高密度PCB結構
高密度 IC 迫使高密度 PCB 設計人員尋找新的設計策略，以便在較小的板上實現更多功能 – 在最終用戶產品中 – 或者在更大的零件上有更多的功能.
集成電路上的另一代更小的元件正在開發中. 這是在 65 納米範圍, 但一些 IC 製造商已經在開發原型 45 納米元素. 當前生產的 IC 中最小的元件, 關於 90 納米, 已經與連接的物理基礎發生衝突.
印刷連接, 或曲目, 只能很小，直到磁盤上出現信號完整性和性能分佈問題. 在每種類型的板上組裝新芯片將需要一些新策略以及過去使用的策略.
印製電路板設計中的這些問題大家都知道: 接收來自 IC 的信號並將其發送至 IC, 保持信號完整性, 並將電力分配給磁盤的組件. 信號完整性意味著避免串擾, 當跡線彼此太近時會發生這種情況, 並管理阻抗以避免信號反射更可能發生在太長的軌道中，因為它們發生在非常大的高密度 PCB 板上.
還有一個新的並發症: 非常短的上升和下降時間. 然後, 即使軌道很短, 可能會出現潛在的額外阻抗問題.
五年前, 太比特互聯網路由器是頂級產品. 它包含 52 PCB 和半個機架或 3 英尺高, 2 腳深和 18 英寸寬. 現在路由器只有一塊PCB，而且只有 1.5 英寸高. 如果當時我們被告知一個 IC 可以容納數十億個晶體管 10 與 Gbps 兼容的軌道, 我們會笑的. 現在不知道有沒有大小和速度限制.
具有較小 IC 和磁道的磁盤上的信號完整性問題通常可以使用熟悉的技術來處理: 管理軌道尺寸和間距以最大程度地減少串擾並使用適當的電阻器構建軌道連接以避免反射. 我們將千分之一英寸視為最小軌道寬度, 和 7 至 8 千分之一英寸作為它們之間的最小距離, 無論芯片有多少引腳. 他更喜歡千分之一英寸的間隔.
新的 PCB 架構
高密度PCB的設計走了兩條路. 一個導致真正高密度的PCB, 用於手機, 數碼相機, 以及其他消費和家用電子設備, 所有電路都安裝在拇指指甲大小的板上，並且必須謹慎分配電源以延長每次充電之間的使用壽命. 另一個導致超級計算機中的高性能 PCB, 超高速路由器, 和類似的系統.
在這些微小的 PCB 上, PCB 設計人員不必在狹窄的空間內擠壓元件, 但低功耗要求的性能就是一切. 較大的 PCB 以非常高的速度運行. 兩種高密盤存在不同的問題, 而設計人員縮小到具有更小的元件的下一代 IC.
對於具有 IC 的高性能磁盤 1,000, 2,000, 甚至更多的針腳, 標準連接施加的物理限制可能需要完全不同的設計技術.
一個例子, 自稱為信號完整性佈道者，其公司, 成為信號, 位於奧拉西, 堪薩斯州, 是一個立方體形狀的 3-D PCB.
這不是堆疊層的集合. 這是一個專用於 3-D 的集成設計, 所有重要的進程都在多個處理器層上垂直運行.
其他技術側重於層壓板. 層壓材料的處理有助於減少信號損失, 並且非常薄的板可以支持更短和更多的連接. 一些新的生產層壓板僅 2 千分之一英寸厚，變得更薄. 根據博加廷的說法, 這些層壓板可以讓設計師將 PCB 中的層數減半，同時提高性能.
高密度 PCB 的運行速度從 10 至 20 從 1980 年代的 MHz 到 21 世紀的每秒千兆位. 在 1980 年代, 你可以閉著眼睛設計一個盤子. 現在你必須睜大雙眼。”
模擬和訓練
隨著面板變得越來越複雜，他們的製造商不想因為糟糕的設計而浪費 1,500 引腳的 IC, 仿真和建模對 PCB 至關重要. 如果某事不起作用, 你需要採取合格的行動, 而且你不能繼續使用久經考驗的經驗法則. 磁盤越來越類似於 ASIC [專用集成電路], 現在我們越來越需要與 IC 相同類型的模擬. 現在可以使用通常執行此操作的仿真工具, 但今天仍然缺少性能完整性工具集.
超高密度PCB
MOKO Technology展示技術平台Dencitec, 這允許具有高吞吐量的印刷電路板的極高密度的集成功能.
這些選項包括導體和間距寬度高達 25 μm，銅厚度為 20 ± 5 μm 在所有導電層上, 激光通孔直徑為 35 微米, 剩餘環的直徑為 30 μm 在內層和 20 μm 在外層, 帶有過孔堆疊和焊盤中過孔的銅填充盲孔. 這為整合其他選項（例如能源供應）留出了更多空間 (電池, 等等。). 此外, 現代材料使超薄電路的製造成為可能, 如四層柔性電路，總厚度小於 120 微米. 相比之下, 常用的標準工藝只能在導體寬度和間距達到 50 μm 和經典的半加成工藝（如薄膜技術）使導體寬度和間距小於 15 微米, 但通常僅限於生產格式.
PCB 生產中電鍍銅沉積的模擬
在我們生產之前 高密度PCB板, 我們仔細分析收到的數據. 這就是我們如何找到對生產的所有潛在影響, 這可能會損害質量和長期可靠性.
到現在, 電鍍一直是一個領域，幾乎沒有人能夠準確地確定特定設計的行為方式. 電路板上沉積的銅層厚度取決於佈局密度. 如果密度低, 我們冒著建設太多的風險; 如果密度高, 我們冒著積累太少的風險. 過強的銅結構意味著孔中的孔變得太小. 過低的銅結構意味著孔壁太弱, 這樣鍍通孔可能會在組裝過程中破裂並失去其長期可靠性.
目標是在整個電路板上實現均勻的銅密度和均勻的結構. 我們在將印刷電路板放置於我們的生產效益時盡可能地考慮到這一點. 我們可以放置額外的銅圖案 (所謂的補償面) 電路板之間和周圍以補償密度. 儘管如此, 我們僅限於這些方法，因為我們無法修改電路板的實際設計. 只有開發者可以這樣做.
從歷史上看, 沒有開發人員工具來確定銅密度. 今天，MOKO Technology 提供了一種帶有印刷電路板彩色編碼圖像的解決方案, 顯示了銅上層結構和下層結構的潛在區域.
我們使用特殊的電流模擬軟件將電路板分成小單元. 將每個電池的銅密度與整個電路板的平均銅密度進行比較，然後為該電池分配顏色. 低於平均值的銅密度在綠色的刻度上著色 (平均數), 黃色和橙色到紅色. 越紅, 相對密度越低，該區域銅堆積過多的風險就越高. 具有較高銅密度的細胞按從綠色到深藍色的比例著色. 越藍, 銅堆積不足的風險越大.
用這些視覺數據武裝起來, 開發者可以在低密度區域增加覆銅區域或減少大面積覆銅區域.
此外, 我們將提供一個電流指數來衡量電路板上銅密度的均勻性. 完全均勻的電路板的指數為 1. 這意味著不會出現電鍍問題. 較低的值顯示較少的均勻性，並在可視化圖像上由紅色和藍色區域突出顯示. 如果指數跌至 0.8 或更少, 需要特別注意. 在上面顯示的例子中, 電流指數是 0.65. 藍色區域, 這太小了, 可以清楚地看到.
下新訂單時創建電流圖. 該電流圖是“PCB Image”的一部分, 您的印刷電路板的真實表現, 我們將與訂單確認一起發送給您. 在不遠的將來, 此模擬將成為價格請求功能的一部分. 我們將進行多項檢查並從中創建報告. 基於電流圖, 這也是創建的, 設計師可以看看他是否可以做出改變來提高他的高密度 PCB 電路板的均勻性.
修改後, 電流指數是 0.95. 圖為均勻的銅沉積.
電流模擬 – 良好的電流指數層模式 – 良好的電流指數
當然, 可能存在設計限制，使銅密度不那麼均勻是不可避免的. 為了這, 我們正在準備另一種解決方案，以提高成品印刷電路板的質量和可靠性. Elsyca Intellitool 陽極矩陣項目將進一步提高最終銅結構的均勻性.
複雜電子產品的更高封裝密度
高密度PCB板必須跟上微芯片的進步. 具有高封裝密度的電路代表了技術飛躍, 這應該會產生與 80 年代中期過渡到表面安裝一樣深遠的影響.
組件的逐步小型化, 籌碼, 和系統將意味著未來幾年印刷電路板製造的巨大技術飛躍以及由於表面安裝的引入 (貼片機) 八十年代中期. 目前預計高科技電路領域的增長率最高，因為微芯片的集成成功意味著也需要連接技術. 挑戰是為具有高集成密度的印刷電路板生產最精細的結構 (高密度互連 – 人類發展指數) 經濟上.
迄今為止, 通過將一些連接移動到一個或多個附加信號層，解決了多極元件的接觸問題. 然而, 多層電路的生產 (多層) 相對複雜，因此成本高. 然而, 通常只能通過使用更精細的導體圖案結構或使用更小的孔直徑來減少層數. 為了將電路板的各個信號層彼此電連接, 導體軌道是所謂的過孔, 一世. H. 鑽孔，然後金屬化, 通向下一層或板的底面. 由於一塊印刷電路板可以有幾千個孔, 僅通過減小孔徑就具有巨大的節約潛力. 機械地, 然而, 這樣的微孔 (微觀方式) 直徑小於 0.1 毫米只能用激光生產, 而傳統的鑽孔在 0.2 毫米達到極限.
然而, 微通孔只是邁向更複雜的細線結構電路的第一步. 這里特別關鍵的工作步驟包括整個照片過程, 電路板基材的覆銅層通常藉助它來構造. 超細導體技術對曝光和後續蝕刻步驟提出了特別高的要求. 如果結構的寬度和間距小於 0.1 mm 將在批量生產中實現, 在某些情況下產量會急劇下降. 這可以通過顯著簡化整個照片過程的新生產方法來解決. 這包括直接激光曝光, 直接用導體圖案描述光刻膠. 完全取消了使用膠片的傳統曝光步驟.
技術上, 直接曝光優於之前的接觸曝光，因為它在批量大小和更高的結構分辨率方面提供了更大的靈活性. 因此可以顯著減少工藝步驟的數量. 潔淨室運行費用, 電影和麵具, 光刻膠以及由此產生的處理對環境有害的材料和殘留物的費用也減少了. 可以實現更高的產量，尤其是對於非常細的導體，因為激光束的高相干性能夠以最小的低輻射對最小結構進行可靠成像. 並且由於直接照排機具有更高的景深, 甚至可以在一定程度上補償高度的差異. 自動光學面板測量和個人使用指示器也可作為附加功能. 激光直接成型更容易, 其中激光將導體圖案直接銑削到銅包層中, 這意味著不再需要抵抗.
中國企業也是新型連接技術開發的領頭羊. “移動” 來自卡爾斯魯厄公司的 Inboard 是一個新概念，代表多層表面佈線. 這種新型高密度PCB電路板也被稱為 “集成電路板” 因為電阻、電容等電子元件都集成在電路板上.
集成電路板不僅提供更精細的導體軌道結構和小於 80 用於接觸導體軌道的直徑為 µm, 但電氣數據也令人印象深刻. 與傳統的多層佈線相比, 相同功能的電纜長度減少了 35%. 通過所有層的過孔數量甚至減少了 80%, 參考示例中的信號層數從六個減少到只有兩個.
但重要的是，您可以再次使用片面組裝技術. 電阻器和電容器可以包括為 “打印” 組件. 這種新的發展是由對工作頻率的日益增長的要求引發的, 組件連接的數量和更小的設計，例如球柵陣列和芯片尺寸封裝. 例如, 和 50 印刷電路板上的印刷電阻器, 與 SMD 組裝相比具有成本優勢, 根據船內.
我們正在研究具有成本效益的光學數據傳輸解決方案. 一種塑料製成的帶狀光纖, 它連接到所謂的背板, 通過非常平坦的連接計算機中的硬件組件, 光導塑料條可達 50 厘米長. 新的條形波導製造工藝適用於任何載體材料, 特別是印刷電路板材料. 我們採取不同的方法，將熱沖壓生產的光導體集成到特殊的電路板層中. 這使得無源光學組件（例如分支）得以實施, 允許類似於電路板技術的光佈線. 電路板正在從簡單的連接元件演變為複雜的組裝.
