Усиленные преимущества: Гибкие платы с ультра-высокой плотностью проводников

Иногда 2 + 2 не равно 4, иногда сочетание двух технологий может усилить преимущества обеих до чего-то гораздо большего.  Сегодняшний блог будет освещать сочетание использования гибких материалов и сверхмалых размеров HDI-структур, в частности, трасс и промежутков, которые меньше 50 микрон, и на самом деле теперь производятся в Соединенных Штатах с трассами и промежутками 20 микрон, используя традиционное оборудование для изготовления печатных плат.

Каковы преимущества использования конструкции гибких плат?

• Решает проблему упаковки: Материал может быть согнут и сложен вокруг углов, обеспечивает соединение по 3 осям и не имеет отдельных частей.  Электронные компоненты и функциональные элементы могут быть размещены в оптимальной позиции внутри продукта, при этом гибкая плата может быть согнута, сложена и сформирована для создания соединений.  Вот где задействуется воображение!
• Уменьшение необходимого пространства и веса:  Гибкие схемы могут исключить громоздкие провода и паяные соединения и, в зависимости от компонентов и структуры, сэкономить до 60% веса и пространства, значительно уменьшая размер упаковки.  Материалы для гибких схем также обеспечивают более низкий профиль по сравнению с традиционными решениями на основе жестких плат.
• Биосовместимость:  Материалы на основе полиимида являются отличным выбором для биосовместимости и регулярно используются по этой причине в медицинских и носимых устройствах.  Продвинутые технологии также могут заменить медные проводники на золотые, предоставляя полностью биосовместимый вариант.
• Снижение затрат на сборку:  Замена громоздких проводов и кабелей уменьшает или исключает необходимость в проводке.  Это снижает не только затраты на сборочный труд, но и стоимость провода, стоимость оформления множества заказов на покупку, приемку и инспекцию, а также комплектацию. 
• Обеспечивает динамическое гибкое использование:  Гибкие схемы, при правильном проектировании, могут выдерживать миллионы изгибов. Дисководы являются обычным примером с 10-ми – 100-ми миллионами циклов изгиба.  Еще один хороший пример – петли на наших ноутбуках.  Эти изгибы выдержат 10-ки тысяч изгибов за время службы наших компьютеров.
• Управление теплом:  Материалы из полиимида способны выдерживать высокие температуры, и тонкий полиимид рассеивает тепло гораздо лучше, чем более толстые материалы с меньшей теплопроводностью. 

Каковы преимущества Ultra-HDI?

Во-первых, поскольку это относительно новый термин, определение Ultra-HDI, согласно недавно созданной рабочей группе IPC, включает в себя один или несколько следующих параметров:

• Ширина линии менее 50 микрон
• Расстояние между линиями менее 50 микрон
• Толщина диэлектрика менее 50 микрон
• Диаметр микровиас менее 75 микрон

В настоящее время Ultra-HDI предлагается производителями печатных плат с шириной трасс и расстоянием между ними до 20 микрон, и ожидается, что в этом году станет доступно значение в 12,5 микрона.  

Даже если мы не будем стремиться к пределу в 12,5 микрона, использование трасс и пространства в 25 микрон имеет несколько преимуществ:

• Значительное снижение размера и веса по сравнению с современными технологиями.
• Уменьшение количества слоев, микровиас и циклов ламинирования – для повышения надежности.
• Плотное расположение и контроль импеданса (< 5%) для всех ширин линий, начиная от 15 микрон и выше
• Соотношение сторон больше 1:1 для металлических дорожек – для улучшения целостности сигнала
• RF-производительность лучше, чем у традиционных процессов вычитания при травлении.
• Снижение затрат - особенно для сложных, высокопроизводительных плат.

2 + 2 не ВСЕГДА равно 4

Рассматривая даже только первые два-три преимущества каждой технологии, можно увидеть перекрывающиеся преимущества. Гибкие материалы помогают решить проблему упаковки и ЗНАЧИТЕЛЬНО сократить размер и вес.Технология ультра-ВГДИ имеет аналогичные преимущества. Переход от 75-микронной дорожки к 25-микронной позволяет конструктору печатной платы либо значительно уменьшить общий размер гибкой печатной платы, либо сократить количество слоев маршрутизации, необходимых для соединений.

Я не думаю, что это требует большого воображения, чтобы представить значительные преимущества по размеру и весу при использовании как гибких материалов, так и размеров функций ультра-ВГДИ, заменяя традиционные жесткие материалы на дорожки и пространства, созданные с помощью технологии вычитания при травлении.

Бонус:  Если для создания функций Ultra-HDI выбран процесс A-SAP™, этот процесс выполняется путем удаления всей меди и добавления металла обратно для создания узора проводников.  Материалы полиимида и LCP часто выбирают по причинам биосовместимости.  A-SAP™ может создавать узоры проводников с золотом и другими благородными металлами, полностью исключая из процесса медь и никель, что создает уникальное биосовместимое решение.

Эти техники ultra-HDI меняют подход конструкторов печатных плат к решению сложных проектных задач.  Если вас интересует дополнительная информация о процессах SAP, пожалуйста, ознакомьтесь с некоторыми нашими предыдущими блогами.  Мы рассмотрели основы обработки SAP, недавно изучили некоторые основные вопросы, связанные с структурой печатной платы и исследовали пространство дизайна вокруг возможности использования этих сверхвысокоплотных ширин дорожек в областях ухода BGA и более широких дорожек в поле маршрутизации. Преимущество заключается в уменьшении количества слоев схемы, а проблема - в поддержании импеданса 50 Ом. Эрик Богатин недавно опубликовал белую книгу, анализирующую именно это преимущество и проблему.

Пожалуйста, обращайтесь с вашими вопросами о технологии Ultra-HDI или гибких печатных плат!