Produzione di PCB mSAP per circuiti a linee sottili

Highleap Electronics offre servizi di revisione e preventivo per la produzione di PCB mSAP per circuiti a linee sottili, dove la geometria dei conduttori, il passo e la struttura in rame richiesti necessitano di un processo semi-additivo modificato. Se il vostro fornitore attuale non è in grado di supportare la larghezza delle linee, la spaziatura o il layout a passo fine specificati, inviateci il disegno e lo stackup approvati in modo che possiamo valutare i requisiti di processo rispetto al progetto effettivo.

Per la fabbricazione di PCB mSAP , un numero minimo di linee/spazi da solo non è sufficiente. La larghezza finale del conduttore, lo spessore del rame, il sistema dielettrico, l'allineamento degli strati, gli obiettivi di impedenza, il layout del pannello e i criteri di ispezione devono essere considerati congiuntamente. Il processo di preventivazione di Highleap ha lo scopo di definire la costruzione richiesta e confermare le ipotesi di processo prima di impegnarsi su prezzo e tempi di consegna.

Produzione di PCB con mSAP vs. incisione sottrattiva

Un circuito stampato multistrato convenzionale viene realizzato per sottrazione. L'intero strato viene ricoperto di rame, un'immagine viene stampata su pellicola secca, il rame esposto viene inciso e il rame rimanente costituisce il disegno. La larghezza finale della linea è quindi pari alla larghezza della linea fotolitografica meno la quantità rimossa dall'incisione, e l'incisione non è verticale. Procede per sottosquadro, e lo fa in modo non uniforme a seconda dello spessore del rame e del rapporto d'aspetto dell'elemento.

Il processo semi-additivo inverte la logica. Il pattern viene prima creato come un sottile strato di innesco a forma delle caratteristiche desiderate, e successivamente viene depositato il rame fino al raggiungimento dello spessore completo. Poiché il rame viene depositato a partire da un sottile strato di innesco, il processo mSAP può ridurre il sottosquadro laterale associato all'incisione sottrattiva. La geometria finale della linea dipende comunque dall'imaging, dal profilo del resist, dallo spessore del rame depositato, dalla rimozione dello strato di innesco e dal controllo del processo; non è determinata unicamente dalla litografia.

Ecco cosa rende mSAP diverso nella pratica. Il rame finito non è definito dall'incisione, bensì dall'immagine, che viene poi fatta crescere. Per questo motivo mSAP è in grado di produrre array di piazzole a passo fine e tracce strette che un processo sottrattivo arrotondarebbe o richiederebbe un'enorme quantità di sovracorrezione per resistere all'incisione.

mSAP vs. fabbricazione standard di PCB per progetti con linee sottili

Poiché lo strato di innesco deve essere stampato e la placcatura deve essere uniforme, la realizzazione di strutture mSAP su un laminato convenzionale è possibile, ma non rappresenta la soluzione ottimale. La prassi industriale prevede la costruzione di strutture mSAP su un sistema di materiali la cui chimica superficiale supporti il ​​processo: una lamina di rame molto liscia e, nelle strutture ad altissime prestazioni, un sistema di resina con basse perdite e buona uniformità dielettrica.

Se il requisito è semplicemente "linee sottili" e non "linee sottili con impedenza controllata su un dielettrico sottile", un processo convenzionale di incisione di linee sottili su un laminato di alta qualità può soddisfare il requisito a un costo inferiore. La soluzione mSAP diventa più vantaggiosa quando le caratteristiche sottili sono anche dense, quando il rame è spesso rispetto alla larghezza della linea o quando la geometria è effettivamente al limite di ciò che la fotolitografia e l'incisione possono risolvere.

Processo di produzione di PCB mSAP per PCB a linee sottili

La sequenza descritta di seguito rappresenta il fulcro del processo. Ogni passaggio serve a preparare la superficie per quello successivo e l'ordine non è flessibile.

La fase 4 è quella in cui risiede la maggior parte della difficoltà. La galvanizzazione è un processo a livello di pannello: la distribuzione della corrente su un pannello di grandi dimensioni non è mai perfettamente uniforme, quindi lo spessore del rame varia e, dove varia lo spessore, varia anche la larghezza della linea finale. Il formato e l'utilizzo del pannello dipendono dalle attrezzature del produttore, dai controlli di uniformità della placcatura e dal design specifico. Le dimensioni finali del pannello devono quindi essere incluse nel preventivo in modo che il layout del pannello e il processo proposti possano essere valutati.

mSAP - Dettagli e requisiti di spazio per la fabbricazione di PCB

Il bagno di placcatura in una linea mSAP non è intercambiabile con un bagno di ramatura generico. Gli additivi presenti nel bagno controllano la velocità di placcatura e la potenza di getto, e il comportamento rilevante per mSAP è quello relativo alla crescita del rame nelle strette trincee tra le aree di innesco. Un bagno che placca bene in un'area aperta può non fornire sufficiente rame all'interno di una matrice a passo fine, producendo una rastrematura o uno spazio vuoto tra il pad e la traccia.

Per l'acquirente ne derivano tre conseguenze, che vale la pena comprendere perché emergono durante la revisione del disegno:

• Il rapporto d'aspetto nella direzione planare è importante. Una matrice densa di pad si comporta come una serie di strette trincee per il processo di placcatura. Più densa è la matrice e più fine è il passo, più difficile è ottenere una placcatura uniforme e più il processo dipende dalla specifica composizione chimica e dal design del pannello utilizzati dal produttore.
• Lo strato di semi rappresenta un collo di bottiglia per la formazione di strutture fini. La deposizione chimica senza corrente in spazi ristretti può risultare lenta o incompleta. Questo rappresenta un vero limite alle dimensioni delle caratteristiche realizzabili e non può essere eliminato con tecniche di litografia più avanzate.
• Il rame più spesso è sproporzionatamente più duro. Poiché la placcatura deve riempire lo spazio in modo uniforme fino al raggiungimento dell'intero peso del rame, la necessità di un elevato quantitativo di rame per le parti più delicate rappresenta una delle combinazioni più difficili in questo processo.

Il relativo metodo sottrattivo per strutture dense è discusso nel nostro processo di imaging diretto laser (LDI) , mentre la parte relativa alla foratura di strutture a passo fine è trattata nei nostri via per PCB realizzati con foratura laser . Per le schede che combinano linee sottili con una struttura a strati, la questione dello stackup è affrontata nel nostro progetto di stackup HDI.

Regole di progettazione PCB mSAP per componenti a passo fine

Progettare per mSAP non significa progettare per la fotolitografia standard con parametri più stringenti. Diverse regole cambiano nella natura piuttosto che nel valore.

• L'anello anulare non rappresenta più un vincolo di larghezza minima. Poiché il rame cresce anziché essere inciso, il pad può avere dimensioni molto simili a quelle del foro finito senza che il sottosquadro lo eroda. Questo permette di realizzare matrici di pad dense e rappresenta un reale vantaggio in termini di area fresabile in un progetto a passo fine.
• La compensazione dell'incisione non è necessaria allo stesso modo. Un progettista abituato a compensare la perdita dovuta alla fase di incisione dovrebbe ricontrollare il progetto, poiché l'elemento finito è molto simile all'elemento visualizzato.
• Il peso del rame impiegato per i dettagli più fini deve essere giustificato. Se il progetto richiede 2 once di rame su linee da 50 µm, la fase di placcatura deve riempire uniformemente tale spessore e il margine di processo si riduce. Spesso esiste una relazione tra spessore e larghezza che vale la pena esaminare prima del rilascio.
• I valori di impedenza devono essere ricalcolati per il rame finito. L'impedenza caratteristica dipende dalla larghezza della traccia e dallo spessore del rame, e la superficie del rame mSAP è più liscia di una superficie incisa. Se l'impedenza target è stata definita in base a un calcolo di processo standard, è opportuno verificarla rispetto alla geometria finale effettiva.

Il controllo dell'impedenza in generale viene trattato nel nostro documento sul controllo dell'impedenza dei PCB RF e nella più ampia sezione sulla progettazione di PCB a impedenza controllata , mentre le conseguenze a livello di dettagli per i layout RF sono illustrate nelle nostre linee guida per la progettazione di PCB RF.

Quando utilizzare la tecnologia mSAP per PCB ad alta densità

mSAP giustifica il suo costo in situazioni specifiche, mentre in altre un processo di microlavorazione convenzionale su un laminato di qualità superiore rappresenta la soluzione più razionale. È conveniente quando il progetto include array di piazzole a passo fine che un processo sottrattivo non è in grado di realizzare, quando la larghezza di una traccia ne determina l'impedenza e la tolleranza di larghezza è ristretta, quando lo spessore del rame deve essere proporzionale alla larghezza della linea e quando la struttura è sufficientemente densa da richiedere, per un circuito stampato tradizionale, un numero di strati superiore a quello consentito dal progetto meccanico.

Non conviene quando l'unico requisito è una modesta riduzione della larghezza delle linee, quando il circuito stampato è di grandi dimensioni e il peso del rame è elevato ma le caratteristiche sono ordinarie, oppure quando il volume è talmente elevato che il costo del processo diventa predominante e un processo convenzionale su un laminato a linee sottili rientra nelle tolleranze richieste. In questi casi, un processo di produzione di PCB HDI con foratura laser e un laminato di alta qualità è solitamente la soluzione più sensata.

La scelta del materiale influisce sulla decisione più di quanto gli acquirenti si aspettino. Il laminato deve essere compatibile con la composizione chimica dello strato di innesco e, per le strutture RF, la costante dielettrica e la tangente di perdita del sistema di resina determinano le prestazioni raggiungibili, indipendentemente dalla qualità del rame. La nostra selezione di materiali per PCB tiene conto di questi compromessi, e in particolare delle famiglie di materiali a bassa perdita, come i nostri materiali per PCB a bassa costante dielettrica (low-Dk) e bassa costante dielettrica (low-Df).

Costi e tempi di consegna per la produzione di circuiti stampati mSAP per linee sottili

In un preventivo mSAP, il prezzo non è principalmente dovuto al rame, bensì alle fasi del processo e alla disciplina del pannello.

• Numero di cicli di imaging e di placcatura. Ogni strato interno in una struttura multistrato corrisponde a un ciclo mSAP completo. Una struttura multistrato a quattro strati sopra un nucleo corrisponde a quattro cicli mSAP, non a uno.
• Dimensioni del pannello. I pannelli mSAP sono più piccoli perché l'uniformità della placcatura si degrada su ampie superfici. Un pannello che non si adatta a un formato standard può costare considerevolmente di più proprio per questo motivo.
• Rendimento sulle strutture fini. Un difetto in una matrice ad alta densità è più probabile e più costoso, perché di solito viene rilevato in ritardo e può rendere inutilizzabile un intero pannello.
• Materiale. La specifica di laminazione e lamina di rame comporta un sovrapprezzo considerevole e rappresenta una quota maggiore del costo di un circuito stampato a linee sottili rispetto a uno convenzionale.
• Misura. È necessario misurare i dettagli più minuti e il metodo di misurazione è incluso nel preventivo.

Se il fattore limitante è la tempistica, piuttosto che il prezzo, specificatelo nella richiesta di offerta (RFQ). Un pannello più piccolo, una configurazione più semplice o la suddivisione del processo in due fasi possono modificare significativamente i tempi di consegna, e il produttore può ottimizzare il processo solo se ne è consapevole. La struttura dei tempi di consegna per queste realizzazioni è definita nel nostro diagramma di flusso del processo di produzione di PCB.

mSAP, produttore di PCB per progetti a linee sottili e passo fine.

Quando si cerca un produttore di PCB mSAP , gli ingegneri dovrebbero confrontare la capacità di processo verificata per la configurazione di stackup desiderata, e non solo la larghezza minima delle linee pubblicizzata. Highleap può esaminare le richieste di fabbricazione di PCB mSAP che includono instradamento di linee sottili, pattern di pad densi e geometria del rame controllata, quindi chiarire quali dettagli costruttivi e controlli di qualificazione sono necessari prima di un impegno di produzione.

Per un preventivo di produzione di PCB a linee sottili , fornire la larghezza e la spaziatura delle linee finite, lo spessore del rame per strato, i materiali dielettrici, la configurazione dello stack-up, il numero di strati, le dimensioni della scheda, i requisiti di impedenza e il volume previsto. Se il progetto prevede piazzole a passo fine o segnali ad alta velocità, includere i dettagli dell'ingombro e la tabella di impedenza. Questi dati aiutano a distinguere un progetto che richiede mSAP da uno che può essere realizzato con un processo a linee sottili convenzionale a un costo inferiore.

Qualora il progetto combini il routing a linee sottili con interconnessioni ad alta densità, la soluzione di produzione di PCB HDI di Highleap potrebbe essere appropriata. Per l'impedenza controllata, includere i requisiti insieme ai dettagli di progettazione del PCB a impedenza controllata. Utilizzare la funzione " Richiedi un preventivo per la fabbricazione di PCB a linee sottili" per inviare il pacchetto di progettazione completo.

• Pacchetto preventivo: File Gerber/ODB++, stackup, target linea/spazio, spessore del rame, tabella di impedenza (se applicabile), requisiti di ispezione e volume previsto.

Domande frequenti sulla produzione di PCB con mSAP

mSAP è equivalente a una struttura a stratificazione o a una struttura a laminazione sequenziale?

No, si tratta di dimensioni diverse. La laminazione sequenziale e la stratificazione descrivono il modo in cui gli strati vengono sovrapposti e pressati. mSAP descrive come si forma l'immagine di rame su uno strato. Un circuito stampato può essere realizzato con il metodo mSAP senza essere una stratificazione, e una stratificazione può essere realizzata tramite un processo sottrattivo. Spesso i termini vengono usati insieme, motivo per cui si confondono nelle richieste di informazioni.

Qual è la larghezza di linea effettivamente raggiungibile da mSAP?

Dipende dal peso del rame, dal materiale, dalla chimica della placcatura e dalle dimensioni del pannello. Piuttosto che citare un valore numerico, la domanda più utile è: qual è l'elemento più piccolo presente sul circuito stampato, quanto rame contiene e qual è la densità di materiale circostante? Questi tre fattori, considerati insieme, determinano se il progetto è valido o al limite.

È possibile utilizzare mSAP con vie cieche e interrate?

Sì. Le strutture dei fori passanti vengono formate mediante foratura e placcatura, come in qualsiasi processo di assemblaggio, e gli strati di rame possono essere prodotti tramite mSAP. L'interazione da tenere d'occhio è la placcatura della parete del foro passante e la placcatura dello strato planare, poiché entrambe avvengono nello stesso bagno chimico e il foro passante deve essere placcato in modo da non intrappolare contaminazioni nello strato di innesco.

mSAP modifica il numero di livelli raggiungibili?

Ciò modifica il limite pratico per una struttura densa, poiché ogni strato aggiuntivo comporta un ciclo di placcatura con il proprio rischio di resa. I limiti meccanici e dei materiali rimangono validi in parallelo. Un progetto che richiede molti strati e dettagli molto fini di solito trae maggiore beneficio dalla valutazione del numero di strati come variabile di progetto.

È possibile saldare e assemblare normalmente la scheda finita?

Sì. mSAP influisce sulla formazione del rame, non sul processo di assemblaggio. Vale la pena verificare che la finitura superficiale sia specificata, poiché un circuito stampato a passo fine assemblato su una superficie non saldabile è un problema comune e evitabile.