Tecnologia sottrattiva e semi additiva: costi a confronto

Sono molto entusiasta dei processi semi additivi ora disponibili per i produttori di PCB di tutte le dimensioni e passo una discreta quantità di tempo a parlare di potenziali progetti che potrebbero trarre vantaggio dalla capacità di instradare con tracce e spazi da 15 o 25 micron.  Sebbene l'mSAP sia stato utilizzato in alcuni stabilimenti di produzione ad alto volume in Asia per gli smartphone, ad esempio, si tratta di una tecnologia che non è stata in gran parte disponibile per applicazioni di PCB a basso, medio e persino per quelle che molti considerano ad alto volume.  Con il lancio del processo A-SAP™ (Averatek’s Semi-Additive Process), questa tecnologia è ora resa disponibile da una serie di produttori di circuiti stampati che consentono a tutti i progettisti PCB di utilizzarla in un'ampia gamma di applicazioni.

Anche se preferisco parlare delle linee guida per la progettazione dei circuiti stampati e mettere in contatto i progettisti con produttori esperti in questa tecnologia e in grado di soddisfare i requisiti di produzione, la questione dei costi entra immancabilmente in discussione. Quindi, passiamo ad affrontare questo argomento spinoso.

Il processo PCB semi additivo

Anzitutto, chi non ha familiarità con il processo PCB semi additivo, può consultare alcuni dei nostri post precedenti.  Abbiamo preso in considerazione le basi dell'elaborazione SAP; recentemente abbiamo esaminato alcune delle principali domande relative allo stack up del circuito stampato ed esplorato alcune delle "regole di progettazione" o "linee guida di progettazione" che non cambiano durante la progettazione con queste dimensioni di caratteristiche ad altissima densità. Inoltre, abbiamo analizzato lo spazio di progettazione in relazione alla possibilità di utilizzare queste larghezze di traccia del circuito ad altissima densità nelle aree di fuga del BGA e in tracce più ampie nel campo del routing.  Il vantaggio è una riduzione dei layer del circuito e l'obiettivo è mantenere un'impedenza di 50 ohm. Eric Bogatin ha recentemente pubblicato un whitepaper incentrato proprio su queste tematiche.

Processo PCB semi additivo a confronto con i processi sottrattivi

Qual è il costo dei processi PCB semi additivi rispetto ai processi sottrattivi, con stesso numero di layer, stesse geometrie delle tracce, stesso conteggio dei via, ecc.?

È una domanda frequente, alla quale risponderò con lo stesso ragionamento che ho spesso usato a proposito della tecnologia dei circuiti flessibili rispetto a quella dei circuiti stampati rigidi. A parità di condizioni, incluso il: numero di layer, la traccia e lo spazio del circuito, le dimensioni di fori e piazzole, il volume, ecc., un circuito flessibile sarà più costoso. La fabbricazione di circuiti flessibili e la tecnologia flex rigida richiedono competenze particolari e una speciale manipolazione; in più, i materiali flessibili stessi sono più costosi dei materiali rigidi standard. Se non hai una reale necessità di utilizzare materiali flessibili, non farlo.  

Tuttavia, i progetti elettronici di oggi si spingono oltre i limiti e i vantaggi del passaggio a materiali flessibili sono molti; e spesso il costo aggiuntivo è irrilevante nel quadro generale della progettazione.  

Lo stesso vale per il processo A-SAP™.  Se dovessi confrontare un design PCB a 6 layer su FR4 standard, linea e spazio 3 mil, foro 8 mil con lo stesso design costruito con un processo di fabbricazione PCB additivo piuttosto che un processo PCB sottrattivo, la conclusione sarebbe che è semplicemente più costoso. Il processo additivo richiede un processo specializzato e un controllo dei processi. Il confronto tra SAP e l'incisione sottrattiva non tiene conto dei vantaggi e dei risparmi complessivi che si potrebbero ottenere durante l'instradamento con queste caratteristiche del circuito stampato ad altissima densità.

Risparmio di spazio associato al routing

Qual è un altro modo per considerare il costo di questa tecnologia e i vantaggi di una linea e di uno spazio da 15 o 25 micron?  

Per la discussione di oggi, non ci addentreremo nei vantaggi dell'integrità del segnale del processo semi additivo.  Analizziamo invece l'altro vantaggio significativo, ossia il risparmio di spazio associato al routing a 15 o 25 micron rispetto ai 75 micron standard.  Questo risparmio di spazio è fondamentale quando si parla di un confronto dei costi.  Ecco alcuni esempi:

• Un progetto con incisione sottrattiva richiede 12 layer e 3 cicli di laminazione. Questo design è stato riprogettato riducendo il numero di layer a 8 e i cicli di laminazione a 1. Tenendo presente che i cicli di laminazione aggiunti in genere comportano un aumento approssimativo del 40% dei costi. La riduzione della complessità di questo design aumenta la resa e riduce i costi, anche quando si calcola l'aumento del costo del SAP. Un vantaggio su tutta la linea per la progettazione PCB.
• Cosa accade se non si utilizza questo spazio per un ulteriore instradamento e per aumentare le dimensioni di fori e piazzole? Un design a 8 layer con micro via in alto e in basso potrebbe essere riprogettato con la tecnologia del foro passante. Ancora una volta, questo si traduce in un risparmio sui costi per la progettazione in generale.
• Cosa accade se la necessità principale per il tuo progetto è la miniaturizzazione e lo spazio di routing risparmiato viene utilizzato per ridurre le dimensioni complessive del circuito stampato? Anche con la stessa tecnologia e lo stesso numero di layer, se sul pannello di produzione PCB sono presenti più parti, il costo complessivo del progetto potrebbe diminuire.

Conclusioni sul confronto tra processi PCB semi additivi ed i processi sottrattivi

Come avrai notato, è riduttivo fare un confronto tra una tecnologia di incisione sottrattiva e una tecnologia semi additiva semplicemente in base ai costi. I veri vantaggi si hanno quando questo nuovo processo di fabbricazione viene utilizzato per reimmaginare il design del PCB e semplificare la complessità.

Come considerazione finale: il processo A-SAP™ è applicabile anche a dimensioni maggiori. Per chi ha a che fare con un design particolarmente problematico che potrebbe non avere una buona resa con tracce da 75 micron o 65 micron con incisione sottrattiva, è probabile che cambiare la tecnologia da sottrattiva ad additiva aumenti la resa e fornisca un prodotto più affidabile.