecuencias más altas en 20 30, 50, 70 gigahercios.

Entonces, en esos escenarios, no es el reemplazo ideal en cuanto a integridad de señal porque tu rendimiento no es tan bueno como mencioné, como el oro, el cobre o la plata, sin embargo, el costo es exorbitante porque estás reemplazando el níquel con un metal precioso aún más caro que el oro. Así que sí, esas son algunas de las alternativas que existen. Y de nuevo, volviendo a la alternativa en términos de libre de níquel es que o bien optas por algo completamente libre de oro, que sería OSP y plata emergente, pero hemos hablado de algunas de sus desventajas desde esa perspectiva en el lado de la fiabilidad. Así que sí,

Zach Peterson: Entonces, siendo tú el presidente de Lilo Tree, tengo que preguntar ¿qué tan positiva ha sido la respuesta que has visto hacia tu solución en comparación con algunas de estas otras soluciones que mencionaste? Entiendo que DIG es super prohibitivo en costos a menos que estés en un volumen bajo, epic probablemente también no tan prohibitivo en costos pero aún así lo es. Parece que quizás una de las ventajas de Lilo Tree es desde la perspectiva de costos.

Kunal Shah: Sí, de hecho, un par de ventajas que mencionaré es con todos los beneficios de facilidad de platinado y para USDI con integridad de señal de los que hablamos, pero el costo de la solución libre de níquel de OT tres es en realidad un 20 a 25% más barato que enig. Eso en realidad nos hace una propuesta muy, muy atractiva desde una perspectiva de costos porque es un 20 a 25% más barato que enig. Y el segundo beneficio es que el típico baño de oro ocurre con la molécula o química de fuente de oro basada en cianuro, lo que sea que lo llames. Es una solución basada en cianuro. Nuestra solución, nuestra solución de baño de oro es completamente libre de cianuro. Es más estable y en realidad es más barato de operar que un oro basado en cianuro. Desde una perspectiva libre de níquel, creo que somos, lo llamamos como el elegido donde quien quiera hacer libre de níquel, siempre usa o elige el proceso de Lilo tres en comparación con cualquier otra opción libre de níquel que haya.

Sin embargo, también estamos, quiero decir, ampliando el alcance, hay algunas de las casas de fabricación con las que estamos hablando y estamos en la discusión donde están considerando incluso reemplazar enig con tableros estándar no necesariamente UHDI, no necesariamente la aplicación de alta frecuencia, incluso un tablero estándar con una aplicación de baja frecuencia y no necesariamente UHDI están pensando que, oye, ¿por qué estamos usando níquel o enig estándar, que es incluso más caro en primer lugar y tiene preocupaciones de fiabilidad en la interfaz de níquel y oro como mencioné, el pad negro. Y luego también la tercera cosa, volviéndose un poco técnico es que tu junta de soldadura es un intermetálico de estaño níquel versus la opción libre de níquel que en realidad obtienes cobre estaño, que es mucho más fuerte y si la opción más barata libre de níquel proporciona mejor fiabilidad y si es sostenible, que es libre de cianuro, ¿por qué deberíamos incluso usar enig tradicional en primer lugar? Así que ahí es donde estamos hasta ahora. Definitivamente, volviendo a tu pregunta para responder por una integridad de señal y aplicación USD, definitivamente la opción de selección premier de Lilo tres libre de níquel, pero también estamos siendo considerados como una solución de reemplazo de enig tradicional también para nuestros tableros tradicionales de baja frecuencia no UHDI también.

Zach Peterson: Bueno, esto ha sido extremadamente informativo. Ya casi no nos queda tiempo, pero quiero agradecerte mucho porque siempre siento que aprendo algo nuevo cada vez que charlamos. Así que muchas gracias por venir al podcast.

Kunal Shah: Gracias, Zach, fue genial hablar contigo, seguro que sí,

Zach Peterson: Como siempre, y para todos los que están escuchando allá afuera, asegúrense de dirigirse al Peoria Sports Complex en Peoria, Arizona. Si resulta que están en Peoria, Arizona el 26 de marzo de 2024 para el Simposio de Interconexión de Ultra Alta Densidad, patrocinado o realizado por SMTA, podrán ver a Kunal Shaw en el simposio hablando de todo lo que hemos estado discutiendo aquí hoy. Para todos los que están ahí fuera escuchando o viendo en YouTube, asegúrense de pulsar el botón de suscribirse y el botón de me gusta. Podrán mantenerse al día con todos nuestros episodios del podcast y tutoriales a medida que se publiquen. Y por último, pero no menos importante, no dejen de aprender, manténganse en el camino y nos veremos la próxima vez. Gracias a todos.