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聚焦超高密度互连(UHDI)

七月 21, 2023 | Nolan Johnson, I-Connect007
聚焦超高密度互连(UHDI)

尽管John Johnson在American Standard Circuits (ASC)公司是新人,但他对这项技术绝对不陌生。事实上,他受聘后的主要职责是超高密度互连的业务开发。John详细介绍了超高密度互连工艺以及ASC的发展方向。

 

Nolan Johnson:John,你如何定义超高密度?

 

John Johnson:我把它定义为小于4 mil的超细走线、小微孔;层数可以根据需要而变化;有叠层微孔,可以叠层4层及以上的任意层。

 

Nolan Johnson: ASC公司的UHDI技术路线图是什么?公司已经具备了什么水平,还需要什么技术?客户的需求是什么?

 

John Johnson:约一年半前,ASC公司成为Averatek技术(即A-SAP™工艺)的授权商。在此期间,ASC一直在加速实施技术、关注业务、寻找商业机会。

在加入ASC之前,我曾在Averatek工作,并在该方面拥有多年的经验;我主要负责PCB制造。当我来到ASC时,很自然地将该工艺提升到了新的高度。我们目前承接了大量的测试载体、样品,以及商业订单,都是需求较小的快板项目。

我们正在考虑添加超细导通孔工艺能力,目前已经具备直径4 mil贯穿孔铜填充能力。

对于激光钻孔,ASC一直是外包,但随着深入研究,发现拥有自己的激光钻孔设备是有益的,所以订购了一台全新的激光钻孔设备。现在我们资金充足,已经利用真空蚀刻技术更新了剥离、蚀刻、剥离生产线(strip、etch、strip line ,简称SES)和内层蚀刻、内层剥离生产线。

 

Nolan Johnson:在所有这些变化中,哪些变化与UHDI直接相关?加成法工艺对于通过激光钻孔获得这些尺寸至关重要。哪些设备是支持实现UHDI所必需的?

 

John Johnson:从某种意义上说,它们都是实现目标所必需的。我们已经进入了嵌入式电容器和电阻领域。在Ticer材料和OhmegaPly®材料方面,我们一直在与Quantic的员工密切合作。

所有这些都必须结合在一起,因为超HDI需要具备多种因素。我们使用的Averatek工艺是实现超细线条的基础。但是如果没有超细导通孔,就无法实现精细走线。我们已经为微孔增加了铜填充能力,并且一直在升级电镀走线。我们正在转向使用特殊光亮剂的不溶性阳极技术,以更好地控制从表面到导通孔的电镀分布;有很多成品都是超高HDI的。

 

Nolan Johnson:你提到了嵌入式组件。你是否发现这种设计决策与UHDI密切相关?

 

John Johnson:这项技术从20世纪80年代开始就存在,不一定是我们今天描述的超高HDI的一部分,但在过去的日子里,它是一个非常高密度的PCB。它对于未来PCB的发展也有推动作用。

 

Nolan Johnson:你是否发现埋嵌技术的实施比例越来越高?

 

John Johnson:PCB变得越来越小,把那些元器件从表面移出并放在PCB内层,是很自然的事情。

 

Nolan Johnson:这是节省空间的主要方法。

 

John Johnson:是的。现在有很多公司对封装基板感兴趣,这只不过是超高密度技术;我们也在关注这方面的业务。

 

Nolan Johnson:我们都知道UHDI在航空航天和国防领域有很大的价值,但贵公司的UHDI并不一定始终属于这些领域。你们专注于哪些非国防领域 ?

 

John Johnson:实际上是所有领域。我们正在与国防部客户合作,且在某些案例中,他们正在研究所需的新设计。从本质上讲,更精细间距的元器件才是真正的推动力。

如果审视0.5毫米的BGA,客户很难布线这类元器件,需要用2 mil或更细的线宽、线距。

然而,0.5毫米不会存在太久,未来会降到0.35毫米和0.3毫米。这将使行业难于应对,因为必须有更精细的线宽、线距。然后当可靠性成为制约因素时,只能制造某类叠层微孔。当你从这些方面考虑时,军队将需要UHDI;他们无法在海外获得这项技术,所以这是我们在美国最大的市场。

同样的需求也存在于公司的芯片级封装基板业务,但也有其他应用,例如半导体测试。

医学领域是一个巨大的应用。A-SAP™ 技术的一大亮点是允许使用铜和镍以外的材料。例如你可以在挠性表面用黄金制造电路。你可以拥有具有生物相容性的产品。这是我们目前正在研究的一个有趣的市场。

 

Nolan Johnson:说到市场,你发现是客户在找你,还是你在积极进行市场营销以宣传公司的技术能力?提供这种服务的市场营销动力是什么?

 

John Johnson:目前的状况是,销售团队一直在积极推动工作,客户也看到了ASC的营销。Averatek也一直在积极为我们寻找客户。这一切都在同时进行,使得我们非常忙碌。

 

Nolan Johnson:还有其他公司具备UHDI技术生产能力吗?

 

John Johnson:的确,我们拥有一些其他公司不具备的专长。不过还有其他A-SAP技术的授权商,他们都是很棒的工厂。他们有自己的技术能力,也专注于如何在运营中实现超高密度互连。

我们相信,ASC拥有UHDI所需的各种技术;不仅可以将其融入刚性PCB,还可以融入刚挠结合和挠性PCB。这种专长很有助于公司的发展。

我们已经研究了超薄铜箔,ASC已经拥有这种材料,但我认为我们看到UHDI技术会发展到远低于25微米线宽、线距;封装基板要求15微米,相当严格。所以如果想实现UHDI技术,仅仅使用超薄铜箔会让公司很难进入这个领域。

 

Nolan Johnson:UHDI会改变CAM流程吗?对于超HDI来说,如果想得实现UHDI的设计数据,CAM流程、与客户的交互的变化有多重要?

 

John Johnson:在混合现有的设计工具方面,他们需要考虑设计规则的变化。显然填充了微孔,镀覆了焊盘上的导通孔。完成了所有这些工作,当把它们放在PCB表面时,需要多次向上镀。在板外部超高密度的情况下,这些多次向上镀不能很好地发挥作用。

他们必须考虑把它放在第一层,或者放在封装中。可以在没有任何问题的情况下从外部进行,只要没有多次向上镀。

仍可以通过多次向上镀来生产,但成本会急剧上升,控制良率变得更加困难。这就是我们建议客户去做的,从这个角度看问题。

他们还需要考虑其他一些事情,比如阻焊膜和表面涂层概念;必须使用阻焊膜界定的焊盘,而不是铜特征界定的焊盘。这些都是在确定表面涂层时必须考虑的事情。

 

Nolan Johnson:听起来,UHDI作品销售的最佳方式是在设计之初就参与进来。

 

John Johnson:绝对是。无论如何,我们喜欢这样对待客户。如今,任何试图制造高密度PCB的制造工厂都需要与客户的设计团队密切合作,帮助指导他们完成这一过程。这对双方来说都容易得多,从长远来看,PCB的成本效益也会更高。

 

Nolan Johnson:你认为ASC的未来是载板吗?这是你们想要的发展方向吗?

 

John Johnson:是的。我们在这个领域进行了一些测试,美国市场无法满足封装载板的需求,市场需求太大了。亚洲将永远拥有这个市场。但在某些领域,知识产权安全成为了一个令人担忧的问题,以国防为导向,需要美国本土的资源,或者至少在北美。从这个角度来看,这确实是我们在封装基板市场上的用武之地。

 

Nolan Johnson:你们距离可以生产封装基板还有多远?

 

John Johnson:我们已经制造一些样品了。

 

Nolan Johnson:公司是否需要为UHDI工作招聘具备新技能的员工,或者将现有员工转移到该领域?

 

John Johnson:我们正在转移员工至该领域。但是,A-SAP™背后的技术已经在行业中存在一段时间了。生产超细走线需要满足准则,配合搬运及特殊工艺技术。但是一旦拥有了这些必要条件,就可以找到员工来培训他们,也可以引入现有PCB员工。我最近找了两位专业人士和我一起工作,一切进展得很顺利。

 

Nolan Johnson:提供Averatek工艺,使其能够向UHDI方向发展,对每块PCB的成本指标有何影响?许多PCB工厂发现自己的利润率被压缩到个位数,定价非常低。

 

John Johnson:如果你以过去30年同样心态,就会犯错误,因为这种心态必然会导致失败教训。不能放弃超高密度互连技术,否则就会影响公司未来的发展。在某种程度上,我们需要拥有可以赚钱的技术和市场。

北美PCB公司需要做更多的研发,需要可盈利的业务来资助研发。超高密度互连就是需要研发的技术之一。如果我们现在放弃,我们还能得到什么?什么都得不到。我们必须对超高密度互连技术收取更高的费用。

 

Nolan Johnson:最后还有什么想要补充的内容吗?

 

John Johnson:除超HDI外,ASC还拥有非常令人兴奋的技术能力。我们正在构建4层PCB和很多金属载体PCB,产品范围包括多层挠性PCB、刚挠结合板等。

我经营自己的公司已经很多年了,当时我们有很多很好的技术,但现在的技术更好了。从这个角度来看,能够进入超HDI或超高密度互连领域要容易得多。

 

Nolan Johnson:你认为你们什么时候会开始全面生产?

 

John Johnson:很快就会开始,因为需求已经存在,我们需要满足需求。到第二季度,ASC可能会进入小批量生产阶段,因为公司实际上拥有正在进行超HDI项目的客户。随着客户的增长,我们会即将进入更大批量的生产阶段。这一切都很有意义。

 

更多内容可点击这里查看,文章发表于《PCB007中国线上杂志》23年6月号,更多精彩原创内容,欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

标签:
#PCB  #设计  #新技术  #设计  #超高密度互连  #UHDI  #ASC  #A-SAP  #埋嵌  #CAM 


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