Cosa sono gli Ultra HDI e i substrati per package?

L'industria delle schede a circuito stampato è tutta in fermento riguardo al CHIPS Act, come dovrebbe essere. Ci sono anche molti che sostengono che il CHIPS Act dovrebbe includere la tecnologia dei substrati di imballaggio e la tecnologia di interconnessione ad altissima densità. Non potrei essere più d'accordo! Dobbiamo considerare l'intera catena di fornitura affinché questo sforzo abbia successo. C'è stata molta attività intorno alla tecnologia ultra-HDI: i fabbricanti ora riescono facilmente a fornire larghezze e spaziature delle tracce ben al di sotto dei nostri minimi tradizionali di 3 mil per linea e spazio, e i progettisti di schede a circuito stampato stanno affrontando la curva di apprendimento su come sfruttare al meglio questa capacità ad altissima densità. La tecnologia PCB che tradizionalmente non era disponibile ora lo è in Nord America, almeno per volumi da bassi a medi.

Un'altra classificazione di prodotto che deve essere considerata è il mercato dei substrati di imballaggio. Tradizionalmente, questo è stato prodotto solo al di fuori degli Stati Uniti e ora siamo fortunati che ci siano alcuni leader tecnologici nello spazio delle schede a circuito stampato negli Stati Uniti che stanno investendo in attrezzature e miglioramenti dei processi per permettere loro di fornire a questo mercato e offrire una soluzione completamente domestica per questa catena di fornitura.

Uno dei leader in questa tecnologia è Averatek. Averatek è un'azienda di sviluppo tecnologico che sviluppa e concede in licenza tecnologie all'industria elettronica. Il loro prodotto A-SAP™ consente sia l'ultra HDI che le caratteristiche ultra-fini nel mercato dei substrati per pacchetti. Il loro processo ELCAT™ abilita una soluzione di packaging di prossima generazione che include non solo circuiti, ma anche die integrati. Ho avuto l'opportunità di sedermi con Mike Vinson, COO di Averatek, per discutere dell'Ultra HDI e del mercato dei substrati per pacchetti.

Tara: Ciao Mike, puoi aiutarci a capire la differenza tra queste due aree tecnologiche?

Mike: I substrati per pacchetti, come gli HDI PCBs, utilizzano una varietà di materiali e tecniche per questo mercato molto ampio. Siamo principalmente interessati ai substrati organici, che spesso sono una versione in miniatura degli HDI PCBs. I materiali sono spesso scelti per riflettere i requisiti caratteristici delle parti attaccate alla scheda, quindi spesso vediamo materiali diversi per HDI e substrati organici, ma molte volte i requisiti sono abbastanza simili da permettere l'uso di materiali e tecniche simili. Esiste anche una categoria di PCB simili a substrati.

Tara:  Come stanno risolvendo oggi il problema della catena di approvvigionamento le aziende, inclusi il DoD e i principali fornitori del DoD con restrizioni ITAR?

Mike:  Oggi sono spesso costretti a cercare all'estero officine commerciali con capacità HDI e di substrato. La catena di approvvigionamento nazionale è stata decimata anno dopo anno, inizialmente a causa dei bassi costi del lavoro all'estero e ora per via di una concentrazione di industrie che offrono una soluzione completamente integrata verticalmente.

Tara:  Quando questa tecnologia sarà facilmente disponibile negli Stati Uniti, quali altre industrie pensi che guideranno la strada per approvvigionarsi negli Stati Uniti e quali credi che continueranno ad approvvigionarsi da altre aree?

Mike:  Inizialmente vedremo solo i mercati che possono realizzare un valore maggiore dalla produzione locale, come la difesa e il settore medico, ma una volta che l'infrastruttura sarà stabilita, anche i mercati automobilistico e industriale seguiranno a breve. I requisiti in evoluzione nell'infrastruttura di informazione e comunicazione porteranno infine a restrizioni che richiedono una produzione locale e affidabile. Quando l'assemblaggio finale dei prodotti commerciali tornerà sul mercato domestico, i PCB saranno pronti.

Tara:  In che modo le tecnologie A-SAP™ e ELCAT™ di Averatek beneficiano la tecnologia dei substrati per i pacchetti negli Stati Uniti e per coloro che già producono questa tecnologia al di fuori degli Stati Uniti?

Mike: A-SAP™ è una tecnologia che consentirà una conversione diretta dai mercati convenzionali a quelli HDI/substrato, superando la maggior parte dei requisiti sia nazionali che internazionali. ELCAT™ offrirà un approccio a basso costo per il packaging che precedentemente esisteva solo in ambienti di fonderia costosi.

Tara: Quali consigli hai per coloro che sono nuovi a questa tecnologia da una prospettiva di progettazione PCB?

Mike: A-SAP™ aggiungerà flessibilità e semplificazione di progettazione grazie alla riduzione del numero di strati e alla libertà di routing che una maggiore densità consente. Rapporti di aspetto più elevati con pareti laterali verticali sia dello spazio che della traccia creeranno coppie differenziali più strettamente accoppiate e tracce più strette permetteranno di avere dielettrici più sottili su linee a impedenza controllata.

Tara: Quali consigli hai per coloro che sono nuovi a questa tecnologia e stanno considerando di investire in questo da una prospettiva di fabbricazione?

Mike: I requisiti dei PCB stanno cambiando. Cerca tecnologie che ti porteranno avanti, sia ora che in futuro. Identifica i mercati che offriranno buoni margini per prestazioni e qualità eccezionali. Non accontentarti di ciò che viene attualmente fatto nel mainstream, fai un salto in avanti.

Tara: Grazie Mike. Come possiamo contattarti per discutere ulteriormente?

Mike: Puoi visitare il nostro sito web su www.averatek.com o contattarmi direttamente a mike@averatek.com

Risorse aggiuntive:

Abbiamo esaminato le basi della lavorazione SAP per guardare ad alcune delle domande più frequenti relative allo stack up dei circuiti stampati. Abbiamo 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. Abbiamo anche guardato allo 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 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 analizzando proprio questo vantaggio e preoccupazione.