Новые возможности трассировки с Ultra HDI

Дизайнеры печатных плат постоянно сталкиваются с задачей увеличения функциональности на меньшем пространстве при сохранении высокой производительности. То, что раньше использовалось только для изготовления подложек и корпусов интегральных схем, сегодня технология Ultra HDI (ультра высокоплотное соединение) применяется на уровне печатных плат, позволяя достигать очень высокой плотности трассировки. Но что именно делает Ultra HDI таким мощным, и как это повышает эффективность трассировки?

Больше соединений, меньше места

Новые компоненты увеличивают плотность трассировки до более высоких уровней, и традиционные простые стеки не могут за этим поспевать. Возможности изготовления Ultra HDI позволяют дизайнерам печатных плат размещать более мелкие элементы, с шириной трасс и расстоянием между ними всего 25/25 мкм. Это означает, что вы можете уместить больше трассировки на той же площади платы, что идеально подходит для приложений с ограниченным пространством, таких как мобильные устройства и носимая электроника.

Есть известная картинка из журнала Signal Integrity Journal (см. ниже), где множество трасс выведено из высокоплотного BGA. Это иллюстрирует размеры трасс и плотности трасс, которые можно достичь с помощью изготовления печатных плат Ultra-HDI. В традиционном подходе дизайнер печатных плат использовал бы распределение в виде собачьей кости или сквозные отверстия в площадках для трассировки от BGA к другим компонентам.

Если вы когда-либо мечтали о немного большем пространстве для работы, Ultra HDI предоставляет вам этот дополнительный запас воздуха. Даже использование дорожек и промежутков 50/50 мкм является значительным улучшением по сравнению с традиционными возможностями вычитания при травлении.

Это увеличение плотности маршрутизации особенно выгодно в приложениях, где ключевым является миниатюризация. Например, в передовых медицинских устройствах, таких как имплантируемые датчики или слуховые аппараты, каждый миллиметр площади платы имеет значение. Ultra HDI обеспечивает возможность размещения сложных схем в этих малых размерах без ущерба для производительности. Для потребительской электроники, где эстетика и портативность определяют решения по дизайну, более тонкие и компактные печатные платы, обеспечиваемые Ultra HDI, могут привести к созданию более стройных продуктов с низким профилем.

Прорыв в маршрутизации BGA

Микросхемы с высоким количеством контактов BGA (Ball Grid Arrays) могут быть сложными для маршрутизации, особенно при работе с шагами, такими как 0.4 мм. Традиционные методы часто требуют дополнительных слоев печатной платы только для разработки путей ухода от BGA. Ultra HDI меняет правила игры, используя микровиасы и сверхтонкие дорожки для создания большего количества соединений без увеличения количества слоев.

При включении маршрутизации для высокоплотных BGA, сборка Ultra HDI сопряжена с опасностью дефектов сборки BGA, таких как "голова в подушке", непланарность и мостиковое или неправильное пайка. Чтобы преодолеть это и обеспечить более высокие производственные выходы и меньшее количество итераций дизайна, инженерам требуются более тонкие материалы, специфичные для Ultra-HDI, которые демонстрируют более низкие значения КТР, чем стандартные материалы класса FR4. Для дизайнеров, работающих с компонентами с мелким шагом в приложениях, таких как смартфоны или высокопроизводительные вычисления, эти материалы все еще разрабатываются и выводятся на рынок в масштабах.

Меньше слоев, меньше затрат

Большее количество слоев часто приносит больше сложности и увеличивает затраты на изготовление, что не идеально для современной электроники. Поскольку Ultra HDI позволяет более высокую плотность маршрутизации с меньшей шириной трасс, дизайнеры могут объединять трассы с нескольких слоев в один слой, что приводит к уменьшению общего количества слоев в стеке печатной платы. Меньшее количество слоев приводит к снижению затрат на изготовление при больших объемах.

Уменьшение количества слоёв не только снижает стоимость — это также улучшает производственные возможности. Меньшее количество слоёв означает меньше сверления, меньше циклов ламинирования и ниже вероятность дефектов, таких как разделение слоёв или смещение. В итоге это приводит к более высокой надёжности и стабильности на производстве. Кроме того, оптимизация структуры слоёв с помощью Ultra HDI способствует улучшению теплового управления, что особенно полезно в приложениях с высоким энергопотреблением, таких как автомобильная электроника или центры обработки данных, где избыточное тепло может снижать производительность.

Вызовы и соображения

Хотя Ultra HDI предлагает множество преимуществ для продвинутых миниатюризированных продуктов, его внедрение требует тщательного планирования и экспертизы. Производственные процессы необходимо оптимизировать для работы с ультратонкими элементами, а дизайнеры должны тесно сотрудничать с производителями для обеспечения производственной возможности. Кроме того, критически важен правильный выбор материалов — необходимо выбирать диэлектрические материалы с низкими потерями и высокой надёжностью, чтобы поддерживать возможности изготовления с мелким шагом Ultra HDI.

Ещё одно соображение — компромисс стоимости. Хотя Ultra HDI может сократить количество слоёв и улучшить эффективность, первоначальные инвестиции в передовые технологии производства и материалы могут быть выше. Однако по мере того, как технология становится более широко распространённой, экономия масштаба снизит затраты, делая её более доступной для широкого круга приложений.

Будущее трассировки печатных плат уже здесь

Ultra HDI - это не просто постепенное улучшение. Это революционный сдвиг в дизайне печатных плат. Улучшая плотность трассировки, оптимизируя разводку для BGA, сокращая количество слоев и повышая производительность для высокоскоростных сигналов, Ultra HDI дает дизайнерам возможность преодолевать границы как никогда ранее. Будь то работа над мобильными устройствами следующего поколения или передовыми автомобильными технологиями, Ultra HDI предоставляет вам инструменты для создания более маленьких, умных и эффективных печатных плат.