Миниатюризация гибких схем и биосовместимость с использованием технологий SAP

Гибкие схемы существуют уже десятилетиями и являются одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка печатных плат.  Предполагаю, что на данный момент большинство опытных дизайнеров печатных плат знают о преимуществах использования технологии гибких схем:

• Решение проблемы упаковки
• Сокращение необходимого пространства и веса
• Снижение затрат на сборку
• Облегчение динамического изгиба
• Управление теплом 
• Улучшение эстетики продукта
• Биосовместимость 
• Повышение надежности и снижение вероятности ошибок оператора

 
Как продвинуть эти преимущества еще дальше:

Сегодня я хочу поговорить о еще одном инструменте в арсенале, который позволяет дизайнерам печатных плат продвигать эти преимущества еще дальше.  Я написал несколько блогов о полуаддитивных процессах в производстве ПП и о возможности теперь проводить трассировку и расстояние между дорожками в 25 микрон (1 мил) и меньше.  (Я включу несколько ссылок в конце этого блога).  Теперь давайте применим эти преимущества специально к дизайну гибких схем.

Давайте немного отступим и рассмотрим гибкие ламинаты.  Производители обычно покупают гибкий ламинат, который состоит из слоя меди, полученной методом прокатки или электроосаждения, наложенного на одну или обе стороны диэлектрика.  Наиболее распространенными диэлектриками являются полиимид, ЖКП и полиэстер.  Полиимид и ЖКП часто выбирают для медицинских приложений.  

Затем производители печатных плат удаляют ненужную медь, формируя желаемый узор цепи.  Это сильно упрощенное объяснение, и я представляю, что мои друзья-производители печатных плат скажут мне об этом!  По правде говоря, работа с гибкими материалами намного сложнее, чем с жесткими.  Обработка тонкого слоя гибкого материала требует специализированных процессов и строгого контроля процессов.  В результате дизайнеры обычно ограничены размером следа и пространства в 75 микрон (3 мил), и в некоторых производствах даже размеры элементов в 75 микрон являются повышающим фактором стоимости.

Что если бы вы могли уменьшить этот предел размера элементов до 25 микрон или даже ниже?  

Сегодня производители имеют возможность использовать полуаддитивные процессы, и один из таких процессов, процесс A-SAP™, имеет конкретные преимущества для медицинского рынка. Процесс A-SAP™ также начинается с медно-покрытого ламината, но первым шагом является полное удаление меди. Затем наносится тонкий слой безэлектролитной меди, применяется и формируется фоторезист, затем следует электролитическое покрытие трасс, фоторезист удаляется, и безэлектролитная медь вытравливается, оставляя желаемый узор схемы. Значительным результатом этого процесса является то, что производители печатных плат теперь могут предоставлять гибкие схемы с размерами элементов 25 или даже 15 микрон в зависимости от их оборудования.

Этот процесс позволяет конструкторам печатных плат довести преимущества гибких схем еще дальше, особенно когда речь идет о сокращении пространства и веса, а также о биосовместимости.

Сокращение пространства и веса можно рассматривать по-разному. Первое, что приходит на ум, это уменьшение общего размера гибкой платы. Прокладка дорожек даже с 25-микронными линиями является значительным изменением по сравнению с 75 микронами, с которыми мы работаем сегодня, и может потенциально уменьшить плату до 1/3 её текущего размера. Конечно, нам также нужно учитывать сквозные отверстия и т.д., размер которых не уменьшится, но даже с учетом этого влияние значительно.

Второй момент, который стоит рассмотреть, это возможность сокращения количества слоев. В некоторых приложениях, вместо того чтобы основным фактором было уменьшение общего размера, возможность прокладки с использованием этих сверхвысокоплотных характеристик позволяет дизайнеру печатной платы сократить общее количество слоев, что может значительно снизить вес и увеличить гибкость дизайна.

Еще один способ использования этих размеров элементов - рассмотреть возможность добавления большего функционала в существующий размер. Есть много вариантов, которые стоит рассмотреть!

Переключая внимание на биосовместимость, после удаления медного ламината производитель печатных плат больше не ограничен использованием только меди в качестве проводника.  В качестве проводящего металла может быть использовано золото, платина или другие благородные металлы.  Преимущество этого заключается в гораздо более высокой биосовместимости, чем это было доступно ранее.  Полиимид и LCP являются отличными выборами для биосовместимости и регулярно используются по этой причине в медицинских и носимых приложениях.  Оба материала были протестированы с проводниками из золота и платины, и эта комбинация активно принимается медицинским рынком.

Эти новые техники изготовления меняют подход конструкторов печатных плат к решению сложных проектных задач. Если вы заинтересованы в изучении процессов SAP, пожалуйста, обратитесь к нескольким нашим предыдущим блогам. Мы рассмотрели основы обработки SAP, и недавно изучили некоторые из основных вопросов, связанных с компоновкой печатной платы; исследовали некоторые «правила проектирования» или «руководящие принципы проектирования», которые не меняются при проектировании с использованием этих сверхвысокоплотных размеров элементов; и изучили пространство дизайна вокруг возможности использования этих сверхвысокоплотных ширин дорожек цепи в областях выхода BGA и более широких дорожек в поле маршрутизации. Преимущество заключается в уменьшении количества слоев цепи, а озабоченность связана с поддержанием импеданса 50 Ом. Недавно Эрик Богатин опубликовал белую книгу, анализирующую именно это преимущество и озабоченность.