Novas Possibilidades de Roteamento com Ultra HDI

Os projetistas de PCB estão constantemente enfrentando o desafio de incorporar mais funcionalidades em espaços menores, garantindo ao mesmo tempo alto desempenho. O que antes era usado apenas para a fabricação de substrato e pacote de IC, hoje a tecnologia Ultra HDI (Interconexão de Ultra Alta Densidade) está sendo levada ao nível do PCB para permitir capacidades de roteamento de muito alta densidade. Mas o que exatamente torna o Ultra HDI tão poderoso, e como ele eleva a eficiência de roteamento?

Mais Conexões, Menos Espaço

Componentes mais novos empurram a densidade de roteamento para níveis mais altos, e os empilhamentos simples tradicionais lutam para acompanhar. As capacidades de fabricação Ultra HDI permitem que os projetistas de PCB coloquem características menores, com larguras de traço e espaçamento tão pequenos quanto 25/25 μm. Isso significa que você pode encaixar mais roteamentos dentro da mesma área de placa, tornando-a ideal para aplicações com restrição de espaço como dispositivos móveis e wearables.

Existe uma foto famosa do Signal Integrity Journal (veja abaixo), onde múltiplos traços estão sendo roteados para fora de um BGA de alta densidade. Isso ilustra os tamanhos de traços e densidades de traço que podem ser alcançados com a fabricação de PCB Ultra-HDI. Na abordagem tradicional, um projetista de PCB usaria fanout em forma de osso de cachorro ou via-em-pad para rotear traços do BGA para outros componentes.

Se você já desejou ter um pouco mais de espaço para trabalhar, o Ultra HDI oferece esse espaço extra. Mesmo utilizando trilhas e espaços de 50/50 um, isso representa uma melhoria significativa em relação às capacidades tradicionais de gravação subtrativa.

Esse aumento na densidade de roteamento é particularmente benéfico em aplicações onde a miniaturização é chave. Por exemplo, em dispositivos médicos avançados, como sensores implantáveis ou aparelhos auditivos, cada milímetro de espaço na placa conta. O Ultra HDI garante que circuitos complexos possam se encaixar nesses pequenos espaços sem comprometer o desempenho. Para a eletrônica de consumo, onde a estética e a portabilidade direcionam as decisões de design, PCBs mais finos e compactos possibilitados pelo Ultra HDI podem levar a produtos mais elegantes e de perfil mais baixo.

Um Avanço para o Roteamento de BGA

BGAs (Ball Grid Arrays) com alta contagem de pinos podem ser difíceis de rotear, especialmente ao lidar com passos tão pequenos quanto 0,4 mm. Métodos tradicionais muitas vezes requerem camadas adicionais de PCB apenas para projetar rotas de escape dos BGAs. O Ultra HDI muda o jogo ao aproveitar microvias e trilhas ultrafinas para criar mais conexões sem aumentar a contagem de camadas.

Ao possibilitar o roteamento para BGAs de alta densidade, a montagem Ultra HDI vem com riscos de defeitos na montagem de BGA, como cabeça-em-almofada, não-planaridade e ponte de solda ou desalinhamento. Para superar isso e garantir maiores rendimentos de fabricação e menos iterações de design, os engenheiros precisam de materiais específicos para Ultra-HDI mais finos que exibam valores de CTE mais baixos do que os materiais de grau FR4 padrão. Para designers trabalhando com componentes de passo fino em aplicações como smartphones ou computação de alto desempenho, esses materiais ainda estão sendo desenvolvidos e introduzidos no mercado em escala.

Menos Camadas, Menores Custos

Mais camadas frequentemente trazem mais complexidade e aumentam os custos de fabricação, o que não é ideal para a eletrônica moderna. Como o Ultra HDI permite maior densidade de roteamento com largura de traço menor, os designers podem consolidar traços de múltiplas camadas em uma única camada, resultando em menos camadas no empilhamento do PCB. Menos camadas se traduzem em menores custos de fabricação em alto volume.

Reduzir a contagem de camadas não apenas reduz custos — também melhora a fabricabilidade. Menos camadas significam menos perfuração, menos ciclos de laminação e menores chances de defeitos, como delaminação ou desalinhamento. Isso resulta, em última análise, em maior confiabilidade e consistência na produção. Além disso, ao otimizar a estrutura de camadas, o Ultra HDI ajuda a melhorar a gestão térmica, o que é particularmente útil em aplicações de alta potência, como eletrônicos automotivos ou centros de dados, onde o excesso de calor pode degradar o desempenho.

Desafios e Considerações

Embora o Ultra HDI ofereça muitos benefícios para produtos avançados e miniaturizados, sua implementação requer planejamento cuidadoso e expertise. Os processos de fabricação precisam ser otimizados para lidar com características ultrafinas, e os designers devem trabalhar em estreita colaboração com os fabricantes para garantir a fabricabilidade. Além disso, garantir a seleção adequada de materiais é crítico — materiais dielétricos com baixa perda e alta confiabilidade devem ser escolhidos para suportar as capacidades de fabricação de pitch fino do Ultra HDI.

Outra consideração são os trade-offs de custo. Embora o Ultra HDI possa reduzir a contagem de camadas e melhorar a eficiência, o investimento inicial em técnicas de fabricação avançadas e materiais pode ser maior. No entanto, à medida que a tecnologia se torna mais amplamente adotada, as economias de escala reduzirão os custos, tornando-a mais acessível para uma gama mais ampla de aplicações.

O Futuro do Roteamento de PCB Está Aqui

Ultra HDI não é apenas uma melhoria incremental. É uma mudança revolucionária no design de PCBs. Ao aumentar a densidade de roteamento, otimizar as saídas de BGA, reduzir a quantidade de camadas e melhorar o desempenho em alta velocidade, o Ultra HDI capacita os designers a ultrapassar limites como nunca antes. Seja trabalhando em dispositivos móveis de próxima geração ou em tecnologia automotiva de ponta, o Ultra HDI oferece as ferramentas para criar PCBs menores, mais inteligentes e mais eficientes.