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 atual é caracterizada por uma forte tendência de miniaturização. Os componentes estão ficando cada vez menores, o que também impõe novas exigências ao design doplacas de circuito impresso(PCBs) em que estão montados.Grupo NCABestá comprometida com o trabalho da associação global de padrões IPC para desenvolver padrões para PCBs Ultra HDI ultradensos e estará em posição de entregá-los aos clientes este ano.

Atualmente, existem várias inovações e tecnologias emergentes no design e fabricação de PCBs. O primeiro éInterconexão de alta densidade (HDI), que permite maior densidade de componentes e melhor desempenho em formatos menores. Outra área de inovação são os PCBs flexíveis usados ​​em eletrônicos flexíveis e vestíveis, onde maior durabilidade e formato 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 permitindo maior densidade de componentes e melhor integridade de sinal. O uso de materiais especiais como cerâmicas, compósitos e nanomateriais para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos PCBs também está ganhando força, assim como o empilhamento 3D-IC, que envolve o empilhamento de múltiplas camadas de circuitos integrados para aumentar a densidade dos 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 da PCB seja otimizado para essas novas tecnologias e possa ser fabricado de maneira confiável.

Estamos a assistir a uma disseminação de produtos inovadores que estão a impulsionar a necessidade de HDI, tais como em dispositivos vestíveis, onde os PCB estão a ser integrados em dispositivos vestíveis, como smartwatches, monitores de fitness e vestuário. Neste caso, os PCBs estão sendo fabricados com materiais flexíveis que permitem um design e embalagem mais versáteis. A próspera Internet das Coisas (IoT), a inteligência artificial (IA) e a tecnologia 5G são algumas das indústrias que estão a acelerar a produção para um novo nível. Estas tecnologias devem ser integradas, pelo que a implementação envolve uma consideração cuidadosa durante a fase de concepção para garantir um desempenho e fiabilidade 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'.

Para ser definido como umPlaca Ultra HDI , um PCB deve ter vários recursos distintos. Primeiro, deve ter largura do condutor, distância do isolador e espessura dielétrica abaixo de 50 µm. Além disso, o PCB apresentará um diâmetro de microvia inferior a 75 µm e características do 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 na construção de capacidade para atender a esses requisitos do Ultra HDI. Um método importante implantado é o Processamento Semi-Aditivo Modificado (mSAP), onde o cobre é construído em uma camada inicial fina em vez de ser gravado em uma camada espessa. Este processo é melhor para o meio ambiente, pois é utilizado menos cobre.

O maior nível de miniaturização também exige que o padrão possa ser transferido para o quadro com uma resolução suficientemente alta. Como tal, a fábrica precisa ter recursos avançados de Laser Direct Imaging (LDI). Além disso, o ambiente envolvente tem de ser extremamente limpo para evitar contaminação e poeira, o que implica um investimento considerável. Os processos de teste e os 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 durante o revestimento de cobre. Como resultado, a miniaturização gerará a necessidade de materiais mais limpos e homogêneos.