Výroba desek plošných spojů mSAP pro jemné obvody

Společnost Highleap Electronics poskytuje kontrolu výroby desek plošných spojů (PCB) pro mSAP a cenové nabídky pro návrhy obvodů s jemnou roztečí, u kterých požadovaná geometrie vodičů, rozteč a konstrukce mědi vyžadují modifikovaný semiaditivní proces. Pokud váš současný dodavatel nemůže zajistit specifikovanou šířku vodiče, rozteč nebo rozložení s jemnou roztečí, zašlete nám vydaný výkres a schéma, abychom mohli posoudit procesní požadavky oproti skutečnému návrhu.

Pro výrobu desek plošných spojů mSAP nestačí pouze minimální počet čar/prostorů. Je třeba společně zvážit šířku hotového vodiče, tloušťku mědi, dielektrický systém, registraci vrstev, cílovou impedanci, uspořádání panelu a kritéria kontroly. Proces tvorby cenových nabídek společnosti Highleap má za cíl stanovit požadovanou konstrukci a potvrdit procesní předpoklady před stanovením ceny a dodání.

Výroba desek plošných spojů mSAP vs. subtraktivní leptání

Konvenční vícevrstvá deska s plošnými spoji se vyrábí subtraktivně. Celá vrstva je pokryta mědí, obrázek je vytištěn na suchý film, exponovaná měď je vyleptána a zbývající měď tvoří vzor. Konečná šířka čáry je tedy šířka fotolitografické čáry mínus vše, co leptání odstraní, a lept není svislý. Podřezává se a dělá to nerovnoměrně v závislosti na tloušťce mědi a poměru stran prvku.

Semiaditivní proces logiku obrací. Vzor se nejprve vytvoří jako tenká semenná vrstva ve tvaru požadovaných prvků a poté se měď pokoví do plné tloušťky. Protože se měď pokovuje z tenké semenné vrstvy, může mSAP snížit boční podřezání spojené se subtraktivním leptáním. Konečná geometrie čáry stále závisí na zobrazování, profilu rezistu, tloušťce pokovené mědi, odstranění semenné vrstvy a řízení procesu; není určena pouze litografií.

To je to, co odlišuje mSAP v praxi. Hotová měď není definována leptáním. Je definována obrazem a poté vypěstována. Proto mSAP dokáže vytvářet pole kontaktních plošek s jemnou roztečí a úzké stopy, které by subtraktivní trasa buď zaoblila, nebo by vyžadovala enormní množství nadměrné korekce, aby přežila leptání.

mSAP vs. standardní výroba desek plošných spojů pro jemné návrhy

Protože základní vrstva musí být natištěna a pokovení musí být rovnoměrné, je mSAP na konvenčním laminátu možný, ale není to nejlepší cesta. Praxí v oboru je vytvářet mSAP struktury na materiálovém systému, jehož povrchová chemie tento proces podporuje: velmi hladká měděná fólie a v nejvýkonnějších strukturách pryskyřičný systém s nízkými ztrátami a dobrou dielektrickou konzistencí.

Pokud je požadavkem jednoduše „jemné linie“ a nikoli „jemné linie s řízenou impedancí na tenkém dielektriku“, může konvenční proces jemných linií na vysoce kvalitním laminátu splnit tento požadavek s nižšími náklady. Argumenty pro mSAP jsou silné, když jsou jemné prvky také husté, když je měď tlustá v poměru k šířce linie nebo když je geometrie skutečně na hranici toho, co dokáže fotolitografie a leptání rozlišit.

Výrobní proces mSAP PCB pro jemné plošné spoje

Níže uvedená sekvence je jádrem procesu. Každý krok slouží k přípravě povrchu pro další a pořadí není flexibilní.

Většina obtíží spočívá v kroku 4. Galvanické pokovování je proces na úrovni panelu: rozložení proudu na velkém panelu není nikdy dokonale rovnoměrné, takže se tloušťka mědi mění a tam, kde se tloušťka mění, se mění i šířka hotové linky. Formát a využití panelu závisí na vybavení výrobce, kontrolách rovnoměrnosti pokovování a konkrétním provedení. Rozměry hotové desky by proto měly být zahrnuty do cenové nabídky, aby bylo možné vyhodnotit navrhované rozvržení panelu a postup procesu.

Požadavky mSAP Fine Line a prostoru pro výrobu desek plošných spojů

Pokovovací lázeň v lince mSAP není zaměnitelná s univerzální pokovovací lázní pro mědění. Přísady v lázni řídí rychlost pokovování a vrhací schopnost a pro mSAP je důležité, jak lázeň zajišťuje růst mědi v úzkých zářezech mezi oblastmi semen. Lázeň, která dobře pokovuje v otevřeném prostoru, může vyčerpat vnitřek pole s jemnou roztečí, což vede ke zúžení nebo mezerě mezi kontaktní ploškou a stopou.

Pro kupujícího z toho vyplývají tři důsledky, které stojí za pochopení, protože se projeví v recenzi výkresu:

• Poměr stran v rovinném směru je důležitý. Husté pole kontaktních plošek se vůči pokovovači chová jako sada úzkých drážek. Čím hustší je pole a čím jemnější je rozteč, tím obtížnější je rovnoměrné pokovování a tím více proces závisí na specifickém chemickém složení a designu panelu výrobce.
• Vrstva semen je úzkým hrdlem pro jemné struktury. Bezproudová depozice v jemném prostoru může být pomalá nebo neúplná. Toto je skutečné omezení dosažitelné velikosti prvku a nelze ho odstranit lepší litografií.
• Silnější měď je neúměrně tvrdší. Protože pokovování musí rovnoměrně vyplnit prostor na plnou hmotnost mědi, je vysoká spotřeba mědi na jemné prvky jednou z nejobtížnějších kombinací v tomto procesu.

Související subtraktivní cesta pro husté struktury je diskutována v našem procesu laserového přímého zobrazování (LDI) a vrtání v jemné rozteči v našich laserem vrtaných průchodech plošných spojů . U desek, které kombinují jemné čáry s navrstvenou strukturou, je otázka skládání pokryta v našem návrhu skládání HDI.

Pravidla mSAP pro návrh desek plošných spojů pro součástky s jemným roztečem

Navrhování pro mSAP není navrhování pro standardní fotolitografii s přesnějšími čísly. Několik pravidel se mění spíše druhem než hodnotou.

• Prstencový kroužek již není omezením minimální šířky. Protože měď spíše roste než se leptá, může mít ploška velikost blízkou hotovému otvoru, aniž by ji podřezání narušilo. To umožňuje husté uspořádání plošek a u konstrukce s jemnou roztečí je to skutečný zisk v frézovatelné ploše.
• Kompenzace leptání není nutná stejným způsobem. Konstruktér zvyklý kompenzovat ztráty leptáním by měl návrh znovu zkontrolovat, protože hotový prvek se blíží zobrazenému prvku.
• Váha mědi na jemných prvcích musí být opodstatněná. Pokud návrh požaduje 2 unce mědi na linkách o tloušťce 50 µm, musí krok pokovování tuto vrstvu rovnoměrně vyplnit a okraj procesu se ztenčí. Před vydáním produktu je často vhodné zkontrolovat vztah mezi tloušťkou a šířkou.
• Hodnoty impedance musí být pro hotovou měď přepočítány. Charakteristická impedance závisí na šířce stopy a tloušťce mědi a povrch mědi získaný metodou mSAP je hladší než povrch leptané mědi. Pokud byla cílová impedance nastavena standardním procesním výpočtem, je vhodné ji porovnat se skutečnou konečnou geometrií.

Řízení impedance je obecně diskutováno v našem článku o řízení impedance RF desek plošných spojů a v širším článku o návrhu RF desek plošných spojů s řízenou impedancí . Důsledky jemných prvků pro RF rozvržení jsou uvedeny v našich pokynech pro návrh RF desek plošných spojů.

Kdy použít technologii mSAP pro desky plošných spojů s vysokou hustotou

mSAP si svou cenu vynahradí ve specifických situacích a v jiných je racionálním řešením konvenční proces jemné linky na lepším laminátu. Vyplatí se, když návrh obsahuje pole plošek s jemnou roztečí, která subtraktivní trasa nedokáže rozlišit, když šířka trasy určuje její impedanci a tolerance šířky je malá, když měď musí být silná vzhledem k šířce linky a když je struktura dostatečně hustá, že by běžná deska s deskou potřebovala více vrstev, než umožňuje mechanická konstrukce.

Nevyplácí se, když je jediným požadavkem mírné zmenšení šířky čáry, když je deska velká a měď těžká, ale prvky běžné, nebo když je objem dostatečně vysoký, že náklady na proces dominují a konvenční proces na tenkém laminátu se dostane do požadované tolerance. V těchto případech je obvykle rozumnější specifikací výrobní proces HDI PCB s laserovým vrtáním a vysoce kvalitním laminátem.

Výběr materiálu ovlivňuje rozhodnutí více, než kupující očekávají. Laminát musí být kompatibilní s chemií semenné vrstvy a u RF struktur dielektrická konstanta a tangens ztrát pryskyřičného systému určují dosažitelný výkon bez ohledu na to, jak kvalitní je měď. Náš výběr materiálů pro desky plošných spojů zahrnuje kompromisy a skupiny materiálů s nízkými ztrátami, konkrétně v našich materiálech pro desky plošných spojů s nízkým Dk a nízkým Df.

Náklady na mSAP PCB a dodací lhůty pro výrobu na jemné lince

V cenové nabídce mSAP není cena primárně mědí. Jde o procesní kroky a disciplínu panelu.

• Počet cyklů zobrazování a pokovování. Každá vnitřní vrstva v nahromaděné struktuře představuje celý cyklus mSAP. Čtyřvrstvá struktura na jádru představuje čtyři cykly mSAP, nikoli jeden.
• Velikost panelu. Panely mSAP jsou menší, protože se na velkých plochách snižuje rovnoměrnost pokovení. Deska, která se nehodí pro standardní panel, může být z tohoto důvodu podstatně dražší.
• Výtěžek na jemných strukturách. Vada na hustém poli je pravděpodobnější a nákladnější, protože je obvykle odhalena pozdě a může zničit celý panel.
• Materiál. Specifikace laminátu a měděné fólie je skutečně drahá a u jemné desky tvoří větší podíl ceny než u konvenční desky.
• Měření. Jemné prvky je třeba změřit a metoda měření je součástí cenové nabídky.

Pokud je omezením spíše harmonogram než cena, uveďte to v poptávce. Menší panel, jednodušší sestavení nebo rozdělení výroby do dvou kroků mohou podstatně změnit dodací lhůtu a výrobce ji může optimalizovat pouze tehdy, pokud ví, že na tom záleží. Struktura dodacích lhůt pro tyto konstrukce je stanovena v našem postupu výroby desek plošných spojů.

Výrobce desek plošných spojů mSAP pro jemné linky a jemné rozteče

Při hledání výrobce desek plošných spojů mSAP by inženýři měli porovnat ověřené procesní možnosti pro zamýšlený souvrství – nejen nejmenší inzerovanou šířku linky. Společnost Highleap dokáže prozkoumat poptávky na výrobu desek plošných spojů mSAP zahrnující jemné vedení linek, husté vzory kontaktních plošek a řízenou geometrii mědi a poté objasnit, které konstrukční detaily a kvalifikační kontroly jsou nutné před zahájením výroby.

Pro cenovou nabídku na výrobu desek plošných spojů s jemnou roztečí uveďte konečnou šířku a rozteč čar, tloušťku mědi po vrstvách, dielektrické materiály, počet vrstev, velikost desky, požadavky na impedanci a očekávaný objem. Pokud je cílem návrhu jemné rozteče plošných spojů nebo vysokorychlostní signály, uveďte podrobnosti o rozměrech a tabulku impedance. Tyto vstupy pomáhají odlišit návrh, který vyžaduje mSAP, od návrhu, který lze vyrobit konvenčním procesem jemné linky s nižšími náklady.

Pokud návrh kombinuje jemné vedení s propojením s vysokou hustotou, může být relevantní výrobní postup HDI PCB od společnosti Highleap. V případě řízené impedance uveďte požadavky spolu s podrobnostmi o návrhu desek plošných spojů s řízenou impedancí. Pro odeslání kompletního návrhového balíčku použijte formulář Žádost o cenovou nabídku na výrobu desek plošných spojů s jemnou impedancí .

• Balíček cenových nabídek: Soubory Gerber/ODB++, stackup, cílové hodnoty pro linky/prostory, tloušťka mědi, případně tabulka impedance, požadavky na kontrolu a předpokládaný objem.

Často kladené otázky k výrobě desek plošných spojů v mSAP

Je mSAP totéž co navrstvená nebo sekvenční laminační struktura?

Ne, jedná se o různé rozměry. Sekvenční laminace a navrstvení popisují, jak jsou vrstvy stohovány a lisovány. mSAP popisuje, jak se vytváří obraz mědi na vrstvě. Deska může být mSAP, aniž by byla navrstvením, a navrstvení může být vytvořeno subtraktivním zpracováním. Často se používají společně, a proto se tyto pojmy v poptávkách zaměňují.

Jaké šířky čáry může mSAP ve skutečnosti dosáhnout?

Záleží na hmotnosti mědi, materiálu, chemickém složení pokovování a velikosti panelu. Spíše než uvádět číselné údaje je užitečná otázka, jaký je nejmenší prvek na vaší desce, jakou hmotnost mědi nese a jaká je hustota kolem něj. Tyto tři faktory dohromady určují, zda je návrh pohodlný, nebo neúnosný.

Lze mSAP použít se slepými a zapuštěnými prostupy?

Ano. Struktury průchodů se vytvářejí vrtáním a pokovováním stejně jako v jakémkoli procesu nanášení materiálu a měděné vrstvy lze vyrobit metodou mSAP. Sledovanou interakcí je pokovování stěny průchodu a pokovování planární vrstvy, protože obojí probíhá ve stejné chemické lázni a průchod musí být pokoven způsobem, který nezachycuje kontaminaci v základní vrstvě.

Mění mSAP dosažitelný počet vrstev?

Mění se tím praktický limit husté vrstvy, protože každá další vrstva přidává cyklus pokovování s vlastním rizikem meze kluzu. Mechanická a materiálová omezení stále platí paralelně. U návrhu, který vyžaduje mnoho vrstev a velmi jemné prvky, je obvykle lepší zvážit počet vrstev jako konstrukční proměnnou.

Lze hotovou desku normálně připájet a sestavit?

Ano. mSAP ovlivňuje tvorbu mědi, nikoli proces montáže. Je vhodné ověřit, zda je specifikována povrchová úprava, protože deska s jemnou roztečí pájených vodičů sestavená na povrchu, který není pájitelný, je běžným a předejitelným problémem.