Conception de cartes de circuits imprimés miniatures

Alors que le secteur électronique exige des composants de plus en plus petits, Jan Pederson examine comment cela affecte la conception des circuits imprimés.

L’industrie électronique actuelle se caractérise par une forte tendance à la miniaturisation. Les composants sont de plus en plus petits, ce qui impose également de nouvelles exigences en matière de conception ducartes de circuits imprimés(PCB) sur lesquels ils sont montés.Groupe NCABs'engage dans le travail de l'association mondiale de normalisation IPC visant à développer des normes pour les PCB ultra-denses Ultra HDI, et sera en mesure de les livrer aux clients cette année.

À l'heure actuelle, plusieurs innovations et technologies émergentes dans la conception et la fabrication de PCB. Le premier estInterconnexion haute densité (HDI), qui permet une densité de composants plus élevée et des performances améliorées dans des formats plus petits. Un autre domaine d'innovation concerne les PCB flexibles utilisés dans l'électronique flexible et portable, où l'amélioration de la durabilité et du facteur de forme sont des sujets d'intérêt.

De plus, les microvias – utilisés comme interconnexions entre les couches des HDI et des PCB – gagnent en intérêt dans le secteur, avec des vias plus petits permettant une densité de composants plus élevée et une meilleure intégrité du signal. L'utilisation de matériaux spéciaux tels que les céramiques, les composites et les nanomatériaux pour améliorer les performances et la fiabilité des PCB s'accélère également, tout comme l'empilement de circuits intégrés 3D qui consiste à empiler plusieurs couches de circuits intégrés pour augmenter la densité des composants et améliorer les performances.

Pour mettre en œuvre ces technologies, nous savons que les fabricants doivent investir dans des équipements et des processus mis à jour, ainsi que développer une main-d'œuvre qualifiée et formée à l'utilisation de ces nouvelles technologies. De plus, des outils de conception et de simulation appropriés doivent être utilisés pour garantir que la conception des PCB est optimisée pour ces nouvelles technologies et peut être fabriquée de manière fiable.

Nous assistons à une multiplication de produits innovants qui stimulent le besoin en HDI, comme dans les wearables où les PCB sont intégrés dans des appareils portables comme les montres intelligentes, les trackers de fitness et les vêtements. Dans ce cas, les PCB sont fabriqués avec des matériaux flexibles qui permettent une conception et un boîtier plus polyvalents. L’Internet des objets (IoT), l’intelligence artificielle (IA) et la technologie 5G sont quelques-unes des industries qui accélèrent la fabrication à un nouveau niveau. Ces technologies doivent être intégrées, leur mise en œuvre implique donc un examen attentif lors de la phase de conception afin de garantir des performances et une fiabilité optimales. Les techniques d'emballage, telles que le chip-on-board (COB) et le flip-chip, ainsi que l'intégration de ces technologies directement sur unPCBpeut être qualifié de « substrat comme le PCB ».

À définir comme unCarte Ultra HDI , un PCB doit avoir plusieurs caractéristiques distinctes. Premièrement, il doit avoir une largeur de conducteur, une distance entre isolateurs et une épaisseur diélectrique inférieures à 50 µm. De plus, le PCB présentera un diamètre de microvia inférieur à 75 µm et des caractéristiques de produit qui dépassent la norme existante IPC 2226 niveau C.

Chez NCAB, un groupe spécial de notre conseil technique interne s'efforce d'aider nos usines à renforcer leurs capacités pour répondre à ces exigences Ultra HDI. Une méthode importante déployée est le traitement semi-additif modifié (mSAP), dans lequel le cuivre est accumulé sur une fine couche initiale au lieu d'être gravé sur une couche épaisse. Ce procédé est meilleur pour l’environnement car moins de cuivre est utilisé.

Le niveau plus élevé de miniaturisation nécessite également que le motif puisse être transféré sur la carte avec une résolution suffisamment élevée. En tant que telle, l’usine doit disposer de capacités d’imagerie directe laser (LDI) de pointe. De plus, l'environnement doit être extrêmement propre pour éviter la contamination et la poussière, ce qui implique des investissements considérables. Les processus de test et les équipements d'inspection optique automatisée (AOI) doivent également être mis à jour pour détecter et éviter les défauts potentiels des cartes. De même, il faut examiner l’équipement et la chimie lors du cuivrage. En conséquence, la miniaturisation va générer un besoin de matériaux plus propres et plus homogènes.