Nouvelles possibilités de routage avec l'Ultra HDI

Les concepteurs de PCB sont constamment confrontés au défi de concentrer davantage de fonctionnalités dans des espaces plus petits tout en garantissant une haute performance. Ce qui était autrefois utilisé uniquement pour la fabrication de substrats et de boîtiers de circuits intégrés, aujourd'hui, la technologie Ultra HDI (Interconnexion Ultra Haute Densité) est appliquée au niveau des PCB pour permettre des capacités de routage de très haute densité. Mais qu'est-ce qui rend l'Ultra HDI si puissant, et comment améliore-t-il l'efficacité du routage ?

Plus de connexions, moins d'espace

Les composants plus récents poussent la densité de routage à des niveaux supérieurs, et les empilements simples traditionnels peinent à suivre. Les capacités de fabrication Ultra HDI permettent aux concepteurs de PCB de placer des caractéristiques plus petites, avec des largeurs de pistes et des espacements pouvant aller jusqu'à 25/25 μm. Cela signifie que vous pouvez intégrer plus de routage dans la même zone de carte, ce qui est idéal pour les applications à espace limité comme les dispositifs mobiles et les appareils portables.

Il existe une photo célèbre du Journal de l'Intégrité du Signal (voir ci-dessous), où plusieurs pistes sont routées à partir d'un BGA de haute densité. Cela illustre les tailles de pistes et les densités de pistes qui peuvent être atteintes avec la fabrication de PCB Ultra-HDI. Dans l'approche traditionnelle, un concepteur de PCB utiliserait le fanout en forme d'os de chien ou le via dans la pastille pour router les pistes du BGA vers d'autres composants.

Si vous avez déjà souhaité avoir juste un peu plus d'espace pour travailler, l'Ultra HDI vous offre cet espace supplémentaire. Même l'utilisation de pistes et d'espaces de 50/50 um représente une amélioration significative par rapport aux capacités de gravure soustractive traditionnelles.

Cette augmentation de la densité de routage est particulièrement bénéfique dans les applications où la miniaturisation est clé. Par exemple, dans les dispositifs médicaux avancés tels que les capteurs implantables ou les aides auditives, chaque millimètre d'espace sur la carte compte. L'Ultra HDI assure que les circuits complexes peuvent s'adapter à ces empreintes minuscules sans compromettre la performance. Pour l'électronique grand public où l'esthétique et la portabilité orientent les décisions de conception, les PCB plus minces et plus compacts permis par l'Ultra HDI peuvent conduire à des produits plus élégants et à profil plus bas.

Une percée pour le routage des BGA

Les BGA (Ball Grid Arrays) à nombre élevé de broches peuvent être difficiles à router, surtout lorsqu'on traite des pas aussi petits que 0,4 mm. Les méthodes traditionnelles nécessitent souvent des couches de PCB supplémentaires juste pour concevoir des voies d'évasion des BGA. L'Ultra HDI change la donne en exploitant les microvias et les traces ultra-fines pour dégager plus de connexions sans augmenter le nombre de couches.

Lors de l'activation du routage pour les BGA de haute densité, l'assemblage Ultra HDI comporte des risques de défauts d'assemblage BGA tels que le défaut tête-en-oreiller, la non-planarité et le pontage de soudure ou le mauvais alignement. Pour surmonter cela et assurer des rendements de fabrication plus élevés et moins d'itérations de conception, les ingénieurs nécessitent des matériaux spécifiques Ultra-HDI plus fins qui présentent des valeurs de CTE inférieures à celles des matériaux de grade FR4 standard. Pour les concepteurs travaillant avec des composants à pas fin dans des applications telles que les smartphones ou l'informatique haute performance, ces matériaux sont encore en cours de développement et sont introduits sur le marché à grande échelle.

Moins de Couches, Moins de Coûts

Plus de couches entraînent souvent plus de complexité et des coûts de fabrication accrus, ce qui n'est pas idéal pour l'électronique moderne. Comme l'Ultra HDI permet une densité de routage plus élevée avec une largeur de trace plus petite, les concepteurs peuvent consolider les traces de plusieurs couches en une seule couche, résultant en moins de couches au total dans l'empilement du PCB. Moins de couches se traduisent par des coûts de fabrication plus bas en grande quantité.

Réduire le nombre de couches ne permet pas seulement de réduire les coûts, cela améliore également la fabricabilité. Moins de couches signifient moins de perçage, moins de cycles de stratification et moins de chances de défauts tels que la délamination ou le mauvais enregistrement. Cela se traduit finalement par une fiabilité et une cohérence plus élevées en production. De plus, en optimisant la structure des couches, Ultra HDI aide à améliorer la gestion thermique, ce qui est particulièrement utile dans les applications à haute puissance telles que l'électronique automobile ou les centres de données, où l'excès de chaleur peut dégrader les performances.

Défis et Considérations

Bien qu'Ultra HDI offre de nombreux avantages pour les produits miniaturisés avancés, sa mise en œuvre nécessite une planification soignée et une expertise. Les processus de fabrication doivent être optimisés pour gérer les caractéristiques ultra-fines, et les concepteurs doivent travailler en étroite collaboration avec les fabricants pour assurer la fabricabilité. De plus, il est crucial de s'assurer de la sélection appropriée des matériaux - des matériaux diélectriques à faible perte et à haute fiabilité doivent être choisis pour soutenir les capacités de fabrication à pas fin d'Ultra HDI.

Un autre aspect à considérer est le compromis coût. Bien qu'Ultra HDI puisse réduire le nombre de couches et améliorer l'efficacité, l'investissement initial dans les techniques de fabrication avancées et les matériaux peut être plus élevé. Cependant, à mesure que la technologie deviendra plus largement adoptée, les économies d'échelle réduiront les coûts, la rendant plus accessible pour une gamme plus large d'applications.

L'avenir du routage de PCB est là

Ultra HDI n'est pas juste une amélioration incrémentale. C'est un changement révolutionnaire dans la conception des PCB. En améliorant la densité de routage, en optimisant les évasements des BGA, en réduisant le nombre de couches et en améliorant la performance à haute vitesse, Ultra HDI permet aux concepteurs de repousser les limites comme jamais auparavant. Que vous travailliez sur des appareils mobiles de nouvelle génération ou sur des technologies automobiles de pointe, Ultra HDI vous donne les outils pour créer des PCB plus petits, plus intelligents et plus efficaces.