Ultra HDI - Najczęściej zadawane pytania

Co to jest Ultra-HDI?

Wiele się mówi o „Ultra-HDI”, szczególnie w kontekście wszystkich przewidywanych prac w ramach Ustawy CHIPS.  Z mojego doświadczenia wynika, że Ultra-HDI oznacza różne rzeczy dla różnych osób, w zależności od ich możliwości i ekspertyzy.  IPC utworzyło grupę roboczą do zajęcia się ultra-HDI i ich stanowisko jest takie, że aby projekt był uznany za ultra-HDI, musi zawierać 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

To jest dość hojna definicja i istnieje dziś kilku wyspecjalizowanych producentów, którzy mogą wytwarzać płytki drukowane spełniające to kryterium, używając tradycyjnych procesów trawienia subtrakcyjnego. Chociaż użycie ścieżki i odstępu 50 mikronów to poprawa w stosunku do tradycyjnych minimalnych 75 mikronów, do których historycznie byliśmy ograniczeni, myślę, że staje się to znacznie bardziej interesujące, gdy teraz widzimy producentów, którzy mają możliwość tworzenia warstw z linią i przestrzenią 15 mikronów. Kilku producentów obecnie buduje z wykorzystaniem półdodatkowych technik fabrykacji PCB (SAP), w tym producentów specjalizujących się w pracy o wysokim miksie i niskim wolumenie.  Tradycyjnie procesy SAP były stosowane głównie w obiektach o wysokiej objętości.

Nawet jeśli nie przesuniemy granicy aż do 15 mikronów, użycie ścieżki i odstępu 25 mikronów do wyjścia z ciasnych obszarów BGA ma tak wiele korzyści:

• Dramatyczna redukcja rozmiaru i wagi w porównaniu do obecnego stanu najnowszej techniki
• Ścisłe odstępy i kontrola impedancji (< 5%) dla wszystkich szerokości linii, począwszy od 15 mikronów wzwyż
• Zmniejszona liczba warstw, mikroprzewierty i cykle laminacji – dla większej niezawodności
• Stosunki aspektu większe niż 1:1 dla ścieżek metalowych – dla lepszej integralności sygnału
• Wydajność RF lepsza niż w tradycyjnych procesach subtrakcyjnego trawienia
• Zmniejszone koszty - szczególnie dla skomplikowanych, wysokowydajnych płyt

W poprzednim poście na blogu omówiliśmy kilka często zadawanych pytań, jak projektanci płytek drukowanych radzą sobie z krzywą uczenia się podczas realizacji swoich pierwszych projektów wykorzystujących te nowe możliwości. Poniżej znajduje się link, jeśli chcesz się z nimi zapoznać.

W tym blogu kontynuujemy z kilkoma kolejnymi często zadawanymi pytaniami, skupiając się na projektowaniu pod kątem możliwości produkcyjnych.  W tej dyskusji przyjrzymy się aplikacjom, w których projektanci płytek drukowanych stosują hybrydowe podejście do projektowania.  Pewne warstwy są trasowane z wykorzystaniem ścieżek i odstępów o grubości 25 mikronów, aby zmniejszyć liczbę warstw potrzebnych do wyjścia z ciasnych obszarów BGA oraz warstwy zasilania i masy mają znacznie większe cechy.  Te warstwy zasilania i masy są zwykle produkowane przy użyciu procesów subtrakcyjnych.  Gdy stosowane jest to podejście, często zadawanym pytaniem jest:

Czy mogę zaprojektować technologię Via-In-Pad-Plated-Over (VIPPO) z tymi ultra-cienkimi liniami i odstępami?

Krótką odpowiedzią jest tak, z następującymi wytycznymi:  Struktury via in pad/ plated over powinny być stosowane na warstwach nie o ultra-wysokiej gęstości.  Preferowane jest, aby te struktury, jeśli są potrzebne, były używane w zewnętrznej strukturze zasilania/masy z szerokością linii 75 mikronów (3 mil) i odstępem 125 mikronów (5 mil).  Jest to spowodowane wielokrotnymi procesami platerowania wymaganymi do wyprodukowania technologii VIPPO.  

Jeśli konieczne jest użycie via-in-pad wraz z ultra-cienkimi liniami na zewnątrz, należy użyć mikroprzewiertu wypełnionego miedzią, aby poprowadzić ścieżkę do kolejnej warstwy.  Średnica tego przewiertu powinna wynosić od 3 do 4 milów, a odstęp dielektryczny nie powinien być większy niż średnica przewiertu, najlepiej mniejszy.

Struktura zakopana może być użyta, jeśli górna i dolna warstwa podzespołu nie używają technologii ultra-cienkich linii.  Ten przewiert może być wypełniony i pokryty galwanicznie.

Jaka jest minimalna odległość od ścieżki do pada?

Chociaż odległość między miedzią a miedzią może zwiększać koszty w procesie trawienia subtrakcyjnego, w środowisku pół-dodatkowym nie jest to problem.  

W warstwach wewnętrznych odstęp może wynosić 25 mikronów lub mniej, w zależności od technologii używanej przez producenta PCB.

W warstwach zewnętrznych musi być wystarczająco dużo miejsca, aby maska lutownicza mogła w pełni pokryć ścieżkę i nie odsłaniać miedzi.  Zalecane są pady określone przez maskę nad pady określone przez metal.  Zapobiegnie to problemom z rejestracją maski lutowniczej, odsłaniając sąsiedni metal, gdy zewnętrzny odstęp jest mniejszy niż 75 mikronów między padem a sąsiednim metalem.  

Te nowe techniki produkcji 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. Przebrnęliśmy przez podstawy przetwarzania SAP, ostatnio przyjrzeliśmy się niektórym z najważniejszych pytań związanych ze stosowaniem płytek drukowanych, oraz zbadaliśmy przestrzeń projektową wokół możliwości wykorzystania tych ultrawysokich gęstości 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 te korzyści i obawy.

Prosimy o kontakt z pytaniami dotyczącymi technologii Ultra-HDI!