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Se si progettano smartphone, dispositivi IoT o dispositivi ad alta velocità 5G applicazioni, è probabile che il vostro PCB sia basato su Tecnologia Sequential Build-Up (SBU).
Che cos'è la tecnologia SBU?
Tecnologia SBU (Sequential Build-Up) è un sistema avanzato Processo di produzione dei PCB in cui Gli strati circuitali sono costruiti in sequenza anziché comprimerli tutti in un'unica fase di laminazione. La tecnica consente ai progettisti di utilizzare microfori perforati al laser e sottili pellicole dielettriche, vias ciechie vias interrati per interconnessioni precise.
La tecnologia PCB SBU aiuta a far combaciare le impedenze e i problemi di integrità del segnale, incorporando anche un maggior numero di componenti e tracce per raggiungere l'obiettivo di sviluppare Schede di interconnessione ad alta densità (HDI).
Vantaggi della costruzione sequenziale (SBU) per i PCB HDI
Oltre a offrire nuovi metodi di impilamento, PCB a costruzione sequenziale (SBU) offrono vantaggi significativi in termini di capacità di instradamento, prestazioni elettriche, riduzione delle dimensioni e affidabilità a lungo termine. Questi vantaggi spiegano perché l'SBU è diventato il fondamento di HDI PCB produzione in settori avanzati come 5G, automobilistico, e elettronica di consumo.
Maggiore densità di instradamento
Il vantaggio principale della tecnologia Sequential Build-Up è la sua capacità di supportare progetti di interconnessione ad alta densità (HDI)che offre una maggiore densità di instradamento rispetto alle schede multistrato tradizionali. In questo modo è più facile instradare e posizionare componenti ad alto numero di pin come BGA.
Tracce sottili e dielettrici sottili vengono utilizzati con microvasi forati al laser di dimensioni ridotte, consentendo alle schede SBU di collocare BGA e qualsiasi altro pacchetto a passo ultrafine, come ad esempio QFN e pacchetti su scala chip (CSP).
Potenziato Integrità del segnale
A differenza dei PCB tradizionali che si basano su vias a foro passanteLa tecnologia SBU tiene a bada l'induttanza e la capacità parassite, consentendo interconnessioni più brevi e precise. Ciò è fondamentale nei sistemi digitali 5G, a onde millimetriche e ad alta velocità, dove la bassa perdita di inserzione e l'impedenza stabile sono una necessità piuttosto che un'opzione.
Progetti di PCB più sottili e compatti
Spessore del PCB possono essere ridotti inserendo vias e componenti tra gli strati grazie alla tecnologia SBU. Smartphone schede madri e gli indossabili, ad esempio, si affidano alle SBU per avere dimensioni compatte pur mantenendo funzioni complesse come l'elaborazione dei dati ad alta velocità e la comunicazione wireless.
Affidabilità e resistenza meccanica migliorate
I circuiti stampati SBU possono utilizzare microvie sfalsate per fornire una maggiore resistenza meccanica o impilati per ottenere un maggiore risparmio di spazio. Questa versatilità assicura l'affidabilità a lungo termine e il miglioramento della progettazione, rendendoli adatti ai sistemi radar per autoveicoli, all'elettronica aerospaziale e ai settori medici in cui la sicurezza e l'affidabilità sono fondamentali.
Tipi di tecnologia PCB SBU
Stack-up nei PCB HDI
PCB a costruzione sequenziale (SBU) possono essere implementati in diverse strutture di stack-up, a seconda della densità e delle prestazioni richieste dal progetto:
- Struttura 1+N+1 (livello base)
Una delle applicazioni standard di base è la struttura 1+N+1, che prevede l'aggiunta di uno strato di accumulo su ciascun lato del nucleo.
Comunemente utilizzato in progetti HDI di base, dove è sufficiente una moderata densità di routing.
- Struttura 2+N+2 (maggiore densità)
Una pila 2+N+2 ha due strati di accumulo per lato.
Fornisce più canali di routing, supportando pacchetti complessi come i BGA ad alto numero di pin.
- Interconnessione a qualsiasi livello (livello avanzato)
Al livello più sofisticato, la tecnologia di interconnessione any-layer consente alle microvie di collegarsi da qualsiasi strato a qualsiasi strato. Questo permette ai progettisti di PCB di avere libertà di routing e di eliminare gli stub, risolvendo così la maggior parte dei problemi di integrità del segnale.
Configurazioni di vie nei PCB SBU
- Microvie sfalsate: I microvasi sfalsati sono distribuiti per garantire la resistenza meccanica.
- Adatto per progetti in cui affidabilità a lungo termine è critico, come ad esempio automobilistico o elettronica aerospaziale.
- Microvie impilate: I microvasi impilati sono allineati verticalmente per garantire un risparmio di spazio con interconnessioni dirette.
- Ideale per layout ultracompatti in smartphone, dispositivi IoT e altri prodotti miniaturizzati.
Confronto tra tecnologia standard e SBU
La differenza tra i PCB standard e le schede SBU è che le schede SBU non sono semplicemente strati sovrapposti. Sono progettate per supportare alta frequenza applicazioni e di instradamento molto denso. Ecco un rapido confronto tra i due:
Tecnologia PCB standard | SBU Tecnologia PCB | |
Processo di produzione | I PCB standard sono prodotti in un'unica fase di laminazione con tutti gli strati pressati insieme. I fori passanti sono praticati lungo l'intero spessore della scheda. Processo efficiente e poco costoso Crea stub lunghi che possono essere problematici alle alte frequenze. | I PCB SBU sono costruiti strato per strato. Al contrario, viene aggiunto un ulteriore strato di accumulo e i microvasi perforati al laser collegano i livelli all'interno di uno strato senza creare stub. |
Vias e Connettività | Utilizzate vias a foro passante, che perforano l'intero stack, anche quando solo pochi strati richiedono la connettività. Le porzioni di via che non sono collegate a nulla fungono da antenne ad alta frequenza e impediscono le prestazioni. | SBU utilizza vias ciechi, vias interrati e microvias forati al laser che si fermano dove necessario. Riducono la perdita di inserzione, migliorano il controllo dell'impedenza e riducono gli effetti parassiti, a tutto vantaggio delle operazioni ad alta frequenza. |
Prestazioni e integrità del segnale | Si tratta di vias passanti e di contorni più ampi della scheda che creano parassiti, influenzando negativamente le prestazioni di integrità del segnale nei progetti ad alta frequenza. | I percorsi di connessione più brevi con i PCB SBU preservano l'integrità del segnale per i progetti che la richiedono. Ideale per progetti digitali 5G, mmWave e ad alta velocità con requisiti rigorosi di controllo dell'impedenza e perdita di inserzione. |
Applicazioni target e costi | Ideale per molti prodotti che richiedono opzioni di prestazioni da basse a moderate e soluzioni a basso costo, come alimentatori, prodotti di livello consumer e schede di livello industriale. | I PCB SBU sono costosi a causa dei passaggi aggiuntivi richiesti per la fabbricazione. Importante per le applicazioni di nuova generazione, come gli smartphone e altri dispositivi IoT, i radar automobilistici e i sistemi aerospaziali che richiedono densità. |
Come vengono prodotti i PCB a costruzione sequenziale (passo dopo passo)
Fase 1: Laminazione del nucleo
Fase 2: Creazione di strati
Fase 3: perforazione di microvasi
SBU inizia con un nucleo di materiale laminato, che crea la base del PCB. Questo nucleo deve essere in grado di sopportare tutti gli strati costruiti sopra di esso senza imperfezioni e problemi di allineamento.
Successivamente, viene aggiunto un sottile strato dielettrico per supportare le perforazioni/microvie aggiuntive, che sono di natura complessa e devono rimanere uniformi.
Poi, il laser perforazione crea microvasi. A differenza della perforazione meccanica, la perforazione laser crea piccoli fori che consentono di realizzare connessioni senza disturbare o danneggiare gli spazi adiacenti.
Fase 4: Processo di placcatura
Fase 5: Ripetizione dei livelli
Quindi, i microvasi vengono riempiti, il rame viene inciso e modellato per creare le connessioni necessarie in base ai requisiti del progetto.
Se sono necessari più strati di accumulo per ulteriori strati, questo processo viene ripetuto. Aggiungere uno strato dielettrico, forare i microvasi, placcare con rame e incidere fino a ottenere lo stack-up desiderato.
Tendenze future della tecnologia PCB SBU
La tecnologia SBU continuerà ad evolversi per soddisfare le esigenze dell'elettronica di prossima generazione. Le tendenze principali includono:
Isolamento più sottile e tracce di rame più fini
I progettisti avranno bisogno di circuiti stampati con strati di isolamento ridotti, tracce di rame più raffinate e microfori che operano su scale minime per accogliere i processori di prossima generazione, sensorie chip di memoria.
Qualsiasi strato HDI Adozione
Questa modifica consente alle microvie di interconnettersi attraverso qualsiasi strato della scheda. La tecnologia avanzata PCB SBU consente agli ingegneri un maggiore accesso e flessibilità nel routing e rende meno complicata la manutenzione di schede più complesse. layout rispetto ai chip.
Sistemi di materiali migliorati
Inoltre, i materiali saranno sempre più perfezionati. I laminati a bassa perdita e le resine supporteranno sempre più la tecnologia 5G, mmWave e altri progetti ad alta velocità che migliorano la qualità del segnale.
Integrazione con il System-in-Package (SiP) e l'imballaggio 3D
La tecnologia SBU sarà integrata in iniziative di integrazione system-in-package o 3D in cui i PCB fungeranno sia da piattaforma di interconnessione e parte del pacchetto fisico.
Tutti questi progressi indicano che le schede SBU saranno parte integrante del raggiungimento di prestazioni e affidabilità piccole e di alta qualità nell'elettronica del futuro.
Conclusione
Con la tecnologia di costruzione sequenziale, i PCB possono essere popolati più densamente, con dimensioni più piccole e caratteristiche elettriche migliori, dando vita a dispositivi high-tech che utilizziamo ogni giorno, dagli smartphone al 5G ad alta frequenza, fino all'industria automobilistica e aerospaziale.
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FAQ
A1: Sì. Poiché le microvie scendono solo di uno strato e si fermano nel punto in cui il segnale deve andare, non ci sono estesi passaggi inutilizzati come nei PCB tradizionali. Pertanto, nella maggior parte dei casi, non è necessario eseguire il backdrilling quando si opera con SBU.
A2: Grazie ai vias più corti e agli strati dielettrici più sottili, l'impedenza può essere controllata meglio. È comunque necessario prestare attenzione alla larghezza e alla spaziatura delle tracce, ma le schede SBU presentano una minore variazione rispetto alle schede a fori passanti standard.
A3: La registrazione tra gli strati è una delle sfide più difficili, a causa delle dimensioni ridotte delle caratteristiche. Un'altra sfida è rappresentata dalla placcatura coerente del rame all'interno dei microvasi; qualsiasi disallineamento o difetto può portare ad aperture o alla degradazione del segnale.
A4: Sì, SBU può supportare oltre 20 strati senza eccesso di spessore. Tuttavia, l'affidabilità dei vial impilati deve essere gestita con attenzione in caso di numero di strati molto elevato.
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