A-SAP™ – Cosa devi sapere?

La continua miniaturizzazione sia del packaging che delle dimensioni dei componenti nelle elettroniche di nuova generazione sta diventando sempre più difficile da gestire e rappresenta una sfida significativa sia per i progettisti di PCB che per i fabbricanti di PCB.  

Per navigare efficacemente i vincoli dei tradizionali processi di fabbricazione PCB sottrattivi per incisione, i progetti PCB richiedono capacità di fabbricazione PCB avanzate spingendo i limiti verso dimensioni di caratteristiche più fini, conteggi di strati più elevati, multipli livelli di micro via impilati e cicli di laminazione aumentati. Quando un progettista di circuiti stampati è spinto a progettare con questo livello di complessità, ciò riduce anche la base di fornitori di fabbricanti in grado di soddisfare queste esigenze, aggravando ulteriormente la sfida.

I Processi Semi-Additivi (SAP) possono essere implementati e integrati con i processi di fabbricazione PCB esistenti, e forniscono un'alternativa che effettivamente reimposta la curva SWaP-C aumentando al contempo l'affidabilità.

La capacità di progettare e produrre una traccia e uno spazio di 15 micron ripetutamente e in modo affidabile offre opportunità precedentemente non disponibili per i progettisti di PCB e i fabbricanti di PCB. Pur sfiorando appena la superficie, i processi elettronici SAP possono:

• ridurre il numero di strati necessari per il routing di BGA ad alta densità
• aumentare la dimensione dei fori
• ridurre il numero di strati di microvia richiesti
• ridurre drasticamente dimensioni, peso e imballaggio o, al contrario, aumentare il contenuto elettronico all'interno di un'orma esistente 

Questi benefici e altri ancora vengono esplorati e realizzati mentre i fabbricanti di PCB implementano SAP nelle loro strutture di produzione di PCB.  

In precedenti post del blog, abbiamo trattato le nozioni di base del processo SAP, di recente abbiamo esaminato alcune delle domande più frequenti relative allo stack up del circuito stampato; e abbiamo anche esplorato alcune delle "regole di progettazione" o "linee guida di progettazione" che non cambiano quando si progetta con queste dimensioni di caratteristiche ad altissima densità.

In questo post del blog esploriamo lo spazio di progettazione attorno alla possibilità di utilizzare queste larghezze di tracce di circuito ad altissima densità nelle regioni di fuga BGA e tracce più larghe nel campo di routing. Il beneficio 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 beneficio e questa preoccupazione. 

Non c'è dubbio che le tracce più strette avranno un'impedenza maggiore rispetto alle tracce più larghe da 50 ohm. La questione diventa, se la differenza di impedenza non è troppo grande o se le linee più strette e di maggiore impedenza non sono troppo lunghe, questa può essere una soluzione accettabile. Il documento di Eric approfondisce le questioni su cosa sia una differenza di impedenza troppo grande e cosa sia troppo lungo.  Vi lascio approfondire i dettagli ma per riassumere la conclusione, l'impatto sulla qualità del segnale dalla regione più stretta in un collegamento interconnesso altrimenti uniforme da 50 ohm sarà dovuto a riflessioni. L'impatto delle sue riflessioni può essere a un livello accettabile se è abbastanza breve. Nella regione di breakout del BGA, è possibile utilizzare una traccia larga la metà rispetto alla traccia nella regione di routing e ottenere comunque una perdita di ritorno accettabile per una larga banda. Questa condizione potrebbe ridurre il numero totale di strati nel design della scheda ed è un buon punto di partenza da considerare quando tracce più strette possono essere utilizzate per ridurre il conteggio complessivo degli strati.

Quali sono i passi successivi? La costruzione di coupon di prova e le misurazioni sono in corso per dimostrare ciò.  

Eric e il team stanno anche lavorando per esplorare lo spazio di progettazione per le linee di trasmissione a coppie differenziali con linee sottili. Restate sintonizzati, forniremo il link non appena sarà pubblicato.

Le domande riguardanti questa nuova capacità dei fabbricanti di produrre tracce e spazi su PCB significativamente più piccoli di quanto disponibile precedentemente stanno sollevando molte questioni. Vorrei chiedere a tutti coloro che leggono questo blog di postare le loro domande o di contattarmi direttamente con le domande. Come per ogni nuova tecnologia, c'è una curva di apprendimento, e stiamo lavorando con un team di persone per identificare le domande più pressanti e abbreviare la curva di apprendimento per i progettisti di PCB.

Per iniziare il processo di riflessione:

• Quando il rapporto di aspetto per l'altezza alla larghezza della traccia aumenta, significando che le tracce sono più spesse di quanto siano larghe, qual è l'impatto?
• Questo rapporto di aspetto più elevato ci darà vere coppie differenziali?
• Come si incorporano strati di incisione sottrattiva con strati semi-additivi?  
• Tutti gli strati dovrebbero essere strati più sottili?
• È ora possibile utilizzare strati più spessi?
• Come le risposte alle domande sopra influenzano la deformazione dopo la SMT?
• Cosa succede se si ignora l'"impedenza a 50 ohm" e si utilizza qualcosa di diverso?
• Quali impatti ci saranno sulle tracce strette se si riduce anche la lunghezza?
• Ci sono finiture superficiali che non possono essere utilizzate con questo processo?
• Come si progetta per garantire la copertura della maschera di saldatura?
• Quali tipi di materiali sono compatibili con questo processo SAP?
• Sono necessari materiali specifici quando si passa a tracce con rapporto d'aspetto più elevato?

Abbiamo bisogno del vostro aiuto per far avanzare questa tecnologia e i suoi benefici. Ci sono sicuramente tante domande quante sono le risposte in questo momento e io sono dedicato a rispondere a tutte queste. Sto formando un team di progettisti di circuiti stampati interessati ed entusiasti per aiutare a rispondere a queste domande. Se sei interessato a far parte di questo team o hai domande da aggiungere, commenta qui o contattami direttamente!