Výroba desek plošných spojů s ultratenkou linií pro vysokohustotní směrování

Výroba desek plošných spojů s ultratenkými liniemi začíná návrhovými pravidly

„Ultratenká linie“ není univerzální rozměrovou třídou. Skutečná cílová linie/prostor, tloušťka mědi, materiál, typ vrstvy a očekávaný výtěžek musí být specifikovány pro každý projekt.

Uveďte minimální šířku a rozteč stop pro jednotlivé vrstvy a určete, zda hodnoty platí před nebo po zpracování. Proveďte kontrolu jemných cílů pomocí závaží mědi a metody strukturování, nikoli jako izolovaného čísla. Pokud je kritická také ztráta signálu, koordinujte návrh s požadavky na vysokofrekvenční desky plošných spojů.

„Ultratenká linie“ je relativní popis, nikoli univerzální výrobní specifikace. Smysluplnými požadavky jsou minimální šířka a rozteč konečného vodiče v každé vrstvě, tloušťka mědi, zamýšlený postup procesu a přijatelná odchylka. Cíl, kterého je možné dosáhnout na tenké měděné vnitřní vrstvě, nemusí být ekvivalentní stejné nominální šířce/rozteči na vnější vrstvě s dodatečným měděním. Z tohoto důvodu by měla být konstrukční pravidla stanovena pro každou vrstvu a pro každou procesní podmínku.

Také rozlišujte nominální geometrii CAD od hotového vodiče. Vzor může být ovlivněn definicí rezistu, leptáním, pokovováním a lokální hustotou mědi, takže hotová čára se může lišit od nakreslené čáry. Pokud obvod obsahuje jemné únikové trasy, hustá pole kontaktních plošek nebo úzké neckdowny, zvýrazněte tyto oblasti během kontroly DFM. Je lepší vyřešit malý počet kritických přechodů včas, než se spoléhat na obecné tvrzení, že celý návrh je „jemná linie“.

Tloušťka mědi, vzorování a geometrie čar

S rostoucí tloušťkou mědi v poměru k šířce čáry se obtížněji kontroluje jemná struktura. Výchozí měď, nános pokovení, profil rezistu, podmínky leptání nebo bleskového leptání a lokální hustota vzoru mohou ovlivnit konečnou geometrii vodiče. Dodavatel by měl před potvrzením minimálních rozměrů zkontrolovat procesní okno.

Pokud je vyžadováno modifikované semiaditivní zpracování, uveďte to explicitně, spíše než předpokládejte, že všichni dodavatelé používají stejnou metodu. Konvenční subtraktivní a mSAP strukturování používají různé procesní sekvence.

1. Proč tloušťka mědi mění dosažitelnou geometrii vedení

Schopnost dosahovat jemných linií není popsána pouze šířkou a roztečí čar. Tvar vodiče ovlivňuje výchozí měděná fólie, měď přidaná během pokovování, tloušťka a profil rezistu, kompenzace leptání a konečná povrchová úprava. S rostoucí tloušťkou mědi v porovnání s cílovou šířkou čáry se profil boční stěny stává obtížněji kontrolovatelným a mezera mezi sousedními vodiči se může zúžit nebo měnit. Proto by hodnota poměru čára/mezera měla být vždy posuzována s ohledem na hmotnost mědi a typ vrstvy.

Zeptejte se, zda se uvedené minimum vztahuje k konstrukčním datům, obrázku na rezistu nebo k hotovému měděnému prvku. Tyto prvky nemusí být nutně identické. Cenová nabídka založená na nominálním rozměru CAD může vyžadovat procesní toleranci, aby hotová deska splňovala elektrické a rozměrové požadavky. Uveďte minimum pro každou vrstvu zvlášť, pokud se pro pokovování vnější vrstvy a leptání vnitřní vrstvy používají různé měděné konstrukce.

2. Subtraktivní zpracování, mSAP a SAP nejsou zaměnitelné označení

Při konvenčním subtraktivním zpracování se na měděný potahovaný podklad vytvoří vzor a odstraní se nežádoucí měď. Modifikované semiaditivní zpracování obecně používá tenkou vodivou semennou vrstvu, vzorovaný rezist, pokovování mědí v otvorech, odizolování rezistu a odstranění odkryté semenné mědi. Semiaditivní zpracování také vytváří vodiče pomocí semenné vrstvy a pokovování, ale jeho podrobný substrát a procesní sekvence se mohou lišit. Přesné názvy procesů a dostupná procesní okna by měly být ověřeny u vybraného výrobce.

Pro zadávání veřejných zakázek neuvádějte mSAP pouze proto, že se návrh nazývá „jemná linie“. Uveďte cílovou konečnou geometrii a požadavky na měď a poté požádejte výrobce o doporučení kvalifikovaného postupu. Pokud je pro návrh povinný konkrétní postup, uveďte jej výslovně a potvrďte, že továrna je schopna zajistit požadovaný materiál, konstrukci vrstev, velikost a objem panelu.

3. Šířka čáry, rozteč a skutečná elektrická geometrie

Šířka vodičů ovlivňuje odpor a proudovou kapacitu; rozteč ovlivňuje elektrickou vzdálenost a vazbu; a profil průřezu ovlivňuje obojí. U řízené impedance je vodič součástí struktury přenosového vedení, která zahrnuje také dielektrickou tloušťku, dielektrické vlastnosti, geometrii referenční roviny a sousední vodiče. Úzké vedení samo o sobě nezaručuje cílovou impedanci a zmenšení rozteče může zvýšit přeslechy nebo vytvořit rizika pro vyrobitelnost.

V případě vysokorychlostních signálů uveďte cílovou impedanci a toleranci, referenční vrstvu, příslušné vrstvení a případnou vzdálenost diferenciálních párů. Konečná geometrie by měla být porovnána se skutečnou hotovou konstrukcí mědi a dielektrika. Pokud se změní tloušťka laminátu nebo vrstvy, může být nutné rozměry stopy přepočítat, spíše než je kopírovat beze změny z dřívější revize.

4. Pravidla rozvržení, která chrání výtěžnost tenkých linek

Zkontrolujte lokální prohloubení, ostré rohy, úzké měděné pramínky, izolované měděné ostrůvky, husté úniky kontaktních plošek, registraci pájecí masky, vzdálenost mezi mědí a okrajem a vzdálenost mezi rovinami. Návrh může splňovat nominální globální pravidlo pro čáry/prostory, ale stále může obsahovat izolovaná místa, kde je geometrii mnohem obtížnější konzistentně zobrazit nebo leptat. Věnujte zvláštní pozornost přechodům kolem kontaktních plošek BGA s jemnou roztečí, přes kontaktní plošky a otisky konektorů.

Důležitá je také panelizace a rozložení mědi. Velké plochy mědi vedle velmi řídkých vzorů mohou vytvářet různé lokální procesní podmínky. Zahrňte zamýšlená omezení panelu, pokud ovlivňují návrh, a umožněte výrobci doporučit kompenzaci v případě potřeby. Zpětná vazba DFM by měla identifikovat přesné umístění a rozměr dané desky, aby se konstrukční tým mohl informovaně rozhodnout, spíše než aplikovat plošné uvolnění na celou desku.

5. Kontrola a přejímka jemných prvků

Dohodněte se na tom, co bude měřeno, kde to bude měřeno a jak bude výsledek hlášen. AOI (Autoinvariant Instrumentation - analýza dopadu) dokáže detekovat mnoho vad vzoru, ale nenahrazuje definici rozměrové akceptace pro každou kritickou stopu. V závislosti na projektu může plán zahrnovat kupóny, kontrolu průřezu, impedanční testování nebo jiné elektrické ověření. Určete, které položky jsou vyžadovány pro každou šarži a které jsou vyžadovány pouze pro kvalifikaci nebo schválení prvního výrobku.

Pro cenovou nabídku na ultrajemné deskové plošné spoje uveďte datový balíček, rozložení, hmotnosti mědi, cílové hodnoty řádků/prostorů podle vrstev, materiál, povrchovou úpravu, tabulku impedancí, množství a očekávané záznamy o přijetí. Užitečná technická odpověď by se měla zabývat navrhovaným postupem procesu a identifikovat všechny oblasti návrhu, které je třeba před vydáním vyjasnit. Díky tomu je cenová nabídka spolehlivější než výběr dodavatele na základě jediného minimálního počtu řádků/prostorů.

Tloušťka mědi a geometrie linie musí být vyhodnoceny společně, protože tvorba vzoru odebírá nebo přidává měď v závislosti na zvoleném procesu. Při subtraktivním zpracování je výchozí měď vzorována a leptána; profil leptání může ovlivnit šířku vodiče a tvar boční stěny. U aditivních nebo modifikovaných semiaditivních přístupů může tenká vrstva semenné vrstvy a sekvence vzorovaného pokovování podporovat jemnější prvky, ale skutečné procesní okno závisí na substrátu, konstrukci semenné vrstvy, rezistu, pokovování a krocích odstraňování semenné vrstvy. Samotný název procesu nestanovuje zaručenou konečnou linii/prostor.

Při žádosti o cenovou nabídku uveďte jak minimální konstrukční čáru/prostor, tak i požadavky na měď. Určete, zda se jedná o konstrukční cíl nebo akceptační limit na hotové desce. Také uveďte, zda vnější vrstvy vyžadují dodatečné pokovení mědí a zda návrh zahrnuje oblasti s vysokým obsahem mědi sousedící s jemnými prvky. Náhlé změny šířky stop, oblasti s hustou mědí a úzké mezery mohou zvýšit nároky na lokální řízení procesu, proto může být užitečný reprezentativní výrobní vzorek nebo kupón, pokud to aplikace odůvodňuje.

Impedance, přeslechy a integrita signálu

Menší trasy automaticky nezlepšují integritu signálu. Impedance závisí na geometrii tras, tloušťce mědi, dielektrických vlastnostech, rozteči referenčních rovin a okolním vrstvení. Jemné rozteče mohou také zvýšit vazbu a přeslechy, pokud nejsou směrovací a referenční roviny vhodně navrženy.

Zadejte cílovou impedanci, toleranci, referenční vrstvy a relevantní kontext frekvence nebo rychlosti hran. Použijte kontrolu desek plošných spojů s řízenou impedancí k společnému zvážení geometrie a vrstev.

Trasování jemných linek by mělo být navrženo v kontextu celé geometrie přenosového vedení. Charakteristická impedance závisí na šířce a tloušťce stopy, dielektrické konstantě, dielektrické výšce a konfiguraci referenční roviny. Pokud se některá z těchto proměnných změní během výroby nebo optimalizace vrstvení, výsledná impedance se může změnit, i když šířka stopy v CAD zůstane stejná. Uveďte cílovou impedanci a toleranci spolu s referenční vrstvou a materiálovým systémem.

Rozteče jsou také proměnnou v elektrickém návrhu. Úzce propojené vodiče mohou zvýšit přeslechy a nespojitosti kolem kontaktních plošek, zúžení, prostupů a rozdělení referenční roviny mohou ovlivnit chování signálu. U diferenciálních párů specifikujte geometrii páru a požadovaný impedanční vztah; u vysokorychlostních jednopólových sítí identifikujte kritické sítě a jejich referenční podmínky. Tyto požadavky by měly být přezkoumány se službou plošných spojů s řízenou impedancí jako koordinovaný problém stohování a směrování, nikoli řešen pouhou změnou šířky vedení.

Kontroly DFM, které chrání výtěžnost tenkých linek

Kontrola DFM metodou s jemnou strukturou by měla zkontrolovat minimální rozteče, zúžení vodičů, ostré rohy, izolované měděné prameny, registraci pájecí masky, přechody mezi kontakty a pájecími lištami a vyrobitelnost specifickou pro jednotlivé vrstvy. Stabilitu procesu může ovlivnit i vyvážení mědi a uspořádání panelu.

Nespoléhejte se na obecné tvrzení „schopné práce s jemnými liniemi“ bez definovaného souboru dat a stack-upu. Sdílejte výrobní výstupy a používejte kontrolu DFM k identifikaci konfliktů s pravidly návrhu před vydáním nástrojů.

Užitečná kontrola DFM kontroluje více než jen minimální šířku stopy. Měla by identifikovat izolované měděné pramínky, úzké krčky, ostré rohy, nedostatečné mezery, přechody mezi kontakty a stopami, měděné prvky v blízkosti okrajů desky, rizika registrace pájecí masky a potenciální zkraty po vytvoření vzoru. Kontrolor by se měl také zaměřit na interakci mezi oblastí jemných čar a širším rozložením mědi jinde na stejné vrstvě. Lokální hustota a náhlé přechody mohou ovlivnit konzistenci procesu.

Zkontrolujte požadavky na hotovou desku i na návrh: povrchová úprava, otvory pro pájecí masku, přístup k testovacím ploškám a geometrie montážních plošek mohou klást omezení na velmi malé prvky. Pokud projekt používá více měděných závaží, ověřte, zda jsou pravidla návrhu vhodná pro každou vrstvu, namísto kopírování jedné minimální hodnoty v celém souboru. Kontrola DFM by měla být zakončena konkrétními otázkami nebo změnami, které může vlastník návrhu přijmout, odmítnout nebo objasnit.

Kritéria kontroly a přijetí

Dohodněte se, jak bude ověřována šířka a rozteč čar a co představuje přijetí. AOI dokáže odhalit mnoho viditelných vad vzoru, ale plán kontroly by měl odpovídat konstrukci desky, velikosti prvku a požadavkům zákazníka.

U kritických sestav definujte požadavky na kupony, místa měření, protokolování a elektrické testy. Pokud bude deska osazena, koordinujte geometrii kontaktních plošek s osou desky plošných spojů.

Metody kontroly by měly být voleny podle velikosti prvku a typu důležité vady. Metoda AOI dokáže identifikovat mnoho vad vzoru, ale plán přejímky by měl uvádět příslušné minimální rozměry vodičů, rozteče a kritéria pro vady. U kritických geometrií se zákazník a výrobce mohou muset dohodnout na místech měření, návrhu kupónu, formátu hlášení a na tom, jak se zachází s hraničními měřeními.

Definujte požadovaný elektrický test odděleně od vizuální kontroly vzoru. Testování elektrické kontinuity a izolace může identifikovat přerušené nebo zkratované obvody, ale nemusí nutně charakterizovat každou změnu šířky vodiče. Pokud je impedance kontrolovaným požadavkem, specifikujte kupón nebo zkušební metodu a očekávání pro protokolování. U osazených desek se ujistěte, že konstrukce s jemnými linkami také podporuje registraci pájecí masky, vzory kontaktů součástek a strategii kontroly montáže.

Vyžádejte si cenovou nabídku na ultratenké deskové plošné spoje

Odešlete data Gerber nebo ODB++, rozložení vodičů, hmotnosti mědi, minimální počet řádků/mezer po vrstvách, materiál, povrchovou úpravu, tabulku impedancí, rozměry desky, množství a cílový termín. Pokud je návrh v rané fázi, uveďte cílové rozměry a elektrické požadavky, aby bylo možné prodiskutovat proveditelnost před zmrazením trasy.

Pro výrobu a montáž uveďte kusovník a data pro vyzvednutí a umístění. Začněte na stránce s nabídkou desek plošných spojů a prohlédněte si služby výroby desek plošných spojů.

Pro užitečnou cenovou nabídku poskytněte data Gerber nebo ODB++, kompletní rozložení, hmotnost mědi po vrstvách, minimální počet řádků/mezer po vrstvách, materiál, konečnou tloušťku, povrchovou úpravu, požadavky na impedanci, obrys desky, množství a dodací lhůtu. Identifikujte nejdůležitější vlastnosti a vysvětlete, zda uvedené hodnoty řádků/mezer jsou nominálními pravidly pro návrh nebo garantovanými mezemi pro přijatelnost hotové desky. Pokud existuje specifikace zákazníka nebo výkresová norma, uveďte její revizi.

Pokud je návrh stále ve vývoji, sdělte zamýšlenou funkci, rozteč součástek, kritické požadavky na síť a jakoukoli flexibilitu v linii/prostoru nebo materiálu. To pomůže při technickém posouzení rozlišit nezbytné požadavky od preferencí, které lze upravit za účelem zlepšení vyrobitelnosti nebo nákladů. Pokud je součástí montáže, přidejte kusovník, data o umístění, montážní výkres a požadavky na testování, aby bylo možné uvést kompletní rozsah projektu, a ne aby se holá deska považovala za jediný výstup.

Často kladené dotazy

Jakou linku a prostor můžete vyrobit?

Možné minimum závisí na tloušťce mědi, vrstvě, materiálu, procesní trase, uspořádání panelu a kritériích přijetí. Předložte soustavu prvků a data k technickému posouzení.

Vyžaduje ultratenká linie vždy mSAP?

Ne. Vhodný proces závisí na požadované geometrii a konstrukci. Výrobce by měl zvážit, zda je vhodný subtraktivní, mSAP nebo jiný kvalifikovaný proces.

Jaké informace jsou pro cenovou nabídku nejdůležitější?

Minimální řádek/mezera pro vrstvu, hmotnost mědi, vrstvení, materiál, požadavky na impedanci, velikost desky, množství, povrchová úprava a cíl dodání.