Ultra HDI - Preguntas Frecuentes Adicionales

¿Qué es Ultra-HDI?

Hay mucha conversación sobre "Ultra-HDI", especialmente con todo el trabajo anticipado que se está realizando como parte de la Ley CHIPS.  En mi experiencia, Ultra-HDI significa cosas diferentes para diferentes personas dependiendo de dónde estén sus capacidades y experiencia.  IPC ha creado un grupo de trabajo para abordar el ultra-HDI y su posición es que para ser considerado ultra-HDI, un diseño necesita incluir 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

Esa es una definición bastante generosa y hoy en día hay algunos fabricantes especializados que pueden producir placas de circuito impreso que cumplen con este criterio utilizando los procesos tradicionales de grabado sustractivo. Aunque utilizar un trazo y espacio de 50 micrones es una mejora sobre los mínimos tradicionales de 75 micrones a los que históricamente hemos estado limitados, creo que se vuelve mucho más interesante cuando ahora estamos viendo fabricantes que tienen la capacidad de crear capas con línea y espacio de 15 micrones. Varios fabricantes ahora están construyendo con técnicas de fabricación de PCB semi-aditivas (SAP), incluidos fabricantes que se especializan en trabajo de bajo volumen y alta mezcla.  Tradicionalmente, hemos visto procesos SAP ejecutarse principalmente en instalaciones de alto volumen.

Incluso si no llevamos el límite hasta los 15 micrones, usar un trazo y espacio de 25 micrones para salir de áreas BGA ajustadas tiene tantos beneficios:

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

En una entrada de blog anterior, discutimos algunas de las preguntas más frecuentes mientras los diseñadores de placas de circuito impreso superan la curva de aprendizaje al realizar sus primeros diseños utilizando estas nuevas capacidades. Hay un enlace incluido abajo si quieres revisarlo.

En este blog, continuaremos con algunas preguntas frecuentes más, enfocándonos en el diseño para la fabricabilidad. Para esta discusión, veamos aplicaciones donde los diseñadores de placas de circuito impreso están utilizando un enfoque híbrido en su diseño. Ciertas capas se trazan con un trazo y espacio de 25 micrones para reducir el número de capas necesarias para salir de áreas BGA ajustadas y las capas de alimentación y tierra tienen características mucho más grandes. Estas capas de alimentación y tierra se producen típicamente con procesos de grabado sustractivo. Cuando se utiliza este enfoque, una pregunta común que se hace es:

¿Puedo diseñar tecnología Via-In-Pad-Plated-Over (VIPPO) con estas líneas y espacios ultrafinos?

La respuesta corta es sí, siguiendo las siguientes pautas: las estructuras de via en pad/plated over deberían ejecutarse en capas que no sean de ultra-alta densidad. Preferiblemente, estas estructuras, si se necesitan, deberían usarse en una estructura externa de alimentación/tierra con un ancho de línea de 75 micrones (3 mils) y un espaciado de 125 micrones (5 mils). Esto se debe a los múltiples procesos de chapado requeridos para producir la tecnología VIPPO.

Si es necesario utilizar via-en-pad junto con líneas ultrafinas externamente, entonces se debe usar un microvía relleno de cobre para enrutar hacia la siguiente capa hacia abajo.  El diámetro de este vía debe ser de 3 a 4 mils y el espaciado dieléctrico no debe ser mayor que el diámetro del vía, preferiblemente menos.

Se puede utilizar una estructura enterrada si las capas superior e inferior del subensamblaje no utilizan tecnología de ancho de línea ultrafina.  Este vía puede ser rellenado y plateado por encima.

¿Cuál es el espaciado mínimo de traza a pad?

Aunque el espaciado de cobre a cobre puede aumentar los costos en el procesamiento de grabado sustractivo, en el ambiente semiaditivo esto no es el caso.  

Con capas internas, el espaciado podría ser de 25 micrones o menos dependiendo de la tecnología utilizada por el fabricante de PCB.

Con capas externas, debe haber suficiente espacio para permitir que la máscara de soldadura cubra completamente la traza y no exponga ningún cobre.  Se recomiendan pads definidos por máscara sobre pads definidos por metal.  Esto evitará problemas de registro de la máscara de soldadura exponiendo el metal adyacente cuando el espaciado externo es menor de 75 micrones entre el pad y el metal adyacente.  

Estas nuevas técnicas de fabricación están cambiando la forma en que los diseñadores de PCB abordan 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 repasado los conceptos básicos del procesamiento SAP, recientemente examinamos algunas de las preguntas más frecuentes relacionadas con el apilamiento de placas de circuito impreso, y exploramos el espacio de diseño en torno a la posibilidad de utilizar estos anchos de traza 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.

¡Por favor, contacta con tus preguntas sobre la tecnología Ultra-HDI!