Capacidades para PCB de Ultra-Alta Densidade

Os designers de placas de circuito impresso têm uma nova ferramenta empolgante para ajudar a resolver desafios complicados de roteamento. Fabricantes que atendem os mercados de baixo a médio volume, alta mistura, estão agora oferecendo tecnologia Ultra-HDI, fabricando camadas de circuito com processos semiaditivos. Isso oferece aos designers de PCB uma série de benefícios chave: a capacidade de rotear com traços e espaços de 25 microns com traços altamente precisos, a capacidade de usar tamanhos de recursos maiores com traços altamente precisos, melhorar as tolerâncias de impedância controlada e a capacidade de usar metais nobres como ouro ou platina como metal condutor para auxiliar na biocompatibilidade para aplicações médicas.

Recentemente, tive a oportunidade de me sentar com John Johnson, Diretor de Qualidade na American Standard Circuits (ASC). ASC é uma das primeiras licenciadas do processo Averatek’s A-SAP™. Esta é uma recapitulação das perguntas feitas e conselhos de especialistas para ajudar a guiar os designers de PCB à medida que começam a trabalhar com esta tecnologia.

Quais são suas capacidades para tamanhos de recursos ultra-altos hoje e quais avanços a ASC planeja para 2023?

Hoje temos a capacidade de produzir características de 25 mícrons (linhas de 1 mil e espaços) em uma placa de circuito multicamada para FR-4, construções híbridas, Flex e Rigid-Flex. Além da tecnologia padrão de linhas ultrafinas usando trilhas de cobre, podemos produzir trilhas para aplicações médicas exclusivamente de ouro, paládio e platina.

Em 2023, avançaremos ainda mais nossa tecnologia para construir características menores que 25 mícrons. Começando com circuitos na faixa de 15 a 25 mícrons, até o final de 2023, deveremos ser capazes de alcançar características de 10 mícrons.

Quais são as principais regras de design que um projetista de PCB deve ter em mente ao iniciar seu primeiro design com tamanhos de características ultrafinas?

Esta é uma ótima pergunta. Hoje, um designer tem muitas opções para usar em seus projetos, mas nem todas se adaptam ao mundo das Linhas Ultrafinas.

Quando um designer é forçado a usar microvias empilhadas, via em pad revestida e subconjuntos para rotear componentes BGA densos hoje, a capacidade de rotear com circuitos de 25 ou até 50 mícrons oferece ao designer várias vantagens a considerar. Tipicamente, o primeiro foco deve ser em usar a vantagem da largura de linha. Em seguida, olhar para reduzir o número de níveis de microvias mantendo o uso de um único nível, ou uso de vias escalonadas e finalmente usando estruturas empilhadas como último recurso. Ao fazer isso, a vantagem de confiabilidade de estruturas de via mais simples pode ser realizada.

Se houver um benefício em usar estruturas de via em pad, planeje não usar circuitos de Linha Ultra-Fina externamente. O processo para produzir estruturas de via do Tipo VII requer revestimento envolvente e múltiplas camadas de revestimento, o que não é propício para linhas Ultra-finas. Ainda pode ser feito, se necessário, mas aumentará significativamente os custos do design. Considere os benefícios do blindagem EMI com o uso de planos externamente.

Externamente, o acabamento final é uma preocupação se um espaço de 25 microns estiver envolvido. Se possível, use pads definidos por máscara de solda ou mantenha a tecnologia de linhas finas “sob a máscara”. Como exemplo, uma exigência de 200 microinches de níquel em um acabamento ENIG pode reduzir um espaço de 25 microns para 15 microns e potencialmente resultar em curto-circuito.

Quais tipos de aplicações foram os primeiros adotantes do processo A-SAP™?

Estas têm sido em roteamento de BGA’s apertados, simplificação de design, necessidades de RF e aplicações médicas. A biocompatibilidade é especialmente adequada para esta tecnologia.

Você tem um processo único atendendo à indústria médica, pode explicar o processo usando ouro e outros metais nobres para uma solução mais completamente biocompatível?

As necessidades de biocompatibilidade de componentes médicos são um fator único. Cobre e níquel não são biocompatíveis. Como pode uma placa de circuito normal funcionar sem trilhas de cobre? Acabamentos precisam de ouro na maioria dos casos. Mas o níquel é um metal base sobre o cobre para prevenir a migração do cobre.

O processo A-SAP™ não precisa de cobre para funcionar. Ele opera a partir de laminado base e constrói com Paládio e Ouro para formar circuitos. Outros metais nobres como Platina também podem ser empregados. Isso elimina o cobre e o níquel na construção. Dielétricos base também podem ser biocompatíveis, como filmes de poliimida e LCP.

A ASC também é líder em outras tecnologias. Quais capacidades fazem você se destacar na indústria de fabricação de PCB?

A ASC é uma fabricante diversificada de muitas soluções de interconexão. Placas com núcleo de metal e placas suportadas por metal, placas RF e híbridas RF usando núcleos de metal... ou não. Também construímos Multicamadas de Alta Densidade de até 40 camadas + usando subconjuntos, microvias e tecnologias de construção. Oferecemos partes flexíveis de alta densidade, tanto de dois lados quanto multicamadas. Construções tipo Bookbinder estão disponíveis. Finalmente, Rigid Flex é outra especialidade em uma variedade de materiais e construções.

Como os leitores podem entrar em contato com você com perguntas sobre como projetar da melhor forma para características de ultra-alta densidade?

Posso ser contatado em jjohnson@asc-i.com e nosso site é www.asc-i.com

Recursos adicionais:

Passamos pelos fundamentos do processamento SAP, recentemente examinamos algumas das principais questões relacionadas à empilhamento de placas de circuito impresso, exploramos algumas das “regras de design” ou “diretrizes de design” que não mudam ao projetar com esses tamanhos de recursos de ultra-alta densidade, e exploramos o espaço de design em torno da possibilidade de utilizar essas larguras de trilhas de circuito de ultra-alta densidade nas regiões de escape BGA e trilhas mais largas no campo de roteamento. O benefício é uma redução nas camadas do circuito e a preocupação é manter a impedância de 50 ohms. Eric Bogatin recentemente publicou um white paper analisando justamente esse benefício e preocupação.