Capacità per PCB ad Ultra-Alta Densità

I progettisti di circuiti stampati hanno a disposizione un nuovo strumento entusiasmante per aiutare a risolvere complesse sfide di routing. I fabbricanti che servono i mercati di volume basso e medio, ad alta varietà, stanno ora offrendo la tecnologia Ultra-HDI, fabbricando strati di circuito con processi semi-additivi. Questo offre ai progettisti di PCB una serie di vantaggi chiave: la capacità di effettuare il routing con tracce e spazi di 25 micron con tracce altamente precise, la capacità di utilizzare dimensioni di caratteristiche più grandi con tracce altamente precise, migliorare le tolleranze dell'impedenza controllata e la capacità di utilizzare metalli nobili come l'oro o il platino come metallo conduttivo per aiutare nella biocompatibilità per applicazioni mediche.

Di recente ho avuto l'opportunità di sedermi con John Johnson, Direttore della Qualità presso American Standard Circuits (ASC). ASC è uno dei primi licenziatari del processo Averatek’s A-SAP™. Questo è un riassunto delle domande poste e dei consigli esperti per aiutare a guidare i progettisti di PCB mentre iniziano a lavorare con questa tecnologia.

Quali sono le vostre capacità per dimensioni di caratteristiche ultra-alta densità oggi e quali avanzamenti ha pianificato ASC per il 2023?

Oggi abbiamo la capacità di produrre caratteristiche di 25 micron (linee e spazi di 1 mil) in un circuito stampato multistrato per FR-4, costruzioni ibride, Flex e Rigid-Flex. Oltre alla tecnologia standard di linee ultra-sottili utilizzando tracce di rame, possiamo produrre tracce per applicazioni mediche esclusivamente in oro, palladio e platino.

Nel 2023 avanzeremo ulteriormente la nostra tecnologia per costruire caratteristiche inferiori a 25 micron. Partendo da circuiti nel range di 15 a 25 micron, entro la fine del 2023 dovremmo essere in grado di raggiungere caratteristiche di 10 micron.

Quali sono le regole di progettazione chiave che un progettista di PCB dovrebbe tenere a mente quando inizia il suo primo design con dimensioni di caratteristiche ultra-sottili?

Questa è un'ottima domanda. Oggi un progettista ha molte opzioni da utilizzare nei propri progetti, ma non tutte si prestano al mondo delle linee Ultra-Sottili.

Quando un progettista è costretto a utilizzare microvie impilate, via nel pad placcate sopra e sottoassemblaggi per instradare componenti BGA densi oggi, la capacità di instradare con circuiti a 25 o addirittura 50 micron offre al progettista diversi vantaggi da considerare. Tipicamente, il primo focus dovrebbe essere sull'utilizzo del vantaggio della larghezza della linea. Quindi, considerare la riduzione del numero di livelli di microvie mantenendo l'uso di un singolo livello, o l'uso di vie sfalsate e infine l'utilizzo di strutture impilate come ultima risorsa. Facendo ciò, si può realizzare il vantaggio di affidabilità di strutture via più semplici.

Se c'è un beneficio nell'uso di strutture via nel pad, pianificare di non utilizzare circuiti con linee Ultra-Fini esternamente. Il processo per produrre strutture via di Tipo VII richiede placcatura avvolgente e molteplici placcature, il che non è favorevole per linee Ultra-fini. Può ancora essere fatto, se necessario, ma aumenterà significativamente i costi del design. Considerare i benefici della schermatura EMI con l'uso di piani esternamente.

Esternamente, il finissaggio finale è una preoccupazione se è coinvolto uno spazio di 25 micron. Se possibile, utilizzare pad definiti dalla maschera di saldatura o mantenere la tecnologia a linee sottili "sotto maschera". Ad esempio, un requisito di 200 microinches di nichel in una finitura ENIG può ridurre uno spazio di 25 micron a 15 micron e potenzialmente causare cortocircuiti.

Quali tipi di applicazioni sono stati i primi adottatori del processo A-SAP™?

Queste sono state nel routing fuori da BGA stretti, semplificazione del design, esigenze RF e applicazioni mediche. La biocompatibilità è particolarmente adatta a questa tecnologia.

Avete un processo unico che serve l'industria medica, potete spiegare il processo che utilizza oro e altri metalli nobili per una soluzione completamente biocompatibile?

Le esigenze di biocompatibilità dei componenti medici sono un fattore unico. Il rame e il nichel non sono biocompatibili. Come può funzionare una normale scheda elettronica senza tracce di rame? Le finiture necessitano di oro nella maggior parte dei casi. Ma il nichel è un metallo di base sopra il rame per prevenire la migrazione del rame.

Il processo A-SAP™ non necessita di rame per funzionare. Funziona partendo da un laminato base e si costruisce su di esso con Palladio e Oro per creare i circuiti. Anche altri metalli nobili come il Platino possono essere impiegati. Questo elimina il rame e il nichel nella costruzione. Anche i dielettrici di base possono essere biocompatibili, come i film di poliimide e LCP.

ASC è anche leader in altre tecnologie. Quali capacità vi distinguono nell'industria della produzione di PCB?

ASC è un produttore diversificato di molte soluzioni di interconnessione. Circuiti con nucleo metallico e supportati da metallo, schede RF e ibride RF utilizzando nuclei metallici... o meno. Costruiamo anche Multistrati ad Alta Densità fino a 40 strati + utilizzando sottomontaggi, microvie e tecnologie di accumulo. Offriamo parti flessibili ad alta densità sia a doppia faccia che multistrato. Sono disponibili costruzioni Bookbinder. Infine, il Rigid Flex è un'altra specialità in una varietà di materiali e costruzioni.

Come possono i lettori mettersi in contatto con voi per domande su come progettare al meglio per caratteristiche ultra ad alta densità?

Potete raggiungermi all'indirizzo jjohnson@asc-i.com e il nostro sito web è www.asc-i.com

Risorse aggiuntive:

Abbiamo esaminato le nozioni di base sul processamento SAP, di recente abbiamo guardato alcune delle domande più frequenti relative allo stack up del circuito stampato, 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, e abbiamo esplorato lo spazio di progettazione 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 routing. Il vantaggio è una riduzione dei 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.