Projetando placas de circuito impresso em miniatura

Como o setor eletrônico exige componentes cada vez menores, Jan Pederson analisa como isso está afetando o design das placas de circuito impresso

A indústria eletrônica de hoje é caracterizada por uma forte tendência de miniaturização. Os componentes estão ficando cada vez menores, o que também impõe novas demandas de design doplacas de circuito impresso(PCBs) nos quais eles são montados.Grupo NCABestá comprometida com o trabalho da associação de padrões globais IPC para desenvolver padrões para PCBs Ultra HDI ultradensos e estará em posição de fornecê-los aos clientes este ano.

Atualmente, existem várias inovações e tecnologias emergentes no projeto e fabricação de PCBs. O primeiro éInterconexão de alta densidade (HDI), que permite maior densidade de componentes e desempenho aprimorado em fatores de forma menores. Outra área de inovação são os PCBs flexíveis usados ​​em eletrônicos flexíveis e vestíveis, onde durabilidade e fator de forma aprimorados são questões de interesse.

Além disso, as microvias - usadas como interconexões entre camadas em HDIs e PCBs - estão ganhando interesse no setor, com vias menores que permitem maior densidade de componentes e melhor integridade do sinal. O uso de materiais especiais como cerâmica, compósitos e nanomateriais para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos PCBs também está ganhando ritmo, assim como o empilhamento 3D-IC, que envolve o empilhamento de várias camadas de circuitos integrados para aumentar a densidade de componentes e melhorar o desempenho.

Para implementar essas tecnologias, sabemos que os fabricantes devem investir em equipamentos e processos atualizados, bem como desenvolver uma mão de obra qualificada e treinada no uso dessas novas tecnologias. Além disso, ferramentas adequadas de projeto e simulação devem ser usadas para garantir que o projeto de PCB seja otimizado para essas novas tecnologias e possa ser fabricado de forma confiável.

Estamos vendo uma disseminação de produtos inovadores que estão impulsionando a necessidade de HDI, como em wearables onde os PCBs estão sendo integrados em dispositivos vestíveis como smartwatches, rastreadores de fitness e roupas. Neste caso, os PCBs estão sendo fabricados com materiais flexíveis que permitem um design e embalagem mais versáteis. A próspera Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial (IA) e tecnologia 5G são algumas das indústrias que estão acelerando a fabricação para um novo nível. Essas tecnologias devem ser integradas, portanto, a implementação envolve consideração cuidadosa durante a fase de projeto para garantir desempenho e confiabilidade ideais. Técnicas de embalagem, como chip-on-board (COB) e flip-chip, juntamente com a integração dessas tecnologias diretamente em umPCBpode ser denominado 'substrato como PCB'.

Ser definido como umplaca ultra HDI , um PCB deve ter vários recursos distintos. Primeiro, ele deve ter largura do condutor, distância do isolador e espessura dielétrica abaixo de 50µm. Além disso, o PCB apresentará um diâmetro de microvia abaixo de 75µm e características de produto que excedem o padrão IPC 2226 nível C existente.

Na NCAB, um grupo especial em nosso conselho técnico interno está trabalhando para apoiar nossas fábricas a desenvolver capacidade para atender a esses requisitos Ultra HDI. Um método importante implantado é o Processamento Semi-Aditivo modificado (mSAP), em que o cobre é construído em uma fina camada inicial em vez de ser gravado em uma camada espessa. Este processo é melhor para o meio ambiente, pois menos cobre é usado.

O maior nível de miniaturização também requer que o padrão possa ser transferido para a placa com uma resolução suficientemente alta. Como tal, a fábrica precisa ter recursos de ponta de Laser Direct Imaging (LDI). Além disso, o ambiente ao redor deve estar extremamente limpo para evitar contaminação e poeira, o que implica um investimento considerável. Os processos de teste e equipamentos de inspeção óptica automatizada (AOI) também precisam ser atualizados para detectar e evitar possíveis defeitos nas placas. Da mesma forma, você deve observar o equipamento e a química ao fazer o revestimento de cobre. Com isso, a miniaturização vai gerar a necessidade de materiais mais limpos e homogêneos.