Ultra PCB HDI | Guía completa de tecnología

El acelerado desarrollo de los dispositivos electrónicos ha dictado la necesidad de placas de circuitos impresos más pequeñas, potentes y fiables ( PCB ). Ultra PCB HDI La tecnología es la más avanzada en este campo, ofreciendo el potencial de proporcionar dimensiones y rendimientos como nunca hemos visto antes. Este artículo lo lleva a una inmersión profunda sobre la tecnología con la definición, el procedimiento de fabricación, las reglas de diseño, las aplicaciones y los problemas de desarrollo en forma de puntos de datos creíbles y perspectiva de la industria.

Acerca de Ultra PCB HDI Tecnología

Ultra PCB HDI (Interconexión de ultra alta densidad placa de circuito impreso marca la capa superior de PCB miniaturización. Por definición, tiene un ancho de línea y una separación inferior a 40 micrómetros, además de configuraciones de microvías con diámetros inferiores a 50 micrómetros y capas dieléctricas ligeramente gruesas definidas por la norma IPC-2226. PCB HDI Ultra-HDI empuja estos límites, divisibles para soportar diseños soportados por múltiples interconecciones por centímetro cuadrado que lo que se permite por las acumulaciones convencionales de 2 capas.

Ultra PCB HDI es lo que diferencia la característica de diseño de interconexión 4x4 al permitir un enrutamiento súper complejo dentro de una huella tan pequeña. Este enfoque medido se obtiene a través de materiales avanzados, microvías perforadas por láser y procesos de acumulación secuencial múltiple (MSBU). Por lo tanto, la tecnología desempeña un papel indispensable en los productos actuales, particularmente para teléfonos inteligentes, wearables, módulos de RF de alta frecuencia e implantes médicos avanzados.

Fabricación de Ultra PCB HDI

Crear ultra PCB HDI es un proceso avanzado que se basa en diferentes tecnologías de vanguardia. Comienza con la selección del sustrato. Se prefiere el uso de materiales resistentes a bajas pérdidas dieléctricas y altas temperaturas (poliimidas modificadas) para aumentar la integridad de la señal a altas frecuencias.

Central para la producción de Ultra PCB HDI es la perforación láser. A diferencia de la perforación mecánica clásica, la implicación del láser conduce a tamaños de microvías tan pequeños como 25 micrómetros. Estos microvias son críticos para conectar múltiples capas sin consumir mucho espacio en la placa. El proceso se controla extremadamente bien, a menudo supervisado por un sistema de inspección óptica automatizada (AOI) para verificar la calidad.

La tecnología de acumulación secuencial (SBU) es una parte importante de esa otra pieza de peces africanos jumbo. Esto implica un laminador y un dieléctrico con patrón separado, y se añaden capas de cobre una a la vez, lo que le permite tener estructuras de microvías apiladas y escalonadas. De esta manera la estructura permite esquemas avanzados via-in-pad muy importantes en el enrutamiento de alta densidad de Ultra PCB HDI .

Los procesos de recubrimiento y grabado de cobre también se desarrollan para Ultra PCB HDI Para garantizar que se cumplan los parámetros de definición de línea, el espesor de cobre se controla cuidadosamente (a menudo menos de 15 micrómetros). Las técnicas avanzadas de imagen directa (DI) se utilizan para crear los circuitos ya que las geometrías de línea/espacio varían de 20/20 micrómetros o menos.

Diseño de Ultra PCB HDI

Un Ultra HDI diseño de placa de circuito impreso requiere una optimización multidisciplinaria de las restricciones eléctricas, mecánicas y térmicas. La integridad de la señal es suprema, especialmente para velocidades de datos que superan los 25 Gbps en dispositivos modernos. La impedancia y un servidor del problema de interconexión, a través del dimensionamiento, la conversación cruzada y la interferencia electromagnética (EMI) deben gestionarse definiendo la geometría de traza y el apilamiento.

La integridad de la energía es algo con lo que no puedes cortar esquinas. Debido a la densidad de Ultra PCB HDI Todas las redes de distribución de energía (PDN) deben estar diseñadas para garantizar una caída mínima de tensión y ruido. Muchos de estos componentes se colocan en un patrón de descapación más o menos regularmente y ayudados por material de capacitancia incrustado. La gestión térmica es un desafío en sí misma. Los puntos calientes localizados pueden ser causados por la colocación densa de componentes y capas dieléctricas delgadas. Se utilizan vías térmicas avanzadas, difusores de calor y, a veces, disipadores de calor integrados en el paquete microfluidicos para enfriar las virutas de manera efectiva.

Directrices DFM para Ultra PCB HDI son muy estrictos considerando que son un aspecto de fabricación. La mayor precisión y las características más finas, así como el uso de materiales de alta gama, requieren que los diseñadores y fabricantes se entrebloqueen en etapas. Un integrado PCB El socio de fabricación puede ayudar a identificar los problemas de viabilidad del diseño y hacer modificaciones para la fiabilidad del rendimiento/radiación.

Aplicaciones y usos de Ultra PCB HDI Tecnología

La tecnología se da a diversas aplicaciones en numerosos sectores prometedores de alta tecnología. Ultra PCB HDI también para la producción de electrónica de consumo: la producción de teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos portátiles ultradelgados. Las placas lógicas de un iPhone de Apple tienen Ultra PCB HDI para ofrecer alta funcionalidad en un factor de forma pequeño, por ejemplo.

Por ejemplo, es crítico en la producción de dispositivos implantables miniaturizados tales como marcapasos y neuroestimuladores dentro de los sectores de avance médico. Se prevé que el mercado mundial de electrónica médica crezca a $ 8.2 mil millones por MarketsandMarkets, Ultra PCB HDI Será un factor clave para habilitar dispositivos diagnósticos y terapéuticos de próxima generación.

El sector automotriz trabaja con Ultra PCB HDI para sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), módulos de infoentretenimiento y gestión de energía de vehículos eléctricos (EV). Requerido para aplicaciones automotrices críticas de seguridad, proporciona funcionalidad en relés de seguridad e integridad de señal de alta velocidad.

Ultra PCB HDI es vital en industrias como la aeroespacial y la defensa para aplicaciones de radar de alta frecuencia, comunicaciones por satélite y aviónica de misión crítica. Esto permite acelerar el rendimiento y reducir los costos de lanzamiento al condensar más funcionalidad en paquetes más pequeños y ligeros.

Tendencias e información de la industria

Global ultra PCB HDI El mercado experimenta un fuerte crecimiento impulsado por el aumento en el número de dispositivos 5G, IoT y AI. Según un informe de Prismark Partners en 2023 PCB HDI Se espera que el segmento crezca con una tasa de crecimiento anual compuesta del 8,5% en un período de 2023 a 2028. Este aumento de la demanda proviene de una creciente demanda de conjuntos electrónicos densos y de alto rendimiento.

La producción de Ultra PCB HDI En términos de su producción sustancial, proviene de China, Corea del Sur y Taiwán que dominan la industria. Asia-Pacífico sigue siendo el mayor proveedor de Ultra PCB HDI En este momento, China y Corea del Sur, incluyendo empresas líderes como Unimicron, Zhen Ding Technology y AT&S, están poniendo en marcha sus líneas de producción con máquinas de perforación láser y imágenes directas de última generación.

Ultra PCB HDI no se adopta sin sus obstáculos. Los altos costes relacionados tanto con los materiales como con el equipo, junto con la mano de obra cualificada necesaria, pueden actuar como barreras de entrada para los pequeños fabricantes originales. Sin embargo, a medida que las fábricas comienzan a alcanzar economías de escala y los rendimientos del proceso aumentan, el costo por unidad debería bajar, lo que permite que Ultra HDI sea más accesible en muchas de las mismas aplicaciones.

Examen y prueba de Ultra PCB HDI Confiabilidad

Como ultra PCB HDI se utiliza en aplicaciones de misión crítica, es una preocupación para su fiabilidad. Los estándares IPC-6012DA son tan explícitos como para HDI o Ultra PCB HDI micro vía integridad, resistencia al aislamiento y características de ciclo térmico.

Es particularmente la fiabilidad de microvías. General Microvia Reliability Journal of Electronic Materials Los estudios muestran que los parámetros de revestimiento, inconsistentes a través de procesos de llenado, se pueden controlar para prevenir No o muy baja ocurrencia de fallo de microvias en ultra PCB HDI .

Un análisis de sección transversal e inspección de rayos X se realizan comúnmente para determinar la calidad de la microvía. Ultra PCB HDI es probado en condiciones ambientales como choque térmico, humedad, etc. y asegurando que pueda operar durante esas condiciones ambientales de trabajo duras. Los materiales avanzados con alta temperatura de transición vítrea (Tg) y bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) pueden incluso aumentar la fiabilidad.

Avanzar Ultra PCB HDI tecnología

El futuro de Ultra PCB HDI será guiado por cómo evolucionan los paquetes de semiconductores. A medida que entramos en una era de sistema en paquete (SiP) y chiplets, la búsqueda de interconexiones de mayor densidad inspira avances continuos. Será un hito en la realización de estas soluciones de empaquetado de próxima generación, ya que permite soportar puntos más pequeños y lleva más E / S.

Explorar nuevos materiales como sustratos de vidrio y capas superiores de poliimida o laminados orgánicos avanzados para desbloquear los límites de Ultra PCB HDI Es otra dirección. El vidrio también posee una estabilidad dimensional sorprendente y superficies lisas que es la razón por la que se ha propuesto para futuras aplicaciones HDI.

Además, Ultra PCB HDI La fabricación está integrando métodos de fabricación aditiva (impresión por chorro de tinta y estructuración directa láser) y LDS. Los métodos son útiles para el prototipo rápido y la fabricación de estructuras de interconexión tridimensionales intricadas.

Además, parte de la innovación es la construcción de componentes pasivos y activos directamente en Ultra. PCB HDI sustrato. Desde resistencias y condensadores, hasta matrices de silicio entero, estos son los comienzos de los paquetes de IC incrustados que mantienen el montaje muy limpio y mejoran el rendimiento eléctrico.

Sostenibilidad e Impacto Ambiental

Una de las consideraciones más críticas en Ultra PCB HDI La fabricación es reciclable. En la fabricación de soldaduras y productos químicos de procesamiento sin plomo y sin halógenos para al menos cumplir con las normas ambientales. Los principales fabricantes también están construyendo una infraestructura de reciclaje de circuito cerrado para recuperar metales preciosos y minimizar los residuos.

El pequeño tamaño de Ultra PCB HDI convierte en sostenibilidad y cantidad inútil de materia prima por dispositivo. Uno de los impactos de la electrónica más pequeña y ligera es su mayor eficiencia energética durante el transporte y la operación, lo que complementa la tendencia global de reducciones de carbono.

Conclusión

Ultra PCB HDI La tecnología es la siguiente etapa del desarrollo de dispositivos electrónicos, equipando el camino para los aparatos electrónicos. Con su excepcional mezcla de miniaturización, rendimiento y fiabilidad, se convierte en inmóvil e indispensable para prácticamente todas las industrias, desde la electrónica de consumo hasta la aeroespacial. Y a medida que las tecnologías de fabricación continúan progresando y nuevos materiales se vuelven disponibles, el alcance de ultra PCB HDI Se ampliará aún más.

Para ingenieros, diseñadores y fabricantes el que dominó Ultra PCB HDI tecnología ser capaz de sobrevivir en el panorama cambiante de la ingeniería electrónica. Para aprovechar los últimos avances, con la adhesión rigurosa a los estándares de la industria las partes interesadas pueden avanzar en desbloquear el futuro de la innovación electrónica.

No es un hito tecnológico, sino una piedra angular. Estos ultra PCBs HDI están en el corazón de la revolución digital que está transformando, o más pájaros en órbita, o teléfonos que usted sostiene, nuestro mundo, cómo trabajamos y vivimos hoy en día.

Referencias:
IPC-2226, "Estándar de diseño seccional para placas impresas de interconexión de alta densidad (HDI)"

Prismark Partners, "Global PCB Informe de mercado 2023"

MarketsandMarkets, "Mercado de Electrónica Médica - Pronóstico Global hasta 2027"

Revista de Materiales Electrónicos, "Confiabilidad de Microvias en PCB de interconexión de alta densidad"

AT&S, alta calidad PCB , Zhen Ding Technology informes de sostenibilidad corporativa

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