Benefici Amplificati: Circuiti Flessibili con conduttori Ultra-HDI

A volte 2 + 2 NON fa 4, a volte la combinazione di due tecnologie può amplificare i benefici di entrambe fino a raggiungere risultati molto maggiori.  Il blog di oggi vuole mettere in luce la combinazione dell'uso sia di materiali flessibili che di dimensioni delle caratteristiche ultra-HDI, nello specifico, tracce e spazi inferiori a 50 micron che, di fatto, vengono ora prodotti negli Stati Uniti con tracce e spazi di 20 micron utilizzando attrezzature tradizionali per la fabbricazione di circuiti stampati.

Quali sono i vantaggi dell'uso della costruzione di circuiti flessibili?

• Risolve un problema di confezionamento: Il materiale può essere piegato e ripiegato attorno agli angoli, fornire una connessione su 3 assi e non ha pezzi discreti.  I componenti elettronici e gli elementi funzionali possono essere posizionati nella posizione ottimale all'interno del prodotto con il circuito flessibile che può essere piegato, ripiegato e modellato per realizzare le connessioni.  Qui è dove l'immaginazione viene messa alla prova!
• Riduzione dello spazio e del peso necessari:  I circuiti flessibili possono eliminare collegamenti ingombranti di fili e saldature e, a seconda dei componenti e della struttura, possono risparmiare fino al 60% in termini di peso e spazio, riducendo significativamente le dimensioni del pacchetto.  I materiali flessibili offrono anche un profilo più basso rispetto alle soluzioni tradizionali con schede rigide.
• Biocompatibilità:  I materiali in poliimide sono un'eccellente scelta per la biocompatibilità e sono regolarmente utilizzati per questo motivo sia in applicazioni mediche che indossabili.  La tecnologia avanzata può anche sostituire i conduttori in rame con conduttori in oro, offrendo un'opzione completamente biocompatibile.
• Riduzione dei costi di assemblaggio:  Sostituire fili e cavi ingombranti riduce o elimina il cablaggio.  Questo riduce non solo i costi di manodopera per l'assemblaggio ma anche il costo dei fili, il costo della generazione di più ordini d'acquisto, ricezione e ispezione, e il kitting. 
• Facilita la flessione dinamica:  I circuiti flessibili, quando progettati correttamente, possono resistere a milioni di flessioni. I dischi rigidi sono un esempio comune con decine – centinaia di milioni di cicli di flessione.  Un altro buon esempio sono le cerniere dei nostri laptop.  Queste flessioni resisteranno a decine di migliaia di flessioni nel corso della vita dei nostri computer.
• Gestione termica: I materiali in poliimide sono in grado di resistere ad applicazioni ad alto calore e il poliimide sottile dissipa il calore molto meglio di materiali più spessi e meno termicamente conduttivi.

Quali sono i vantaggi dell'Ultra-HDI?

Innanzitutto, poiché si tratta di un termine relativamente nuovo, la definizione di Ultra-HDI, secondo il gruppo di lavoro recentemente stabilito dall'IPC, è un design che include uno o più dei seguenti parametri:

• Larghezza della linea inferiore a 50 micron
• Spaziatura inferiore a 50 micron
• Spessore del dielettrico inferiore a 50 micron
• Diametro del micro via inferiore a 75 micron

L'Ultra-HDI è attualmente offerto dai produttori di PCB con tracce di circuito e spaziature strette fino a 20 micron e si prevede che sarà disponibile a 12,5 micron più avanti quest'anno.  

Anche se non spingiamo il limite fino a 12,5 micron, l'utilizzo di una traccia e spaziatura di 25 micron ha diversi vantaggi:

• Riduzione drastica delle dimensioni e del peso rispetto allo stato dell'arte attuale.
• Riduzione del numero di strati, micro vie e cicli di laminazione - per una maggiore affidabilità.
• Spaziature strette e controllo dell'impedenza (< 5%) per tutte le larghezze di linea, da 15 micron in su
• Rapporti di aspetto maggiori di 1:1 per le tracce metalliche – per migliorare l'integrità del segnale
• La prestazione RF è migliore rispetto ai processi tradizionali di incisione sottrattiva.
• Riduzione dei costi - specialmente per schede complesse ad alte prestazioni.

2 + 2 non fa SEMPRE 4

Osservando anche solo i primi due o tre vantaggi di ciascuna tecnologia, si possono vedere i benefici sovrapposti. I materiali flessibili aiutano a risolvere un problema di confezionamento e RIDUCONO notevolmente le dimensioni e il peso.La tecnologia Ultra-HDI presenta vantaggi simili. Passare da una traccia di 75 micron a una di 25 micron permette al progettista di circuiti stampati di ridurre significativamente le dimensioni complessive del circuito flessibile o di ridurre il numero di strati di routing necessari per realizzare le connessioni.

Non credo sia troppo immaginare i significativi benefici in termini di dimensioni e peso quando si incorporano sia materiali flessibili che dimensioni di caratteristiche ultra-HDI, sostituendo i materiali rigidi tradizionali con tracce di circuito e spazi creati con la tecnologia di incisione sottrattiva.

Bonus:  Se viene selezionato il processo A-SAP™ per creare le caratteristiche Ultra-HDI, questo processo viene eseguito incidendo via tutto il rame e aggiungendo metallo per creare il modello conduttore.  I materiali in poliimide e LCP sono spesso scelti per motivi di Bio-compatibilità.  L'A-SAP™ può creare modelli conduttori con oro e altri metalli nobili eliminando tutto il rame e il nichel dal processo, creando una soluzione biocompatibile unica.

Queste tecniche ultra-HDI stanno cambiando il modo in cui i progettisti di PCB guardano alla risoluzione di problemi di design complessi.  Se sei interessato a saperne di più sui processi SAP, ti preghiamo di fare riferimento ad alcuni dei nostri blog precedenti.  Abbiamo trattato le basi della lavorazione SAP, di recente abbiamo esaminato alcune delle domande più frequenti relative al stack up del circuito stampato e abbiamo esplorato lo spazio di design attorno alla possibilità di utilizzare queste larghezze di traccia del circuito ad altissima densità nelle regioni di fuga BGA e tracce più larghe nel campo di instradamento. Il vantaggio è una riduzione degli strati del circuito e la preoccupazione è mantenere un'impedenza di 50 ohm. Eric Bogatin ha recentemente pubblicato un white paper che analizza proprio questo vantaggio e questa preoccupazione.

Per favore, contattateci per qualsiasi domanda riguardante la tecnologia Ultra-HDI o i circuiti flessibili!