A-SAP™ – Ce que vous devez savoir ?

La miniaturisation continue de l'emballage et de la taille des composants dans l'électronique de nouvelle génération devient de plus en plus difficile à contourner et représente un défi significatif tant pour les concepteurs de PCB que pour les fabricants de PCB.  

Pour naviguer efficacement à travers les contraintes des processus de fabrication de PCB par soustraction traditionnels, les conceptions de PCB nécessitent des capacités de fabrication de PCB avancées tout en repoussant les limites de la finesse des caractéristiques, du nombre de couches, de plusieurs niveaux de microvias empilés et d'augmentation des cycles de stratification. Lorsqu'un concepteur de circuit imprimé est poussé à concevoir avec ce niveau de complexité, cela réduit également la base de fournisseurs de fabricants capables de répondre à ces besoins, aggravant encore le défi.

Les processus semi-additifs (SAP) peuvent être mis en œuvre et intégrés aux processus de fabrication de PCB existants, et offrent une alternative qui réinitialise efficacement la courbe SWaP-C tout en augmentant la fiabilité.

La capacité de concevoir et de fabriquer un tracé et un espacement de 15 microns de manière répétée et fiable offre des opportunités précédemment non disponibles pour les concepteurs et les fabricants de PCB. Tout juste en effleurant la surface, les processus électroniques SAP peuvent :

• réduire le nombre de couches nécessaires pour le routage des BGA haute densité
• augmenter la taille des trous
• réduire le nombre de couches de micro-vias requises
• réduire considérablement la taille, le poids et l'emballage ou, inversement, augmenter le contenu électronique dans une empreinte existante 

Ces avantages et bien d'autres sont explorés et réalisés alors que les fabricants de PCB intègrent le SAP dans leurs installations de fabrication de PCB.  

Dans des articles de blog précédents, nous avons parcouru les notions de base du traitement SAP, examiné récemment certaines des principales questions liées à l'empilement des circuits imprimés ; et avons également exploré certaines des « règles de conception » ou « directives de conception » qui ne changent pas lors de la conception avec ces tailles de caractéristiques ultra-haute densité.

Dans cet article de blog, explorons l'espace de conception autour de la possibilité d'utiliser ces largeurs de pistes de circuit ultra-haute densité dans les régions d'évasion BGA et des pistes 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. 

Il n'y a pas de doute que les pistes plus étroites vont avoir une impédance plus élevée que les pistes plus larges de 50 ohms. La question devient, si la différence d'impédance n'est pas trop grande ou si les lignes à impédance plus élevée et plus étroites ne sont pas trop longues, cela peut être une solution acceptable. Le document d'Eric se penche sur les questions de ce qui constitue une différence d'impédance trop importante et ce qui est considéré comme trop long.  Je vous laisse plonger dans les détails mais pour résumer la conclusion, l'impact sur la qualité du signal de la région plus étroite dans une interconnexion de piste de 50 ohms par ailleurs uniforme proviendra des réflexions. L'impact de ses réflexions peut être à un niveau acceptable s'il est suffisamment court. Dans la région de sortie de BGA, il est possible d'utiliser une piste aussi étroite que la moitié de la largeur de la piste dans la région de routage et d'atteindre néanmoins une perte de retour acceptable pour une large bande passante. Cette condition pourrait réduire le nombre total de couches dans la conception de la carte et constitue un bon point de départ à considérer lorsque des pistes plus étroites peuvent être utilisées pour réduire le nombre global de couches.

Quelles sont les prochaines étapes ? La construction de coupons de test et les mesures sont en cours pour prouver cela.  

Eric et l'équipe travaillent également à explorer l'espace de conception pour les lignes de transmission à paires différentielles à lignes fines. Restez à l'écoute, nous mettrons un lien vers cela une fois publié.

Les questions concernant cette nouvelle capacité des fabricants à produire des traces et des espaces de PCB nettement plus petits que ceux précédemment disponibles suscitent de nombreuses interrogations. Je demanderais à tous ceux qui lisent ce blog de poster leurs questions ou de me contacter directement avec leurs questions. Comme pour toute nouvelle technologie, il y a une courbe d'apprentissage, et nous travaillons avec une équipe de personnes pour identifier les questions les plus pressantes et réduire la courbe d'apprentissage pour les concepteurs de PCB.

Pour commencer le processus de réflexion :

• Quand le rapport d'aspect pour la hauteur par rapport à la largeur de la trace est augmenté, signifiant que les traces sont plus épaisses qu'elles ne sont larges, quel est l'impact ?
• Ce rapport d'aspect plus élevé nous donne-t-il de vraies paires différentielles ?
• Comment intégrez-vous des couches de gravure soustractive avec des couches semi-additives ?  
• Toutes les couches doivent-elles être des couches plus minces ?
• Pouvez-vous maintenant utiliser des couches plus épaisses ?
• Comment les réponses aux questions ci-dessus affectent-elles le gauchissement après le SMT ?
• Que se passe-t-il si vous ignorez l'"impédance de 50 ohms" et utilisez quelque chose de différent ?
• Quel impact y aura-t-il sur les pistes étroites si vous réduisez également leur longueur ?
• Existe-t-il des finitions de surface qui ne peuvent pas être utilisées avec ce processus ?
• Comment concevez-vous pour assurer la couverture par le masque de soudure ?
• Quels types de matériaux sont compatibles avec ce processus SAP ?
• Des matériaux spécifiques sont-ils nécessaires lors du passage à des pistes à rapport d'aspect plus élevé ?

Nous avons besoin de votre aide pour faire avancer cette technologie et ses avantages. Il y a certainement autant de questions que de réponses à ce stade et je suis dédié à aider à répondre à toutes ces questions. Je forme une équipe de concepteurs de cartes de circuits imprimés intéressés et enthousiastes pour aider à répondre à ces questions. Si vous êtes intéressé à faire partie de cette équipe ou si vous avez des questions à ajouter, commentez ici ou contactez-moi directement !