Inovações em UHDI e PCBs de Próxima Geração com Kunal Shah, PhD.

Neste episódio esclarecedor do OnTrack Podcast, o apresentador Zach Peterson conversa com Kunal Shah, PhD., Presidente da liloTree. Os dois têm uma conversa detalhada sobre o campo emergente de Interconexões de Ultra Alta Densidade (UHDI) e seu impacto no futuro da eletrônica.

Kunal compartilha suas percepções sobre as últimas inovações em UHDI, incluindo seus desafios e soluções na fabricação de eletrônicos, especialmente em aplicações de alta confiabilidade, como eletrônicos de defesa e médicos.

Com foco na próxima discussão do painel SMTA, este episódio é imperdível para qualquer pessoa interessada nas tecnologias de ponta que estão moldando nosso mundo. Não perca este mergulho profundo em UHDI!

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Destaques Principais

• Visão geral dos vários Desenvolvimentos em UHDI
• Discussão sobre Materiais de Revestimento "Tradicionais"
• Níquel Vs. Cobre
• Compensação de Revestimento Excessivo?
• A prata pode ser uma Alternativa UHDI?

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Transcrição

Zach Peterson: Eu acho que para a maioria das pessoas que usam prata, elas não estão operando nesse nível e, portanto, podem nem saber sobre um problema de dendrite. A principal preocupação que vejo levantada sobre a prata é apenas a corrosão com o escurecimento.

Kunal Shah: Sim. Então isso é algo no momento da montagem. Então eu acho que é muito, muito crítico porque é referido como uma vida útil de seis meses, mas quando você está na faixa de quatro ou cinco meses, você começa a ver o escurecimento celular e isso realmente afeta seu processo de montagem. Então, isso é uma questão de estágio inicial com o escurecimento e então o dendrite é uma questão de estágio após a montagem, uma questão de aplicação com dendrite.

Zach Peterson: Olá a todos e bem-vindos ao podcast Altium on Track. Eu sou o seu anfitrião, Zach Peterson. Hoje estamos conversando com Kal Shah, presidente da Lilo Tree. Já tivemos o Kal no programa antes e hoje vamos falar com ele sobre um painel da SMTA que fará parte em breve, e estou muito animado para saber mais sobre o que ele vai discutir. Kal, muito obrigado por estar conosco novamente hoje.

Kunal Shah: Absolutamente. Zach, novamente, a última vez que nossa discussão foi realmente intrigante e acho que é sempre ótimo e intrigante discutir com você. Então, obrigado por me receber

Zach Peterson: Bem, muito obrigado. Houve muitos, parece um turbilhão de desenvolvimentos nos últimos anos e uma das grandes áreas onde vimos muito desenvolvimento é na pressão em direção ao UHDI, especialmente aqui nos Estados Unidos. E então, isso é nossa perfeita transição para o amplo tópico do que está acontecendo com um painel da SMTA que acontecerá em 26 de março, onde você estará falando. Então, se você pudesse nos dar uma breve visão geral do que está acontecendo nesse painel e sobre o que você vai falar.

Kunal Shah: Sim, é muito interessante como você mencionou. UHDI, que significa interconexões de ultra alta densidade na indústria eletrônica, está se tornando uma das áreas de crescimento mais rápido, especialmente como você mencionou nos Estados Unidos. E uma das coisas também, do ponto de vista da defesa e de algumas aplicações de alta confiabilidade, o UHDI está se tornando uma norma, por assim dizer. Então, alguns dos novos desenvolvimentos, especialmente do ponto de vista do processamento até o ponto de vista do material, é algo que tem acontecido significativamente nos últimos anos. E eu acho que, se você, e estou um pouco desviando do tópico de lhe dar uma visão geral, se você olhar um pouco da história, temos feito um espaçamento de linhas muito alto, em termos de cem microns para espaçamento de linhas de 50 microns muito, muito comumente. Agora estamos entrando em HDI e ultra HDI onde essas dimensões estão literalmente entrando na faixa sub 20, sub 10 microns onde processos tradicionais não são algo que você pode usar.

Então, você tem que inovar em termos de processos e material para tornar esses designs UHDI e a fabricação disponíveis ou até mesmo possíveis. Voltando à sua pergunta específica, meu tópico vai ser sobre como os acabamentos superficiais ou a galvanização ou um tratamento que você faz em cima, que é um tratamento condutivo final que você faz em cima desses espaçamentos de linhas interconectadas UHDL, é sobre isso que vou falar. Quais são as coisas que se deve estar ciente? Quais são as coisas que uma tecnologia tradicional pode não funcionar e por que uma tecnologia mais nova fornecerá até mesmo a possibilidade de processamento UHTI na faixa de 20 sub 10 microns? E também como você vai até aumentar a confiabilidade e sustentabilidade, que também é uma parte crítica quando você está lidando com eletrônicos de alta confiabilidade de defesa ou médicos, e assim por diante.

Zach Peterson: Você mencionou processos tradicionais. Vou assumir que isso se refere aos materiais de galvanização tradicionais que podem ser usados na fabricação padrão. Então, digamos estanho chumbo na extremidade inferior ou não estanho chumbo mas imersão em estanho talvez e então até emig ou ouro duro ou algo na extremidade superior.

TRANSLATE:

Kunal Shah: Sim, absolutamente. O que você mencionou é absolutamente preciso. A imersão em estanho, como sabemos historicamente, tem sido um dos acabamentos superficiais mais populares quando falamos sobre os anos noventa e início de 2000. Mas sempre que, eu sei que sempre volto à história porque isso realmente ensina muitas lições e ajuda a entender quais são os motivos para inovarmos. Então, o que acontece no início dos anos 2000, quando esses micro BGAs começaram a surgir onde a planaridade da superfície se torna o aspecto mais crítico, uma emergência em estanho e também da emergência em estanho que, devido ao incômodo, algumas das restrições do RoHS começaram a ser aplicadas quando o chumbo no estanho era a norma padrão e, quando o RoHS entrou em vigor, o chumbo começou a ser gradualmente eliminado e então a emergência em estanho sem chumbo não era algo confiável e muitos outros problemas surgiram. Foi então que as pessoas começaram predominantemente a migrar para o ENIG.

Isso é imersão eletrolítica em ouro, apenas a forma completa de ENIG. Os benefícios do ENIG são, primeiramente, ele oferece uma excelente linearidade de superfície por causa da camada de níquel e da camada de ouro, a maciez da superfície é extremamente plana, a rugosidade da superfície é muito baixa. Então isso é algo muito bom para montagem de micro BGAs e todas essas coisas. E também, com o acabamento de superfície à base de ouro, ele oferece mais margem em termos de vida útil. Então, por exemplo, se suas placas são fabricadas em uma parte do mundo e a montagem acontece em outra parte do mundo. E especialmente se você tem problemas logísticos na cadeia de suprimentos por todos os lados. Se você não pode usar imersão em estanho ou OSP ou alguns dos outros processos, você está olhando para uma vida útil de três meses, seis meses, mais ou menos nessa faixa. No entanto, quando o ENIG foi introduzido, você poderia ter de 12 a 24 meses de vida útil.

Isso lhe deu muito mais liberdade em termos de fazer a montagem e a fabricação da placa nua em termos de planejar como você vai fazer a logística. No entanto, à medida que estamos avançando para UHDI quando você tem ENIG, e é isso que vou focar na apresentação em nossa sessão em 26 de março, que faz parte da SMTA, focando em UHDI porque o que acontece é que alguns desses cobres não são revestimentos de cobre tradicionais. Está usando algum tipo de processo semi-aditivo ou processos MSAP, como você deve ter ouvido. Então, o que acontece é que isso realmente coloca algum tipo de tinta de paládio ou camada de paládio onde você quer que esses recursos sejam populados, e então você tem algum tipo de processo de cobre que é depositado em cima desses catalisadores de paládio. O que acontece é que ainda há, então, mesmo que você popule esses cobres, não está exatamente correto. Por exemplo, se você tem um espaçamento de cinco microns ou dez microns, mas seu recurso, o paládio está ligeiramente sangrando para fora do seu recurso. Então, paládio, paládio e o cobre também estão ligeiramente sangrando porque o paládio sangrou para fora da área definida desses recursos condutores, que é o cobre. Então, quando você tem um processo subtrativo por causa do laser, é uma remoção clara e cortada de cobre e paládio por baixo, certo? No entanto, este é um processo aditivo baseado em química. Você tem essa área sangrada para fora do próprio recurso.

Estou entrando um pouco na técnica, mas é importante para um ouvinte entender que quando o problema surge, quando você está tentando fazer niquelagem, ele procurará por esse cobre e irá cobrir tudo. Então, essa área que sangrou também será coberta, o que é quase como uma sobreposição. Você não quer cobertura nessas áreas, mas o níquel não entende se deve cobrir o recurso real ou a área que sangrou? Ambos são cobre idêntico, então, onde quer que veja cobre, ele vai cobrir, mas quando você realmente acaba vendo sob esses microscópios altamente ampliados, é só quando você vê a olho nu, parece tudo perfeito. Mas quando você vê essas lentes de ampliação, você vê esses chamados níquel sendo coberto em uma área também sangrada. Agora, e se suas características estiverem tão próximas uma da outra que a área sangrada de uma característica e outra característica quase se fundem ou se comunicam.

Então, você quase tem um problema de ponteamento. Algumas dessas. Então, a niquelagem se torna extremamente difícil quando você tem tamanhos de características em 20 mícrons ou sub 20 mícrons 10, 10 ou cinco, 10 ou cinco cinco é até mesmo uma tecnologia de substrato com a qual trabalhamos recentemente com alguns dos clientes, eles estão realmente se movendo em direção a cinco cinco, o que é algo para daqui a alguns anos para a maioria da fabricação em massa. Mas as pessoas já começaram a olhar para isso. Então, quando você tem essas características, mesmo cinco mícrons, você não pode vê-las em um microscópio regular. Você realmente tem que colocar sob o microscópio eletrônico de varredura de algum tipo. Então, quando você entra nesse reino de uma característica tão minúscula, entender o que sua química está fazendo e quais são essas armadilhas. Então, eu posso ter me desviado e começado a dar muitas informações, mas espero que eu estivesse fazendo sentido.

Zach Peterson: Sim, apenas para talvez resumir brevemente alguns dos problemas aqui que surgem na UHDI, você está trazendo um problema de espaçamento de linhas onde você pode ter cobertura excessiva ou sobreposição e então há também o problema de polaridade. Obviamente não é tanto um problema quando você tem PGAs de passo largo, mas uma vez que você começa a ir para PGAs de passo muito fino onde você tem alta densidade, alta contagem de IO ou talvez seja baixa contagem de IO, mas tudo é muito denso, uma espécie de corolário para o problema de cobertura. E então eu acho que pode haver um terceiro problema aqui, que você não mencionou, mas é talvez do ponto de vista de SI, que é, oh sim, dependendo do material de cobertura que você usa quando você tem trilhas muito finas, você tem muito mais efeito pelicular e há mais efeito pelicular na cobertura. Então agora você tem um problema de perda, especialmente quando você está usando níquel

Kunal Shah: Placas. Sim, absolutamente. Então, acho que obrigado por trazer isso à tona. Eu estava indo para esse ponto sobre o que acontece quando você tem níquel, que é um condutor. Então, vou dar um pouco de contexto técnico sobre por que o níquel é tão prejudicial para a integridade do sinal é porque quando você tem cobre, que é um dos melhores condutores que temos, e é por isso que um dos motivos pelo qual ele é usado de forma prevalente em toda a indústria de placas de circuito impresso e eletrônicos semicondutores. Mas então, quando você aplica níquel, geralmente o sinal passa pela camada superior do seu condutor. Então, quando você aplica o que quer que seja a camada superior e então isso tem um efeito de pele. Então, sua camada superior é, digamos, de ouro, mas o ouro tem apenas 15 nanômetros. Sua profundidade de pele é de cerca de um par de micrômetros. Dependendo da sua faixa de frequência, a maior parte do seu sinal passa pelo níquel.

Agora, e se a condutividade do níquel for um quarto da condutividade do cobre? Então, pense sobre o que acontecerá com esse sinal. Ele é significativamente mais lento por esse exato motivo. Isso na verdade se torna ainda pior quando você tem UHDI, então estou falando sobre essas PCBs padrão onde tudo é codificado, mas e se as coisas começarem a se aproximar uma das outras? Então, o níquel, além de ter uma baixa condutividade, é um material magnético. Então, ele realmente começa a criar uma interferência magnética também porque esses recursos estão tão próximos uns dos outros, um campo magnético de um recurso vai meio que se sobrepor a um campo magnético de outro recurso. Então, você tem uma interferência magnética, basicamente uma interferência magnética também está sendo criada que também é prejudicial para a integridade do sinal. Então, algo que é completamente arruinar o desempenho do designer quando eles estão projetando no computador. E então, quando você está realmente fabricando com o acabamento superficial, todos esses efeitos vão realmente prejudicar o desempenho da integridade do sinal que você realmente projetou para.

Zach Peterson: E então, em relação ao problema de sobreposição, apenas por um momento, certo, quero dizer, se você estiver em uma largura de banda alta o suficiente, você vai notar o desvio de impedância ao longo dessa linha. Mas uma coisa que estou me perguntando é, existe uma compensação de sobreposição que é realizada na fabricação? Porque se você pensar com a fabricação subtrativa padrão, fazemos uma compensação de gravação para levar em conta a aparência trapezoidal dos traços reais quando eles são realmente impressos. Estou me perguntando se existe uma compensação de sobreposição que é aplicada também?

Kunal Shah: Então, muitas dessas coisas são, quero dizer, você sempre pode projetar para compensação, mas então as coisas se tornam tão difíceis porque algumas dessas sobreposições são de menos de um micron ou um micron e meio e um par de microns. É esse pequeno nível. Mas quando estou falando nos cenários em que você está literalmente com um espaçamento de linha de cinco microns. Então, um e meio par de microns de um lado e outro um e meio par de microns de sobreposição do outro lado, há uma chance de que as coisas possam sair do controle e ter um problema de ponteamento e algo que a sobreposição pode realmente, então você pode projetar e ter uma maneira muito precisa de como você coloca tinta de paládio ou camada de paládio por baixo. Mas novamente, essas coisas que você está falando sobre gerenciar um nível de precisão de camada de um par de microns, o que é extremamente, extremamente difícil. Então sim, tivemos clientes, especialmente usando processos de msap, reclamando e compartilhando alguns desses problemas quando tentam banhar níquel, tentam fazer compensação, mas novamente, a tecnologia ainda está evoluindo de 20 microns para 10 microns. Eles estão tentando brincar com isso, mas está ficando difícil à medida que avançamos para tamanhos de recursos menores e menores.

Zach Peterson: Então, quais são algumas das soluções aqui para lidar com isso? Quero dizer, há um grande impulso para ir para larguras de linha menores, tamanhos de trilhas menores. Estamos sempre tentando encaixar mais coisas em uma área menor e acho que a embalagem é uma coisa que vai continuar a impulsionar essa tendência, especialmente à medida que os chips começam a ser construídos em 3D. Então agora você tem ainda mais coisas que precisa embalar em uma área menor. Então, quais são algumas das soluções para isso? Porque parece que em algum momento a solução antiga no mundo tradicional da fabricação de apenas espaçar um pouco mais as suas coisas começa a não ser mais viável.

Kunal Shah: Absolutamente. Então, Zach, acho que você levantou alguns pontos e eu vou chegar à solução, mas você levantou um bom ponto onde, como você mencionou, à medida que estamos tentando ir para designs mais e mais densos e os recursos muito menores e mais densos, e estamos realmente avançando. Então, estamos avançando, como você mencionou, de placas de circuito impresso para quase como um substrato, quase entrando no mundo da embalagem. Então, o que estamos vendo é uma sobreposição da fabricação de embalagens de semicondutores e placas de circuito impresso onde muitas empresas na América começaram e têm planos de começar a fazer fabricação tipo substrato e ter essas capacidades de UHDI disponíveis, voltando a uma solução de acabamento de superfície que quais são as soluções para a tecnologia convencional como falamos que é enig que estão disponíveis. Então, uma das coisas, então eu vou entrar na explicação do que é o fundo do enig, por que até usamos enig, certo?

TRANSLATE:

Então, a principal razão pela qual estamos usando ENIG é o ouro. A camada de ouro é nobre, ou seja, não realiza nenhuma reação química com qualquer elemento. É por isso que é considerado nobre. Por isso, você tem uma camada final de ouro e isso lhe dá, é por isso que a vida útil é de 12 a 24 meses por causa da camada de ouro. Além disso, o ouro proporciona uma superfície extremamente plana com uma rugosidade superficial muito baixa. Então, esse é o segundo benefício, que é extremamente benéfico, especialmente em aplicações AUHDI. Mas então, você não pode aplicar ouro diretamente sobre o cobre porque o que acontece é que o cobre começará a difundir através do ouro, já que não há como o cobre ser parado, e então o cobre virá para a superfície do ouro e isso compromete o condutor como um todo. E é por isso que a OLA é usada como uma camada de barreira, e é por isso que o EIG se tornou tão popular, porque eles colocam uma camada de 2, 3, 3 a seis mícrons de níquel e depois aplicam ouro.

Agora, como discutimos que ter níquel é tão prejudicial do ponto de vista da integridade do sinal de superfície e também do ponto de vista da galvanização e sobre galvanização e até mesmo gerenciar a galvanização UHDI de níquel sobre essas estruturas é extremamente difícil. Então, qual é a solução? A solução é que a Lilo três inovou um dos produtos chamado camada de barreira, que não é uma camada de barreira baseada em níquel. É um tratamento de solução orgânica que na verdade não está adicionando uma camada sobre o cobre, mas na verdade está atacando a camada de cobre no topo. Então, o que eu estava sugerindo é que por que o níquel é usado? Porque o níquel é usado como uma camada de barreira, o cobre é impedido de se difundir do níquel para o ouro. O tratamento de camada de barreira da Lilo é na verdade um tratamento realizado em cima do cobre que faz exatamente a mesma coisa sem a necessidade de uma camada de níquel. Isso é na verdade muito, muito benéfico porque você não está adicionando uma camada. O processo de galvanização é extremamente, extremamente estável e você não tem que ter esse problema de sobre galvanização e assim por diante. Ele na verdade só trata a camada de cobre onde ela é definida.

A melhor parte é que não compromete a condutividade do cobre. Então, praticamente você está obtendo e quando você tem apenas 15 nanômetros de ouro após o tratamento ser conduzido em cima do cobre, basicamente você está obtendo todos os benefícios do ENIG sem a necessidade do ENIG porque a camada de barreira está agindo como um níquel para fornecer essa barreira para a difusão do cobre. Mas, além disso, os benefícios são a integridade do sinal tão boa quanto a de um melhor condutor, que é o cobre, porque você tem apenas 15 nanômetros, mas sua profundidade de pele é de cerca de dois a três mícrons. Então, a maior parte do seu sinal passa pelo cobre, que é o ideal que você deseja. E então, não há problemas de galvanização ou sobre galvanização com a camada de barreira e o ouro. Então, esses são alguns dos benefícios porque você não está usando níquel, mas esse tratamento de solução baseado em orgânicos está na verdade fornecendo essa camada de barreira, mas dando todos os benefícios que como o níquel está jogando efeitos prejudiciais.

Zach Peterson: Então, alguém já investigou algumas das outras opções de revestimento para UHDI, como prata ou OSP? Eu menciono a prata porque é uma área na qual eu tenho um pouco de experiência, que é quando você tem uma seção digital e uma seção de RF de alta frequência na mesma placa. E com RF, uma das opções mais recorridas é geralmente a prata, porque estamos tentando reduzir a perda de inserção que viria de algo como enig, mas talvez queiramos um pouco mais de vida útil do que algo como OSP.

Kunal Shah: Com certeza. Então, ponto maravilhoso. Quero dizer, a prata emergente tem sido uma opção de acabamento superficial ou de revestimento para qualquer coisa de RF ou de alta frequência porque a prata na verdade tem uma condutividade ainda maior que o cobre. Então, isso na verdade te dá a melhor integridade de sinal possível, o melhor que você pode realmente conseguir com a prata. O problema com a prata emergente é a confiabilidade ambiental geral. Então, por exemplo, se seu acabamento superficial ou uma parte do seu acabamento superficial é deixado para trás na montagem, se qualquer um dos pads ou qualquer um deles, então mesmo que seu pad seja, digamos por exemplo deste tamanho, eu farei alguns gestos com as mãos. Seu pad é deste tamanho e seu componente deste tamanho, há um acabamento superficial exposto deixado para trás, leve ou de poucos microns. A prata na verdade tem a tendência de criar ou fazer reação química com o enxofre e formar algo chamado sulfeto de prata e eles na verdade começam a formar dendritos.

Então, dentro de um ano ou dois anos no ambiente ao ar livre, este dendrito começará a formar e a crescer e então pode realmente criar exatamente a ponte, um dendrito de outro pad e dendrito deste pad se fundirão e criarão um problema de ponte. Então, você começará a ter um problema de mau funcionamento por causa desses dendritos. Então, esses problemas de corrosão ambiental com o S é algo que se deve ter em mente e é por isso que eu acho que é uma ótima discussão. Nós tivemos essa discussão da última vez que quando falamos com um designer e a empresa de materiais e o material de fabricação que são usados para o PCB e a montagem, é importante uma colaboração porque não saber como e onde vai ser usado na aplicação final, isso realmente pode ser uma situação complicada porque você está projetando por um motivo, mas então quando é aplicado todos os fatores que se deve prestar atenção que oh, onde vai ser usado?

Quais são as condições ambientais? Por exemplo, quando você está usando em algum lugar na Ásia ou algumas partes da Europa, as condições ambientais, os níveis desses gases incluindo enxofre são muito mais altos do que outras partes do mundo. Então, entender todas essas questões e então a temperatura e o viés de umidade também com a prata podem realmente levar ao crescimento desses dendritos até mais rápido. Então, entender esses problemas de corrosão e é por isso que um acabamento superficial baseado em ouro ainda é prevalente claro como você mencionou, enig tem sido prevalente, mas quando você chega a RF as pessoas são como, oh, apenas faça prata imersiva. Mas você também tem que entender algumas das preocupações de confiabilidade com a prata imersiva que ela traz.

Zach Peterson: Sim, e todas as vezes que usei prata, nunca foi em aplicação A-U-H-D-I, foi em aplicações onde você tem BGAs, mas certamente não linhas e espaçamentos sub um mil, vamos dizer. Quando você chega a esse nível, eu realmente posso ver dendritos sendo um problema. Acho que para a maioria das pessoas que usam prata, elas não estão operando nesse nível e, portanto, podem nem saber sobre um problema de dendritos. A principal preocupação que vejo sendo levantada sobre a prata é apenas a corrosão com o escurecimento.

Kunal Shah: Sim. Então isso é algo no momento da montagem. Então, eu acho que é muito, muito crítico porque é referido como uma vida útil de seis meses, mas quando você está na faixa de quatro ou cinco meses, você começa a ver o escurecimento da prata e isso realmente afeta seu processo de montagem. Então, isso é uma espécie de problema em estágio inicial com o escurecimento. E então o dendrito é uma espécie de problema após a montagem e em estágio de aplicação com dendritos. Então, de ambas as perspectivas, corrosão antes da montagem e corrosão e dendrito na aplicação após a montagem é algo que se deve ter em mente em termos de prata por imersão, e é por isso que sempre preferimos, nós como fornecedor de produtos químicos, mas sempre que temos que recomendar para essas aplicações de alta confiabilidade, quando digo aplicações de alta confiabilidade, especialmente agora indo para UHDI porque quando os dendritos se tornam um problema ainda maior, acabamentos superficiais à base de ouro são algo que recomendamos porque uma das razões é exatamente porque não há dendritos, o ouro permanecerá como está.

Então, você também mencionou OSP, então vou falar sobre OSP também. É exatamente isso. A vida útil do OSP é de apenas cerca de três meses, é o que é classificado. E a segunda coisa com OSP e prata por imersão, ambos do escurecimento da prata por imersão, mas até mesmo de uma perspectiva de montagem, quantos ciclos de refusão você terá que incorrer com OSP, é uma camada polimérica em cima do cobre. Então, quando você coloca 265 graus Celsius em uma montagem de primeiro ou segundo fluxo, o OSP mais ou menos evapora ou se decompõe, como você quiser chamar, mas fica comprometido, é o que estou dizendo. Então, o cobre por baixo está sendo exposto a alta temperatura e pode e provavelmente vai oxidar. Então, quando você vai para o terceiro ou quarto ciclo de refusão, sua superfície já está comprometida e você espera que ela molhe e execute a operação de montagem nessas superfícies comprometidas.

Sim, a probabilidade de falhas pode ser alta. Então, OSP tem esse problema de quantos ciclos de refusão você pode executar, até mesmo a prata por imersão, ela fica escurecida e talvez após o segundo ou terceiro refusão, ela pode não te dar um desempenho semelhante com prata por imersão como você estava obtendo no primeiro refusão. Então, esses são alguns dos problemas com OSP e prata por imersão também, um outro aspecto que também se deve entender com OSP porque estamos trabalhando com um dos clientes e o requisito deles é, ei, os pads têm que ser condutores. Então, acabamento superficial não é uma área onde eles têm que ser montados na superfície. Há muitas outras aplicações, muitas áreas onde o acabamento superficial permanece como um condutor exposto na placa de circuito impresso por qualquer aplicação e razões. Mas se você tem OSP, o pad se torna não condutivo porque é uma camada polimérica em cima do seu PCB. Então, isso é algo que você também tem que ter em mente com relação ao OSP.

Zach Peterson: Sim, eu entendo. Acho que o número de passagens de refusão é definitivamente algo que os designers não pensam muito, porque eles não estão olhando do ponto de vista da montagem. Eles não sabem como vão planejar isso. Eu realmente acho que muitos designers simplesmente clicam no botão de estanho chumbo, ou não o de ESTANHO chumbo, mas no botão de imersão em estanho no formulário de cotação online ou eles clicam no botão de email e simplesmente dizem, sim, vamos nessa.

Kunal Shah: E eu não sei, talvez eu possa fazer este comentário, eles clicam em um botão, eu não sei do ponto de vista de um designer ou ao fazer um pedido em uma Fábrica de PCBs, o que for mais barato, certo? Então, vamos escolher o que for mais barato porque hoje em dia tudo é aplicação online onde você está preenchendo todos os formulários com as opções de arrastar para baixo e qual for o mais barato. Vamos escolher esse. Mas sim, quero dizer, algumas das coisas são sim, é preciso conhecer as passagens de refusão como você mencionou. Segundo é o custo, mas você tem que ser muito judicioso com o custo porque existem outros acabamentos superficiais que eu posso mencionar como PIC, se você estiver ciente, porque muitas vezes com a aplicação de maior confiabilidade, uma camada de paládio é colocada entre o níquel e o ouro. E um dos motivos é a corrosão histórica da almofada de solda com ENIG entre a camada de níquel e ouro nessa interface.

E para prevenir isso, a camada de paládio foi introduzida, e é por isso que EICK é o que é chamado de eletrodos, imersão em ouro de paládio é a forma completa disso. Agora o custo será ainda extremamente mais alto, exponencialmente mais alto é porque a camada de paládio, por causa do metal precioso como o paládio, que é 1,5 vezes o custo do ouro. Então você não está adicionando o custo do ouro, mas em cima disso você está adicionando o custo do paládio mas não necessariamente você obtém toda a confiabilidade com EICK. Há problemas com a integridade do sinal que são problemas com alguma da confiabilidade dependendo da espessura da camada de paládio e assim por diante. Então não é que você pague o dinheiro mais alto, você obtém o melhor produto e não é que se eu selecionar o mais barato eu vou me safar. Então é preciso entender os prós e contras de cada aspecto e gastar sabiamente para obter o desempenho ótimo que se deve obter, especialmente entendendo onde vai ser aplicado, quem é seu cliente, e assim por diante.

Zach Peterson: Sim, você usou um termo que eu acho que é frequentemente mal entendido, que é melhor produto, certo? Melhor sempre vem com um grande asterisco porque quando você olha do ponto de vista do ENIG, melhor realmente significa o que tem maior confiabilidade, enquanto você olha do ponto de vista da prata, melhor significa integridade do sinal e não necessariamente confiabilidade. Então, eu acho que melhor realmente exige alguma consideração aqui. E então também acho que à medida que entramos em UHDI, estamos empurrando cada vez mais para a faixa de frequência mais alta. Então, abaixo de, digamos, um gigahertz, você provavelmente não vai notar a diferença de perda entre ENIG e estanho. Você só se preocupa com a confiabilidade. Mas uma vez que você entra na faixa de muitos gigahertz, agora você definitivamente percebe

Kunal Shah: Absolutamente Zach, então você trouxe um ponto incrível porque mesmo não sendo um gig, mesmo até cinco a 10 gigahertz, você pode não ver um efeito prejudicial maior entre prata emergente ou quaisquer outros acabamentos superficiais. Eles seriam todos, do ponto de vista de acabamento superficial, iguais em termos de quanto de perda você está obtendo. No entanto, à medida que você entra de 10 gigahertz para 25 gigahertz, é aí que está a alta faixa do 5G. Os 77 gigahertz são a frequência automotiva onde essas são as frequências típicas na aplicação automotiva. E então alguns dos RF são de cem mais gigahertz. Então, exatamente o que você mencionou, quando você entra em 10 mais gigahertz, você realmente começará a ver os efeitos de se você colocar enig versus se você colocar prata emergente. E é aí que você tem que perceber que, ei, pela confiabilidade, devo ir de enig?

Mas mesmo existem preocupações do lado da confiabilidade com enig, isso é uma história diferente completamente, mas ainda é mais confiável do ponto de vista de uma camada de ouro e perspectiva de corrosão ambiental porque, no final do dia, é uma camada externa de ouro, certo? Mas quando você coloca prata emergente com alta frequência, então a confiabilidade é uma grande preocupação do ponto de vista da corrosão ambiental. Então essas são as coisas que alguém tem que entender. E exatamente isso é quando nossa solução, vou discutir em termos de você estar removendo o níquel, você está colocando esse tratamento de camada barreira, então ele te dá o desempenho do níquel em termos de camada barreira para aqueles átomos de cobre, mas ele te dá uma camada externa de ouro. Então você obtém a melhor proteção contra corrosão ambiental do ponto de vista da confiabilidade como você mencionou. Mas do ponto de vista da integridade do sinal, é muito semelhante ao desempenho da prata emergente porque seu sinal está passando por ouro e a maior parte dele está passando por cobre. Então, nessa perspectiva, sua integridade de sinal é tão boa quanto pode ser comparável à prata. Mas a confiabilidade é sempre boa porque você tem camada externa de cobre e ela é protegida por tratamento de camada barreira subjacente.

Zach Peterson: Então, como alguém que é muito mais especialista em revestimentos do que eu, tenho certeza de que você fez muitas pesquisas na literatura científica e provavelmente encontrou todas as formas de pessoas tentarem superar esse problema e eliminar o níquel e ainda garantir que temos um revestimento superficial altamente confiável. Você seguiu uma direção, que é usar a passivação para criar uma camada barreira. Quais são algumas das outras abordagens que talvez não tenham dado certo ou que outros estão tentando trabalhar para nos ajudar a chegar a esse próximo nível com UHDI?

Kunal Shah: Sim, absolutamente, Zach. Então, as pessoas realmente tentaram isso. Esta direção não é completamente nova, exatamente o que você mencionou. Nós seguimos este caminho, mas ele já foi explorado anteriormente. Então, existem duas ou três maneiras, ou principalmente duas maneiras que as pessoas exploraram: uma é algo chamado DIG, que é ouro de imersão direta. O que eles fazem é, lembre-se no início da nossa conversa eu disse que você não pode colocar ouro de imersão em uma camada tão fina porque, se você não tem níquel, o cobre vai difundir para a parte superior da camada de ouro, a superfície superior da camada de ouro, porque é apenas 15 nanômetros. Mas o ouro de imersão direta realmente reveste até 150, 200 nanômetros. Então, a ideia é que mesmo que ele difunda, esperamos que para 200 nanômetros ele não vá até o fim. E então, nossa aplicação em termos de montagem ou nossa aplicação não é como se levasse, em termos de uma aplicação, se você fizer uma simulação ou em um cenário real, que se o cobre levar cinco anos para sair para o ouro de 200 nanômetros, isso é bom o suficiente porque precisamos de confiabilidade apenas por dois, três ou quatro anos.

Então, estaremos bem. Vamos colocar 200 nanômetros, 250 nanômetros de ouro. Então, essa é uma abordagem que as pessoas tomaram. A segunda abordagem que as pessoas tomaram é, em vez de usar NICO como camada de barreira, vamos usar paládio como camada de barreira como E pig, mas não colocar níquel, colocar eletrodos de paládio diretamente em cima do cobre e então, ou diretamente ou eles colocam algum tipo de camada semente de ouro, mas principalmente colocam eletrodos, paládio, e então colocam ouro de imersão. Então, eles chamam esse processo de EEG ou eag. Agora, voltando ao DIG, há algo que gostaria de mencionar é que com o DIG, em vez de 15 nanômetros, você está colocando 200 ou 215 nanômetros de ouro. Então, seu custo de revestimento quase automaticamente se torna quatro ou cinco vezes maior. Então, esse é um grande, grande inconveniente quando você faz a fabricação em massa para seus produtos. Mas a segunda coisa é também quando você tem uma quantidade tão alta de ouro ou camada de ouro com um micro BGA, quando você está tentando fazer uma aplicação de solda, tanto ouro pode e pode causar, não estou dizendo que é o caso para todos os cenários, mas pode causar em áreas tão pequenas, tanto ouro espesso será dissolvido na solda pode causar fragilidade por ouro.

Então, sua solda pode estar sujeita a uma falha frágil de algum tipo porque muito ouro nessa interface e tudo se dissolve no momento da montagem. Então, há uma preocupação de confiabilidade com o DIG, mas também o maior é a preocupação com o custo. Agora, vamos falar sobre EEG, eletrodos de paládio imersão em ouro como mencionei, isso também adiciona seu custo a outro nível porque a camada de paládio, como mencionei, custa 1,5 vezes o custo do ouro. Então, você está substituindo níquel por um metal precioso ainda mais caro em comparação com o ouro. Então, isso torna sua montagem ainda mais cara. Isso é um. E segundo é que mesmo o paládio tem uma preocupação de integridade de sinal. Então, se você está removendo níquel, ele definitivamente se comporta melhor do que níquel, o paládio é, mas não é o ideal como ouro, cobre ou prata. Então, você ainda tem preocupação com a integridade do sinal, especialmente se você está indo para frequências mais altas em 20, 30, 50, 70 gigahertz.

Portanto, nesses cenários, não é a substituição ideal em termos de integridade de sinal porque o desempenho não é tão bom quanto mencionei, como o ouro, o cobre ou a prata, ainda assim, o custo é exorbitante porque você está substituindo níquel por um metal precioso ainda mais caro que o ouro. Então, sim, essas são algumas das alternativas que existem. E, novamente, voltando à alternativa em termos de livre de níquel, é ou você vai completamente livre de ouro, que é A OSP e prata emergente, mas falamos sobre algumas das suas desvantagens dessa perspectiva no lado da confiabilidade. Então, sim,

Zach Peterson: Então, claro, sendo você presidente da Lilo Tree, tenho que perguntar quanto de uma resposta positiva você viu para a sua solução versus algumas dessas outras soluções que você mencionou? Entendo que DIG é superproibitivo em termos de custo, a menos que você esteja em um volume baixo épico, provavelmente também não tão proibitivo em termos de custo, mas ainda assim proibitivo. Então, parece que talvez uma das vantagens da Lilo Tree seja do ponto de vista do custo.

Kunal Shah: Sim, então, na verdade, algumas vantagens que eu vou mencionar é com todos os benefícios da facilidade de placa e para USDI com integridade de sinal que falamos, mas o custo é a solução livre de níquel da OT três é na verdade 20 a 25% mais barata que enig. Então, isso realmente nos torna uma proposta muito, muito atraente do ponto de vista de custo porque é 20 a 25% mais barato que enig. E o segundo benefício é o banho de ouro típico acontece com a molécula ou química de fonte de ouro baseada em cianeto, seja lá como você chama. Então, é uma solução baseada em cianeto. Nossa solução de banho de ouro é completamente livre de cianeto. É mais estável e na verdade é mais barato operar do que um ouro baseado em cianeto. Do ponto de vista livre de níquel, acho que somos, chamamos isso de escolhido onde quem quer fazer livre de níquel, sempre usa ou opta pelo processo da Lilo três em comparação com qualquer outra opção livre de níquel por aí.

Contudo, também estamos, quero dizer, ampliando o escopo, há algumas das casas de fabricação com as quais estamos conversando e estamos na discussão onde eles estão considerando até mesmo substituir enig por placas padrão não necessariamente UHDI, não necessariamente a aplicação de alta frequência, até mesmo uma placa padrão com uma aplicação de baixa frequência e não necessariamente UHDI estão pensando que, ei, por que estamos usando níquel ou enig padrão, que é ainda mais caro em primeiro lugar e tem preocupações de confiabilidade na interface de níquel e ouro como mencionei, o pad preto. E então também a terceira coisa, ficando um pouco técnico, é sua junta de solda é um intermetálico de estanho níquel versus a opção livre de níquel você realmente obtém cobre estanho, que é muito mais forte e se a opção mais barata livre de níquel fornece melhor confiabilidade e se é sustentável, que é livre de cianeto, por que deveríamos até usar o Enoch tradicional em primeiro lugar? Então, é aí que estamos até agora. Definitivamente, voltando à sua pergunta para responder por uma integridade de sinal e aplicação USD, definitivamente a opção de seleção premier livre de níquel da Lilo três, mas também estamos sendo considerados como uma solução de substituição tradicional de enig também para nossas placas tradicionais de baixa frequência não UHDI também.

Zach Peterson: Bem, isso foi extremamente informativo. Estamos quase sem tempo, mas quero agradecer muito porque sempre sinto que aprendo algo novo sempre que conversamos. Então, muito obrigado por participar do podcast.

Kunal Shah: Obrigado, Zach, foi ótimo conversar com você, com certeza, como

Zach Peterson: Sempre, e para todos que estão ouvindo lá fora, certifiquem-se de ir até o Peoria Sports Complex em Peoria, Arizona. Se você acontecer de estar em Peoria, Arizona no dia 26 de março de 2024 para o Simpósio de Interconexão de Ultra Alta Densidade, patrocinado ou realizado pela SMTA, você verá Kunal Shaw no simpósio falando sobre tudo o que discutimos aqui hoje. Para todos que estão ouvindo ou assistindo no YouTube, certifiquem-se de clicar no botão de inscrever-se e no botão de curtir. Vocês poderão acompanhar todos os nossos episódios do podcast e tutoriais à medida que forem lançados. E, por último, mas não menos importante, não parem de aprender, mantenham-se no caminho certo e nos veremos na próxima. Obrigado a todos.