Кривая обучения ультра плотным прецизионным соединениям

(выдержки из беседы с вице-президентом по маркетингу и развитию бизнеса компании «Averatek»)

14 октября 2022 года

Вопрос: Как определяются ультра плотные прецизионные соединения (ultra-HDI)? Где предел в микронах?

Ответ: Для конструктора-разработчика это:

  • ширина проводника менее 50 мкм;
  • зазор менее 50 мкм;
  • толщина диэлектрика менее 50 мкм;
  • диаметр микроотверстия менее 75 мкм.

Вопрос: Компания разработала полуаддитивный процесс A-SAP, способный к получению проводников менее приведённого диапазона. В чём разница процессов mSAP и A-SAP? Что это означает для конструкторов-разработчиков?

Ответ: В основном, SAP или полуаддитивный процесс, начинается с очень тонкого слоя меди, а затем надстраивается на нём рисунок схемы. Один из различающих факторов в этих достижениях SAP — начальная толщина меди. Обычно, в mSAP (модернизированный полуаддитивный процесс) рассматривается толщина меди от 1.5 мкм и выше. Поскольку толщина меди несколько выше процессах SAP, то это требует большего травления, влияющего на ширину проводника и зазор, а также — на стенки проводника. Этот процесс позволяет обычно достигать структур менее 30 мкм в специальных крупносерийных производствах. Эта технология применяется в наших смартфонах.

Процесс A-SAP начинается с гораздо более тонкой химической меди, обычно толщиной около 0.2 мкм или менее, позволяя производственнику создавать более прецизионные структуры по размеру. При наличии усовершенствованного оборудования получения изображения технология позволяет создавать проводники и зазоры менее 1 мкм. На сегодня, изготовители печатных плат (ПП) имеют оборудование для получения изображения рисунка проводников до 12.5 мкм. Также, есть преимущества процесса в целостности сигнала. Так как базовая медь очень тонкая, то воздействие на стенки проводника минимальны, а усиленный контроль ширины проводника способствует улучшению допуска при контроле импеданса.

Другим различием между mSAP и A-SAP технологиями является соотношение высоты к ширине проводника. Процесс mSAP обеспечивает соотношение 1:1, а проводники в A-SAP могут быть в соотношении 2:1 или выше. Например, проводник шириной 25 мкм может быть высотой 40 мкм. Это привлекает внимание в перспективе целостности сигнала.

Вопрос: Чем конструирование в ultra-HDI отличается от разработки обычных ПП или даже от плат высокоплотных соединений?

Ответ: Иногда беспокоит то, что конструктора-разработчики подумают о том, что они должны овладеть всем новым для разработки, если захотят работать с конструированием высокоплотных соединений. Считается, что это не отличается от того, когда конструктор впервые разрабатывает схему на гибких материалах. Большая часть идентична разводке жёстких схем, а в случае изучения специфики отличий и почему, конструирование в новой технологии становится гораздо легче.

Это говорит о том, что промышленности предоставляется возможность пересмотреть разработку ПП. В основном, долго действовали ограничения 75 мкм для проводников и зазоров, все обучились работе с заглублёнными и переходными отверстиями, штабелированными и смещёнными микроотверстиями, увеличением числа циклов прессования для создания достаточного пространства разводки СБИС с прецизионным шагом и т. д. Процессы SAP и ширина прецизионного проводника могут освободить значительное пространство и помочь упростить конструирование, пересмотрев технологическую кривую.

Для некоторых приоритет в общей миниатюризации: в размерах или общей толщине. Для других — приоритет в надёжности отверстий и фокусировке на снижении циклов прессования или даже — на использовании пространства для увеличения размера отверстия и движении от высокоплотной разводки к конструированию сквозного отверстия.

Возвращаясь к гибкому варианту, следует упомянуть, что процессы SAP могут выстраиваться на различных материалах, и не все слои разрабатываемой платы нуждаются в SAP. При послойном выборе, обычно разрабатываемые слои питания и заземления, или любой слой с 75 мкм или выше структурами, строятся на субтрактивном процессе травления.

Вопрос: Каковы преимущества ультра плотных прецизионных соединений?

Ответ: Основные преимущества следующие:

  • Значительное уменьшение размера и веса относительно обычного субтрактивного процесса травления. ПП может быть сделана меньше и тоньше.
  • Повышенная надёжность. Это обеспечивается уменьшением числа слоёв и циклов прессования, снижением зависимости от микроотверстий и т. д.
  • Улучшение целостности сигнала. Как упоминалось — высокое соотношение высоты к ширине открывает возможности конструкторам ПП, а пристальный контроль структурных размеров улучшает контроль импеданса.
  • Снижение стоимости. Это может казаться нелогичным, но иногда бывает, когда затраты сравниваются, как яблоки с яблоками. Часто наблюдается уменьшение числа слоёв, циклов прессования и сокращение общих размеров. Всё это упрощает конструирование, повышает выход годных и снижает затраты.
  • Биосовместимость. A-SAP процесс начинается с полного удаления медной фольги, а добавляется к диэлектрику тонкий слой химической меди. Встречалось использование золота и платины в качестве проводящего металла. Произодимое это с полиимидом или жидко-кристаллическим полимером обеспечивает гораздо большую биосовместимость в медицинских приложениях.

Вопрос: Есть ли препятствия, с которыми сталкиваются разработчики и производственники при работе с ультраплотными платами?

Ответ: Наибольшая преграда для разработчиков и производителей — пройти по кривой обучения. Производственники изучают новый процесс, а когда нетрудно получить проводники, им не нужно связываться с другими процессами. Например, что за новый процесс металлизированное отверстие в площадке или какова толщина меди может быть достигнута там? Здесь могут быть различные успехи, базируясь на конструктиве. Производители хорошо разбираются в использовании различных технологий для удовлетворения потребностей клиентов, и это ничем не отличается, но требует продуманности и опыта.

Со стороны конструктора-разработчика, как упоминалось, есть много вопросов. Как разрабатывать схему с контролем импеданса на узких проводниках? Есть много публикаций, которые могут помочь с этим. Какие материалы подходят для этого процесса? Где имеет смысл использовать субрактивное травление? Есть ли данные по надёжности? Это только несколько первых вопросов.

Вопрос: Есть ли совет конструкторам-разработчикам, намеренным двигаться в ультраплотные межсоединения?

Ответ: Плотно работать с производителями. Понять их возможности и позволить им сопровождение в разработке схем.

************************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» поставляет необходимые материалы, оборудование, оснастку и инструмент для сборочно-монтажных и производств печатных плат, оказывает информационную поддержку, освоение и сопровождение технологического цикла.

Санкт-Петербург, Таллинское шоссе, 206

Тел. +7 (921) 895−1422, (921) 994−9502

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов

Подпишитесь на рассылку