Revisão EIPC: Ultra

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Já faz um tempo desde que tive a oportunidade de revisar um webinar EIPC Technical Snapshot. Esta excelente série começou em outubro de 2020, quando nosso setor foi assediado pela pandemia do COVID-19. Ele continuou com sucesso à medida que as restrições foram suspensas e fornece um canal eficaz para o compartilhamento eficiente de conhecimento relevante que complementa as tradicionais conferências ao vivo. O 20º da série, em dezembro de 2022, teve como foco as questões ambientais que impactam a indústria eletroeletrônica. No início de fevereiro, o EIPC realizou sua Conferência de Inverno ao vivo em Lyon e agora, por demanda popular, o 21º Instantâneo Técnico preenche um espaço antes da Conferência de Verão agendada para meados de junho em Munique.

O webinar de 3 de maio foi apresentado e moderado pela diretora técnica do EIPC, Tarja Rapala-Virtanen. Seu primeiro apresentador foi John Johnson, diretor de desenvolvimento de negócios da American Standard Circuits, com um histórico de caso detalhado da realização bem-sucedida da ASC de interconexões de densidade ultra-alta.

Revendo as mudanças no mercado eletrônico global, Johnson comentou que a situação geopolítica mundial mudou o foco para PCBs críticos e substratos de embalagem de volta para o Ocidente, embora a capacidade da maioria dos fabricantes norte-americanos seja limitada à tecnologia de linha e espaço de 75 mícrons obtido por processamento subtrativo. Há uma demanda crescente por soluções de interconexão de densidade ultra-alta, mas a maior parte da indústria não está preparada para a mudança revolucionária que isso exigirá.

A American Standard Circuits considerou várias opções antes de estabelecer sua capacidade de densidade ultra-alta. A empresa acreditava que o processamento semi-aditivo modificado (m-SAP) usando laminado de folha fina seria intensivo em capital, com riscos de perda de rendimento e um limite de espaço de linha prático em torno de 25-30 mícrons. Eles viram a tecnologia de placa aditiva como uma opção menos intensiva em capital que seria facilmente adaptada para sub-25 mícrons e, assim, forneceria um caminho significativo para interconexões de densidade ultra-alta e substratos de embalagem. Conseqüentemente, eles licenciaram o processo proprietário A-SAP oferecido pela Averatek, cujo principal componente é uma "tinta metálica líquida" à base de solvente que aplica uma camada de catalisador muito fina, mas muito densa. Isso permite um depósito coerente de cobre não eletrolítico em espessuras tão baixas quanto 0,1 mícron, com boa adesão ao substrato, que pode ser usado como base para galvanoplastia de padrão de cobre e posteriormente gravado por flash sem necessidade de resistência ao ataque e ataque mínimo da parede lateral no padrão condutor. Geometrias de condutores muito finas podem ser alcançadas.

Johnson usou exemplos gráficos para demonstrar as melhorias na densidade do circuito que podem ser realizadas à medida que as dimensões do espaço de linha são reduzidas. Em comparação com a tecnologia típica de 75 mícrons, 25 mícrons resultariam em um aumento de 9x e 12,5 mícrons em 36 vezes. Na maioria das vezes, os equipamentos e processos existentes da American Standard Circuits oferecem capacidade de 20 mícrons. Seu objetivo é estender isso para 10 mícrons em 12 meses, para o qual eles exigem imagens aprimoradas e instalações de inspeção óptica.

Ele resumiu a sequência do processo: Substrato não revestido, seguido de revestimento com tinta metálica líquida, depósito de cobre não eletrolítico, aplicação de fotorresistente, exposição e revelação de imagem, galvanização de cobre, tira fotorresiste e gravação instantânea.

Seus exemplos de microseção mostraram a geometria de condutores de 11 mícrons de alta relação de aspecto antes e depois da corrosão por flash, indicando paredes laterais verticais e perda insignificante de largura. Essas características oferecem benefícios na perda de inserção reduzida e melhor acoplamento indutivo e capacitivo de linhas diferenciais. Ele se referiu ao trabalho publicado por Eric Bogatin sobre o tema.

Johnson explicou que a tecnologia A-SAP permite o uso de dielétricos muito finos e é compatível com uma ampla gama de substratos de ultra-alta velocidade e baixa perda, mesmo aqueles que são difíceis de fabricar como materiais revestidos de cobre de folha ultrafina para aplicações m-SAP. Altas resistências ao descascamento são consistentemente alcançadas com o processamento A-SAP, mesmo em PTFE. Ele deu exemplos de padrões demonstradores de alta densidade em construções multicamadas e comentou que o processo tende a remover o estresse de camadas individuais, beneficiando o registro camada a camada. Outros exemplos mostraram vias preenchidas com cobre de 4 mil de diâmetro em camadas de 4 mil de espessura, e um projeto atual da American Standard Circuits apresenta linhas e espaços no nível de 20 mícrons.