Capacidades para PCB de Ultra-Alta Densidad

Los diseñadores de placas de circuito impreso tienen una nueva herramienta emocionante para ayudar a resolver desafíos complicados de enrutamiento. Los fabricantes que atienden los mercados de volumen bajo a medio, de alta mezcla, ahora están ofreciendo tecnología Ultra-HDI, fabricando capas de circuito con procesos semiaditivos. Esto brinda a los diseñadores de PCB una serie de beneficios clave: la capacidad de enrutar con trazas y espacios de 25 micrones con trazas altamente precisas, la capacidad de usar tamaños de características más grandes con trazas altamente precisas, mejorar las tolerancias de impedancia controlada, y la capacidad de usar metales nobles como el oro o el platino como el metal conductor para ayudar en la biocompatibilidad para aplicaciones médicas.

Recientemente tuve la oportunidad de sentarme con John Johnson, Director de Calidad en American Standard Circuits (ASC). ASC es uno de los primeros licenciatarios del proceso Averatek’s A-SAP™. Esta es una recapitulación de preguntas realizadas y consejos expertos para ayudar a guiar a los diseñadores de PCB mientras comienzan a trabajar con esta tecnología.

¿Cuáles son sus capacidades para tamaños de características de ultra-alta densidad hoy y qué avances tiene planeado ASC para 2023?

Hoy tenemos la capacidad de producir características de 25 micrones (líneas de 1 mil y espacios) en una placa de circuito multicapa para FR-4, construcciones híbridas, Flex y Rígido-Flex. Además de la tecnología de línea ultrafina estándar utilizando trazas de cobre, podemos producir trazas para aplicaciones médicas exclusivamente de oro, paladio y platino.

En 2023 avanzaremos aún más nuestra tecnología para construir características de menos de 25 micrones. Comenzando con circuitos en el rango de 15 a 25 micrones, finalmente para finales de 2023 deberíamos ser capaces de alcanzar características de 10 micrones.

¿Cuáles son las reglas de diseño clave que un diseñador de PCB debería tener en mente al iniciar su primer diseño con tamaños de características ultrafinas?

Esta es una gran pregunta. Hoy en día, un diseñador tiene muchas opciones para usar en sus diseños, pero no todas se prestan al mundo de Línea Ultrafina.

Cuando un diseñador se ve obligado a utilizar microvías apiladas, vía en pad chapada y subensambles para enrutar componentes BGA densos hoy en día, la capacidad de enrutar con circuitos de 25 o incluso 50 micrones le da al diseñador varias ventajas a considerar. Típicamente, el primer enfoque debe ser en utilizar la ventaja del ancho de línea. Luego, mirar en reducir el número de niveles de microvías manteniendo el uso de un solo nivel, o el uso de vias escalonadas y finalmente utilizando estructuras apiladas como último recurso. Al hacerlo, se puede realizar la ventaja de fiabilidad de estructuras de vía más simples.

Si hay un beneficio en usar estructuras de vía en pad, planee no usar circuitos de Línea Ultra-Fina externamente. El proceso para producir estructuras de vía Tipo VII requiere chapado envolvente y múltiples chapados, lo cual no es propicio para líneas Ultra-finas. Aún se puede hacer, si es necesario, pero aumentará significativamente los costos del diseño. Considere los beneficios del blindaje EMI con el uso de planos externamente.

Externamente, el acabado final es una preocupación si se involucra un espacio de 25 micrones. Si es posible, utilice almohadillas definidas por máscara de soldadura o mantenga la tecnología de líneas finas “bajo máscara”. Como ejemplo, un requisito de 200 microinches de níquel en un acabado ENIG puede reducir un espacio de 25 micrones a 15 micrones y potencialmente resultar en cortocircuitos.

¿Qué tipo de aplicaciones fueron los primeros adoptantes del proceso A-SAP™?

Estas han estado en el enrutamiento de BGA’s ajustados, simplificación de diseño, necesidades de RF y aplicaciones médicas. La biocompatibilidad es especialmente adecuada para esta tecnología.

Usted tiene un proceso único que sirve a la industria médica, ¿puede explicar el proceso utilizando oro y otros metales nobles para una solución más completamente biocompatible?

Las necesidades de biocompatibilidad de los componentes médicos son un factor único. El cobre y el níquel no son biocompatibles. ¿Cómo puede funcionar una placa de circuito normal sin trazas de cobre? Los acabados necesitan oro en la mayoría de los casos. Pero el níquel es un metal base sobre el cobre para prevenir la migración del cobre.

El proceso A-SAP™ no necesita cobre para funcionar. Funciona a partir de laminado base y se construye con Paladio y Oro para crear circuitos. Otros metales nobles como el Platino también pueden emplearse. Esto elimina el cobre y el níquel en la construcción. Los dieléctricos base también pueden ser biocompatibles, como películas de poliimida y LCP.

ASC también es líder en otras tecnologías. ¿Qué capacidades te hacen destacar en la industria de fabricación de PCB?

ASC es un fabricante diversificado de muchas soluciones de interconexión. Placas con núcleo metálico y respaldadas por metal, placas RF y RF híbridas usando núcleos metálicos... o no. También construimos Multicapas de Alta Densidad de hasta 40 capas + utilizando subensamblajes, microvías y tecnologías de construcción. Ofrecemos partes flexibles de alta densidad, tanto de doble cara como multicapa. Están disponibles construcciones tipo Bookbinder. Finalmente, Rigid Flex es otra especialidad en una variedad de materiales y construcciones.

¿Cómo pueden los lectores ponerse en contacto contigo con preguntas sobre cómo diseñar mejor para características de ultra-alta densidad?

Pueden contactarme en jjohnson@asc-i.com y nuestro sitio web es www.asc-i.com

Recursos adicionales:

Hemos revisado los conceptos básicos del procesamiento SAP, recientemente examinamos algunas de las preguntas más frecuentes relacionadas con el apilamiento de placas de circuito impreso, exploramos algunas de las “reglas de diseño” o “directrices de diseño” que no cambian al diseñar con estos tamaños de características de ultra-alta densidad, y exploramos el espacio de diseño en torno a 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.