Возможности для сверхвысокоплотных печатных плат

Дизайнеры печатных плат теперь имеют в своем распоряжении захватывающий новый инструмент, помогающий решать сложные задачи трассировки. Производители, обслуживающие рынки небольших и средних объемов, высокого разнообразия, теперь предлагают технологию Ultra-HDI, изготавливая слои схем методом полуаддитивных процессов. Это дает дизайнерам печатных плат ряд ключевых преимуществ: возможность трассировки с шириной проводника и расстоянием между проводниками 25 микрон с высокой точностью, возможность использования крупных размеров элементов с высокой точностью, улучшение допусков контролируемого импеданса, а также возможность использования благородных металлов, таких как золото или платина, в качестве проводящего металла для повышения биосовместимости в медицинских приложениях.

Недавно мне представилась возможность пообщаться с Джоном Джонсоном, директором по качеству в American Standard Circuits (ASC). ASC является одним из первых лицензиатов процесса Averatek’s A-SAP™. Это краткое изложение заданных вопросов и экспертных советов, которые помогут дизайнерам печатных плат начать работу с этой технологией.

Каковы ваши возможности для размеров элементов сверхвысокой плотности сегодня и какие улучшения планирует внедрить ASC в 2023 году?

Сегодня у нас есть возможность производить элементы размером 25 микрон (линии и промежутки 1 мил) на многослойных печатных платах для FR-4, гибридных конструкций, гибких и жестко-гибких плат. В дополнение к стандартной технологии сверхтонких линий с использованием медных дорожек, мы можем производить дорожки для медицинских приложений исключительно из золота, палладия и платины.

В 2023 году мы планируем дальнейшее совершенствование нашей технологии для создания элементов меньше 25 микрон. Начиная с схемотехники в диапазоне 15 до 25 микрон, к концу 2023 года мы должны быть способны достичь элементов размером 10 микрон.

Какие ключевые правила проектирования должен иметь в виду разработчик печатных плат, начиная свой первый проект с сверхтонкими размерами элементов?

Это отличный вопрос. Сегодня у проектировщика есть множество вариантов для использования в их проектах, но не все они подходят для мира сверхтонких линий.

Когда дизайнеру приходится использовать стекированные микровиасы, сквозные отверстия в площадке с металлизацией сверху и подсборки для маршрутизации плотно расположенных компонентов BGA сегодня, возможность маршрутизации с использованием проводников толщиной 25 или даже 50 микрон предоставляет дизайнеру несколько преимуществ для рассмотрения. Обычно первое, на что следует обратить внимание, - это преимущество в ширине линии. Затем следует рассмотреть возможность уменьшения количества уровней микровиасов, используя один уровень, или использование чередующихся сквозных отверстий, и, наконец, использование стекированных структур как крайнюю меру. При этом можно реализовать преимущество надежности более простых структур сквозных отверстий.

Если есть преимущество в использовании структур сквозных отверстий в площадке, планируйте не использовать ультратонкие линии наружу. Процесс производства структур сквозных отверстий типа VII требует обмотки покрытием и множественных нанесений покрытия, что не подходит для ультратонких линий. Это все еще можно сделать, если требуется, но это значительно увеличит стоимость дизайна. Рассмотрите преимущества экранирования от электромагнитных помех с использованием внешних плоскостей.

С внешней стороны, конечное покрытие вызывает опасения, если речь идет о пространстве в 25 микрон. По возможности, используйте площадки, определенные маской пайки, или сохраняйте технологию тонких линий «под маской». Например, требование к никелю в 200 микродюймов в покрытии ENIG может сократить пространство в 25 микрон до 15 микрон и потенциально привести к короткому замыканию.

Какие типы приложений были ранними адаптерами процесса A-SAP™?

Это были маршрутизация из плотных BGA, упрощение дизайна, потребности в области радиочастот и медицинские приложения. Биосовместимость особенно подходит для этой технологии.

У вас есть уникальный процесс, обслуживающий медицинскую промышленность, можете ли вы объяснить процесс использования золота и других благородных металлов для более полного биосовместимого решения?

Потребности в биосовместимости медицинских компонентов являются уникальным фактором. Медь и никель не биосовместимы. Как может работать обычная печатная плата без медных дорожек? В большинстве случаев для покрытий требуется золото. Но никель является базовым металлом поверх меди, чтобы предотвратить миграцию меди.

Процесс A-SAP™ не требует использования меди для функционирования. Он начинается с базового ламината и строится за счет добавления палладия и золота для создания цепей. Также могут использоваться другие благородные металлы, такие как платина. Это позволяет исключить медь и никель из процесса. В качестве базовых диэлектриков также могут использоваться биосовместимые материалы, такие как полиимидные и LCP пленки.

ASC также является лидером в других технологиях. Какие возможности выделяют вас на рынке производства печатных плат?

ASC - это разнообразный производитель множества решений для соединений. Платы с металлическим ядром и металлической основой, РЧ и гибридные РЧ платы с использованием металлических ядер... или без них. Мы также производим многослойные платы высокой плотности до 40 слоев + с использованием подсборок, микровиас и технологий наращивания. Мы предлагаем гибкие детали высокой плотности как двусторонние, так и многослойные. Доступны конструкции типа "Bookbinder". Наконец, жестко-гибкие платы - это еще одна наша специализация, предлагаемая в различных материалах и конструкциях.

Как читатели могут связаться с вами с вопросами о том, как лучше всего проектировать для функций сверхвысокой плотности?

Связаться со мной можно по адресу jjohnson@asc-i.com, а наш сайт - www.asc-i.com

Дополнительные ресурсы:

Мы рассмотрели основы обработки SAP, недавно изучили некоторые из главных вопросов, связанных с укладкой печатной платы, исследовали некоторые из «правил проектирования» или «руководящих принципов», 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 схемы, а озабоченность связана с поддержанием импеданса 50 Ом. Эрик Богатин недавно опубликовал белую книгу, анализирующую именно это преимущество и озабоченность.