Zwiększone korzyści: Elastyczne obwody z ultracienkimi przewodnikami HDI

Czasami 2 + 2 nie równa się 4, czasami połączenie dwóch technologii może spotęgować korzyści płynące z obu, tworząc coś znacznie większego. Dzisiejszy wpis na blogu rzuca światło na połączenie używania zarówno elastycznych materiałów, jak i ultra-HDI o rozmiarach cech, a konkretnie, ścieżek i odstępów mniejszych niż 50 mikronów, które obecnie są produkowane w Stanach Zjednoczonych z ścieżką i odstępem 20 mikronów, korzystając ze standardowego sprzętu do produkcji płytek drukowanych.

Jakie są korzyści z używania konstrukcji obwodów elastycznych?

• Rozwiązuje problem pakowania: Materiał może być zginany i składany wokół narożników, zapewnia połączenie na 3 osiach i nie ma oddzielnych części. Komponenty elektroniczne i elementy funkcjonalne mogą być umieszczane w optymalnej pozycji w produkcie, przy czym elastyczny obwód może być zginany, składany i formowany, aby dokonać połączeń. To tutaj wyobraźnia jest stawiana na próbę!
• Zmniejszenie potrzebnej przestrzeni i wagi:  Obwody elastyczne mogą eliminować masywne połączenia przewodowe i lutowane, a w zależności od komponentów i struktury, mogą oszczędzić do 60% wagi i przestrzeni, znacząco redukując rozmiar opakowania.  Materiały elastyczne zapewniają również niższy profil niż tradycyjne sztywne rozwiązania z płytkami drukowanymi.
• Biokompatybilność:  Materiały poliimidowe są doskonałym wyborem ze względu na biokompatybilność i są regularnie używane z tego powodu zarówno w aplikacjach medycznych, jak i noszonych.  Zaawansowana technologia może również zastąpić przewodniki miedziane przewodnikami złotymi, dając w pełni biokompatybilną opcję.
• Zmniejszone koszty montażu:  Zastępowanie masywnych przewodów i kabli redukuje lub eliminuje okablowanie.  To redukuje nie tylko koszty pracy przy montażu, ale także koszt przewodów, koszt generowania wielu zamówień zakupu, odbiór i inspekcję oraz kompletację. 
• Ułatwia dynamiczne zginanie:  Obwody elastyczne, gdy są odpowiednio zaprojektowane, mogą wytrzymać miliony zgięć. Dyski twarde są powszechnym przykładem z dziesiątkami – setkami milionów cykli zginania.  Innym dobrym przykładem są zawiasy w naszych laptopach.  Te zgięcia wytrzymają dziesiątki tysięcy zgięć przez całe życie naszych komputerów.
• Zarządzanie ciepłem:  Materiały poliimidowe są w stanie wytrzymać aplikacje o wysokiej temperaturze, a cienki poliimid rozprasza ciepło znacznie lepiej niż grubsze materiały o mniejszej przewodności cieplnej. 

Jakie są korzyści z Ultra-HDI?

Po pierwsze, ponieważ jest to stosunkowo nowy termin, definicja Ultra-HDI, według niedawno utworzonej grupy roboczej IPC, to projekt, który obejmuje jeden lub więcej z następujących parametrów:

• Szerokość linii poniżej 50 mikronów
• Odstępy poniżej 50 mikronów
• Grubość dielektryka poniżej 50 mikronów
• Średnica mikroprzewiertu poniżej 75 mikronów

Ultra-HDI jest obecnie oferowane przez producentów PCB z ścieżkami i odstępami tak ciasnymi jak 20 mikronów, a oczekuje się, że 12,5 mikrona będzie dostępne jeszcze w tym roku.  

Nawet jeśli nie przesuniemy granicy aż do 12,5 mikrona, użycie ścieżki i odstępu 25 mikronów ma kilka korzyści:

• Znaczące zmniejszenie rozmiaru i wagi w porównaniu z obecnym stanem techniki.
• Zmniejszona liczba warstw, mikroprzewierty i cykle laminacji – dla większej niezawodności.
• Ścisła kontrola odstępów i impedancji (< 5%) dla wszystkich szerokości linii, począwszy od 15 mikronów wzwyż 
• Stosunki aspektu większe niż 1:1 dla ścieżek metalowych – dla lepszej integralności sygnału
• Wydajność RF jest lepsza niż w tradycyjnych procesach subtrakcyjnego trawienia.
• Zmniejszone koszty - szczególnie dla skomplikowanych, wysokowydajnych płyt.

2 + 2 nie ZAWSZE równa się 4

Patrząc nawet tylko na pierwsze dwa do trzech korzyści każdej technologii, można zauważyć pokrywające się korzyści.  Elastyczne materiały pomagają rozwiązać problem z opakowaniem i ZNACZNIE zmniejszają rozmiar i wagę.  Technologia Ultra-HDI ma podobne korzyści.  Przejście z ścieżki o szerokości 75 mikronów na 25 mikronów pozwala projektantowi płytek drukowanych albo znacząco zmniejszyć całkowity rozmiar elastycznej płytki drukowanej, albo zmniejszyć liczbę warstw trasowania niezbędnych do wykonania połączeń.  

Nie sądzę, aby było jakimkolwiek nadużyciem wyobraźni przewidzieć znaczące korzyści dla rozmiaru i wagi przy włączeniu zarówno elastycznych materiałów, jak i ultra-HDI rozmiarów cech, zastępując tradycyjne sztywne materiały ścieżkami i przestrzeniami tworzonymi technologią subtrakcyjnego trawienia.

Bonus:  Jeśli proces A-SAP™ zostanie wybrany do tworzenia cech Ultra-HDI, proces ten polega na wytrawianiu całego miedzi i dodawaniu metalu z powrotem, aby stworzyć wzór przewodnika.  Materiały poliimidowe i LCP są często wybierane ze względu na wymogi biokompatybilności.  A-SAP™ może tworzyć wzory przewodników z złota i innych szlachetnych metali, eliminując całkowicie miedź i nikiel z procesu, tworząc unikalne rozwiązanie biokompatybilne.

Te techniki ultra-HDI zmieniają sposób, w jaki projektanci PCB patrzą na rozwiązywanie skomplikowanych problemów projektowych.  Jeśli jesteś zainteresowany dowiedzeniem się więcej o procesach SAP, zapoznaj się z kilkoma naszymi poprzednimi blogami.  Przeszliśmy przez podstawy do przetwarzania SAP, ostatnio przyjrzeliśmy się niektórym z najważniejszych pytań związanych z układem warstw płytki drukowanej i zbadaliśmy przestrzeń projektową wokół możliwości wykorzystania tych ultrawysokich szerokości ścieżek obwodów w regionach ucieczki BGA oraz szerszych ścieżek w polu trasowania. Korzyścią jest redukcja warstw obwodów, a obawą jest utrzymanie impedancji 50 omów. Eric Bogatin niedawno opublikował białą księgę analizującą właśnie tę korzyść i obawę.

Prosimy o kontakt w przypadku pytań dotyczących technologii Ultra-HDI lub elastycznych obwodów drukowanych!