Avantages amplifiés : Circuits flexibles avec conducteurs Ultra-HDI

Parfois, 2 + 2 ne fait PAS 4, parfois la combinaison de deux technologies peut amplifier les avantages de chacune pour atteindre quelque chose de bien supérieur.  Le blog d'aujourd'hui va mettre en lumière la combinaison de l'utilisation à la fois de matériaux flexibles et de tailles de caractéristiques ultra-HDI, spécifiquement, des pistes et des espaces de moins de 50 microns et qui sont maintenant produites aux États-Unis avec des pistes et des espaces de 20 microns en utilisant l'équipement traditionnel de fabrication de circuits imprimés.

Quels sont les avantages de l'utilisation de la construction de circuits flexibles ?

• Résout un problème d'emballage : Le matériel peut être plié et courbé autour des coins, fournir une connexion à 3 axes, et n'a pas de pièces discrètes.  Les composants électroniques et les éléments fonctionnels peuvent être placés dans la position optimale au sein du produit avec le circuit flexible pouvant être plié, courbé et formé pour réaliser les connexions.  C'est là que l'imagination est mise à l'épreuve !
• Réduction de l'espace et du poids nécessaires :  Les circuits flexibles peuvent éliminer les connexions volumineuses de fils et de soudure et, selon les composants et la structure, peuvent économiser jusqu'à 60 % en poids et en espace, réduisant considérablement la taille du paquet.  Les matériaux flexibles offrent également un profil plus bas que les solutions traditionnelles de cartes rigides.
• Biocompatibilité :  Les matériaux en polyimide sont un excellent choix pour la biocompatibilité et sont régulièrement utilisés pour cette raison dans les applications médicales et portables.  La technologie avancée peut également remplacer les conducteurs en cuivre par des conducteurs en or, offrant une option entièrement biocompatible.
• Réduction des coûts d'assemblage :  Remplacer les fils et câbles volumineux réduit ou élimine le câblage.  Cela réduit non seulement les coûts de main-d'œuvre d'assemblage mais aussi le coût des fils, le coût de génération de multiples bons de commande, de réception et d'inspection, et de préparation. 
• Facilite le flexage dynamique :  Les circuits flexibles, lorsqu'ils sont correctement conçus, peuvent supporter des millions de flexions. Les disques durs sont un exemple courant avec des dizaines – des centaines de millions de cycles de flexion.  Un autre bon exemple est les charnières de nos ordinateurs portables.  Ces flexions résisteront à des dizaines de milliers de flexions au cours de la vie de nos ordinateurs.
• Gestion thermique : Les matériaux en polyimide sont capables de résister à des applications à haute température et le polyimide fin dissipe beaucoup mieux la chaleur que les matériaux plus épais et moins conducteurs de chaleur. 

Quels sont les avantages de l'Ultra-HDI ?

Tout d'abord, puisque c'est un terme relativement nouveau, la définition de l'Ultra-HDI, selon le groupe de travail récemment établi par l'IPC, est un design qui inclut un ou plusieurs des paramètres suivants :

• Largeur de ligne inférieure à 50 microns
• Espacement inférieur à 50 microns
• Épaisseur diélectrique inférieure à 50 microns
• Diamètre de microvia inférieur à 75 microns

L'Ultra-HDI est actuellement proposé par les fabricants de PCB avec des traces de circuit et des espaces aussi serrés que 20 microns et 12,5 microns devraient être disponibles plus tard cette année.  

Même si nous ne poussons pas la limite jusqu'à 12,5 microns, l'utilisation d'une trace et d'un espace de 25 microns présente plusieurs avantages :

• Réduction drastique de la taille et du poids par rapport à l'état de l'art actuel.
• Réduction du nombre de couches, des microvias et des cycles de stratification – pour une plus grande fiabilité.
• Espacement serré et contrôle de l'impédance (< 5 %) pour toutes les largeurs de ligne, à partir de 15 microns et plus
• Des rapports d'aspect supérieurs à 1:1 pour les pistes métalliques – pour une meilleure intégrité du signal
• La performance RF est meilleure que celle des processus de gravure soustractive traditionnels.
• Réduction des coûts - surtout pour les cartes complexes et haute performance.

2 + 2 n'équivaut pas TOUJOURS à 4

En examinant ne serait-ce que les deux ou trois premiers avantages de chaque technologie, on peut voir les avantages qui se chevauchent. Les matériaux flexibles aident à résoudre un problème d'emballage et RÉDUIT considérablement la taille et le poids.La technologie Ultra-HDI présente des avantages similaires. Passer d'une trace de 75 microns à une trace de 25 microns permet au concepteur de cartes de circuits imprimés de réduire significativement la taille globale de la carte de circuit flexible ou de réduire le nombre de couches de routage nécessaires pour réaliser les connexions.

Je ne pense pas qu'il faille beaucoup d'imagination pour envisager les avantages significatifs en termes de taille et de poids lors de l'incorporation à la fois de matériaux flexibles et de tailles de caractéristiques ultra-HDI, en remplaçant les matériaux rigides traditionnels par des traces de circuit et des espaces créés avec la technologie de gravure soustractive.

Bonus :  Si le processus A-SAP™ est sélectionné pour créer les caractéristiques Ultra-HDI, ce processus est réalisé en gravant tout le cuivre et en ajoutant du métal pour créer le motif conducteur.  Les matériaux en polyimide et LCP sont souvent choisis pour des raisons de bio-compatibilité.  L'A-SAP™ peut créer des motifs conducteurs avec de l'or et d'autres métaux nobles en éliminant tout le cuivre et le nickel du processus, créant ainsi une solution biocompatible unique.

Ces techniques ultra-HDI changent la manière dont les concepteurs de PCB envisagent de résoudre des problèmes de conception complexes.  Si vous êtes intéressé par en apprendre davantage sur les processus SAP, veuillez consulter quelques-uns de nos blogs précédents.  Nous avons abordé les bases du traitement SAP, examiné récemment certaines des questions les plus fréquentes liées à l'empilement des cartes de circuit imprimé  et exploré l'espace de conception autour de la possibilité d'utiliser ces largeurs de traces de circuit à ultra haute densité dans les régions d'évasion BGA et des traces plus larges dans le champ de routage. L'avantage est une réduction du nombre de couches de circuits et la préoccupation est de maintenir une impédance de 50 ohms. Eric Bogatin a récemment publié un livre blanc analysant précisément cet avantage et cette préoccupation.

N'hésitez pas à nous contacter pour toutes vos questions sur la technologie Ultra-HDI ou les circuits flexibles !