Ультра HDI - Ответы на часто задаваемые вопросы

Что такое Ultra-HDI?

Много разговоров ведется о «Ultra-HDI», особенно с учетом всей предполагаемой работы, выполняемой в рамках Закона о ЧИПах.  По моему опыту, Ultra-HDI означает разные вещи для разных людей в зависимости от их возможностей и экспертизы.  IPC создала рабочую группу для решения вопросов, связанных с ultra-HDI, и их позиция заключается в том, что для того чтобы дизайн считался ultra-HDI, он должен включать один или несколько из следующих параметров:
Ширина линии менее 50 микрон

• Расстояние между линиями менее 50 микрон
• Толщина диэлектрика менее 50 микрон
• Диаметр микровиа менее 75 микрон

Это довольно щедрое определение, и сегодня существует несколько специализированных производителей, которые могут производить печатные платы, соответствующие этим критериям, используя традиционные процессы вытравливания. Хотя использование дорожек и промежутков в 50 микрон является улучшением по сравнению с традиционными минимумами в 75 микрон, которым мы исторически были ограничены, я думаю, что гораздо более интересным становится тот момент, когда мы видим производителей, которые имеют возможность создавать слои с линиями и промежутками в 15 микрон. Несколько производителей теперь строят с использованием полуаддитивных технологий изготовления печатных плат (SAP), включая производителей, специализирующихся на работе с высоким ассортиментом и низким объемом.  Мы традиционно видели, что процессы SAP используются в основном на предприятиях с высоким объемом производства.

Даже если мы не будем стремиться к границе в 15 микрон, использование дорожек и промежутков в 25 микрон для выхода из плотных зон BGA имеет множество преимуществ:

• Значительное уменьшение размера и веса по сравнению с современным уровнем технологий
• Плотное расположение и контроль импеданса (< 5%) для всех ширин проводников, начиная от 15 микрон и выше
• Уменьшение количества слоев, микровиасов и циклов ламинации – для повышения надежности
• Соотношение сторон больше 1:1 для металлических дорожек – для улучшения целостности сигнала
• RF-производительность лучше, чем у традиционных процессов вычитания-травления
• Снижение затрат - особенно для сложных, высокопроизводительных плат

В предыдущем блоге мы обсуждали несколько часто задаваемых вопросов, с которыми сталкиваются дизайнеры печатных плат, осваивая кривую обучения при выполнении своих первых проектов с использованием этих новых возможностей. Если вы хотите ознакомиться с ними, ниже приведена ссылка.

В этом блоге мы продолжим рассматривать еще несколько часто задаваемых вопросов, сосредоточив внимание на проектировании с учетом производственной пригодности.  В этом обсуждении давайте посмотрим на приложения, где дизайнеры печатных плат используют гибридный подход к своему проектированию.  Определенные слои прокладываются с использованием трасс и промежутков в 25 микрон, чтобы уменьшить количество слоев, необходимых для вывода из плотных областей BGA, а слои питания и земли имеют гораздо большие элементы.  Эти слои питания и земли обычно производятся методом вычитания при травлении.  При использовании этого подхода часто задают вопрос:

Могу ли я спроектировать технологию Via-In-Pad-Plated-Over (VIPPO) с этими ультратонкими линиями и промежутками?

Краткий ответ - да, с соблюдением следующих рекомендаций:  Структуры типа via in pad / plated over следует применять на слоях, не относящихся к ультравысокой плотности.  Предпочтительно, эти структуры, если они необходимы, следует использовать во внешней структуре питания/земли с шириной линии 75 микрон (3 мил) и расстоянием 125 микрон (5 мил).  Это связано с несколькими процессами напыления, необходимыми для производства технологии VIPPO.  

Если необходимо использовать сквозные отверстия в контактных площадках вместе с очень тонкими проводниками снаружи, то следует использовать микровиа, заполненные медью, для маршрутизации на следующий слой вниз.  Диаметр такого виа должен составлять от 3 до 4 милов, а диэлектрическое расстояние должно быть не больше диаметра виа, желательно меньше.

Закрытая структура может быть использована, если верхний и нижний слои субсборки не используют технологию с очень тонкими проводниками.  Это виа может быть заполнено и покрыто металлом.

Каково минимальное расстояние от трассы до площадки?

Хотя расстояние между медными элементами может увеличивать стоимость в процессе вычитания при травлении, в полуаддитивной среде это не так.  

Для внутренних слоев расстояние может быть 25 микрон или меньше в зависимости от технологии, используемой производителем печатных плат.

Для внешних слоев должно быть достаточно места, чтобы паяльная маска полностью покрывала трассу и не оголяла медь.  Рекомендуется использовать площадки, определенные маской, вместо площадок, определенных металлом.  Это предотвратит проблемы с регистрацией паяльной маски, когда внешнее расстояние меньше 75 микрон между площадкой и соседним металлом.  

Эти новые технологии 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 процесса SAP, недавно изучили некоторые основные вопросы, связанные с компоновкой печатной платы, и исследовали пространство дизайна вокруг возможности использования этих ультравысокоплотных ширин дорожек в областях ухода BGA и более широких дорожек в поле маршрутизации. Преимущество заключается в уменьшении количества слоев схемы, а озабоченность связана с поддержанием импеданса 50 Ом. Недавно Эрик Богатин опубликовал белую книгу, анализирующую именно это преимущество и озабоченность.

Пожалуйста, обращайтесь с вашими вопросами о технологии Ultra-HDI!