Progettazione di circuiti stampati in miniatura

Poiché il settore elettronico richiede componenti sempre più piccoli, Jan Pederson analizza come ciò influenzi la progettazione dei circuiti stampati

L'industria elettronica odierna è caratterizzata da una forte tendenza alla miniaturizzazione. I componenti diventano sempre più piccoli, il che pone nuove esigenze anche in termini di progettazionecircuiti stampati(PCB) su cui sono montati.Gruppo NCABè impegnata nel lavoro svolto dall'associazione di standardizzazione globale IPC per sviluppare standard per PCB Ultra HDI ultra-densi e sarà in grado di fornirli ai clienti quest'anno.

Al momento, ci sono diverse innovazioni e tecnologie emergenti nella progettazione e produzione di PCB. Il primo èInterconnessione ad alta densità (HDI), che consente una maggiore densità dei componenti e prestazioni migliorate in fattori di forma più piccoli. Un'altra area di innovazione sono i PCB flessibili utilizzati nell'elettronica flessibile e indossabile, dove il miglioramento della durata e del fattore di forma sono questioni di interesse.

Inoltre, i microvia, utilizzati come interconnessioni tra gli strati negli HDI e nei PCB, stanno guadagnando interesse nel settore, con via più piccoli che consentono una maggiore densità dei componenti e una migliore integrità del segnale. Anche l’uso di materiali speciali come ceramica, compositi e nanomateriali per migliorare le prestazioni e l’affidabilità dei PCB sta prendendo piede, così come lo stacking 3D-IC che prevede l’impilamento di più strati di circuiti integrati per aumentare la densità dei componenti e migliorare le prestazioni.

Per implementare queste tecnologie, sappiamo che i produttori devono investire in attrezzature e processi aggiornati, nonché sviluppare una forza lavoro qualificata e addestrata all’uso di queste nuove tecnologie. Inoltre, è necessario utilizzare strumenti di progettazione e simulazione adeguati per garantire che la progettazione del PCB sia ottimizzata per queste nuove tecnologie e possa essere prodotta in modo affidabile.

Stiamo assistendo a una diffusione di prodotti innovativi che stanno guidando la necessità di HDI, come nel caso dei dispositivi indossabili in cui i PCB vengono integrati in dispositivi indossabili come smartwatch, fitness tracker e abbigliamento. In questo caso, i PCB vengono prodotti con materiali flessibili che consentono un design e un package più versatili. Il fiorente Internet delle cose (IoT), l’intelligenza artificiale (AI) e la tecnologia 5G sono solo alcuni dei settori che stanno accelerando la produzione a un nuovo livello. Queste tecnologie devono essere integrate, pertanto l'implementazione comporta un'attenta considerazione durante la fase di progettazione per garantire prestazioni e affidabilità ottimali. Tecniche di confezionamento, come chip-on-board (COB) e flip-chip, insieme all'integrazione di queste tecnologie direttamente su unPCBpuò essere definito "substrato come PCB".

Da definire come unScheda UltraHDI , un PCB deve avere diverse caratteristiche distinte. Innanzitutto, deve avere una larghezza del conduttore, una distanza dell'isolatore e uno spessore dielettrico inferiori a 50 µm. Inoltre, il PCB presenterà un diametro della microvia inferiore a 75 µm e caratteristiche del prodotto che superano lo standard IPC 2226 livello C esistente.

In NCAB, un gruppo speciale nel nostro consiglio tecnico interno sta lavorando per supportare le nostre fabbriche nello sviluppo della capacità di soddisfare questi requisiti Ultra HDI. Un metodo importante utilizzato è il processo semi-additivo modificato (mSAP), in cui il rame viene accumulato su un sottile strato iniziale invece di essere inciso da uno strato spesso. Questo processo è migliore per l'ambiente poiché viene utilizzata meno rame.

Il maggior livello di miniaturizzazione richiede anche che il pattern possa essere trasferito sulla scheda con una risoluzione sufficientemente elevata. Pertanto, la fabbrica deve disporre di funzionalità Laser Direct Imaging (LDI) all’avanguardia. Inoltre l'ambiente circostante deve essere estremamente pulito per evitare contaminazioni e polveri che comportano investimenti considerevoli. Anche i processi di test e le apparecchiature di ispezione ottica automatizzata (AOI) devono essere aggiornati per rilevare ed evitare potenziali difetti della scheda. Allo stesso modo, è necessario considerare l'attrezzatura e la chimica durante la placcatura in rame. Di conseguenza, la miniaturizzazione genererà la necessità di materiali più puliti e omogenei.