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Interconexiones(orgánicas)
Multicapas, flexibles, de potencia y otras
SASE 2011
Fernando R. S. Craviotto
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Temas
1 – Definiciones del termino genérico “circuito impr eso”
2 – Descripción de conceptos y tecnologías empleadas
3 – Ambientes y requisitos
4 – Materiales
5 - Métodos
6 – Proyecto y ensayos
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DEFINICIONES
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Printed Board (PB) 60.1485The general term for completely processed printed circuit and printed wiring configurations. (This includes single-sided, double-sided and multilayer boards with rigid, flexible, and rigid-flex base materials.)
Printed Circuit 60.0912A conductive pattern that is composed of printed components, printed wiring, discrete wiring, or a combination there of, that is formed in a predetermined arrangement on a common base.(This is also a generic term that is used to describe a printed board that is produced by any of a number of techniques.)
IEC 60194 (2006)
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Printed Circuit Board 60.1487Printed board that provides both point-to-point connections and printed components in a predetermined arrangement on a common base.
Printed Wiring Board 60.1489A printed board that provides point-to-point connections but not printed components in a predetermined arrangement on a common base.
Multilayer Printed Board 60.1227The general term for a printed board that consists of rigid or flexible insulation materials and three or more alternate printed wiring and/or printed circuit layers that have been bonded together and electrically interconnected.
IEC 60194 (2006)
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Molded Interconnection Device 67.1926A combination of molded plastic substrate and conductive patterns that provide both the mechanical and electrical functions of an electronic interconnection package.
Multichip Module Deposited (MCM -D) 86.1929Mutlichip module where unreinforced dielectric and conductive materials are added sequentially to form an interconnecting structure on a substrate.
Multichip Module Laminate (MCM -L) 86.1930Multichip modules built primarily using printed board manufacturing processes and materials.
IEC 60194 (2006)
Optical boards, optical connectors aun no entraron en el diccionario.
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En la actualidad se puede “poner”una interconexión del tipo “pista de circuito impreso”, sobre cualquier substrato. Es claro que hay condiciones pero es posible. Esto expande el concepto PCI.
Los cambios
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Futuro visto hoy
Fuente: ITRS
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Georgia Tech
The 3DASSM program’s long-term vision is a complete system that will be entirely silicon based.
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Tendencias
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Tecnologías
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Tecnologías aplicables2.1 Mecánicas
Perforación (mecánica y láser)Fresar (ídem)PrensarRevestir / aplicar (rodillos, serigrafía, aspersión, filtración, ink jet , etc.)
2.2 QuímicasElectroquímicas (galvánicas)Químicas (electroless, desplazamiento)CatálisisDisolución química Polimerización térmica o por radiaciónPolimerización catalítica (PEDOT, PANI, etc.)PegadoCVD
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Continuación metodos2.2.1 Plasmas
Etch (remoción de material)Revestir directamente (con metales, cerámicas o plásticos)
2.2.2 FotoquímicasFotopolímeros para transferencia de imagen (definir trazados)Para mascaras antisoldantes (proteger áreas)Para definir dieléctricos (definir y crear áreas)ReducciónConversión CuO en Cu; idem AgLáseresEstructurarSinterizar plásticos, cerámicas y metales
2.3 FísicasPVD y “semejantes”
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micro vías
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Empaquetamiento
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Componentes Embutidos
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Material y proceso para capacitor embutido (ejemplo)
Farad flex
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Embutidos: capacitores
FRS1
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Slide 18
FRS1 Fernando R. S. Craviotto, 2/14/2011
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Material resistivo (NiCr)
Omegaply
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20
Material resistivo (NiCr)
Omegaply
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Embutidos: Resistencia
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Material capacitivo
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Multicapa flexible en LCPLCP: Core 25µm, Outer 50µmVia-hole: 50µmLand pitch: 350µm
Nippon Mektron, ltd
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Hibridas
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Aviónica (Rockwell Collins)
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PotenciaPistas de cobre entre 1 e 10 oz
Mascara antisoldante
Substrato de aluminio o cobre (disipador/transmisor)
Dieléctrico térmicamente conductor
Revestimientos opcionales
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Multicapa para 25 A
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28
Multicapa para 25 A
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MIDs
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MIDs
Definibles como “thermoplastics circuit carriers”.
Ventajas en la reducción de:Cantidad de componentesTamañoCantidad de piezas
Una característica es la robustez
LimitacionesAncho y separación de pistasCantidad de capas
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Multicapas moderno
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Uso y tipos de MC
4 a 101,0 a 1,6Netbook
4 a 101,0 a 1,6Notebook
4 a 61,6Net top
4 a 61,6Desktop
8 a 121,6 a 2,4Servidores/estaciones de trabajo
14 a 322,4 a 3,5Grandes Servidoresmm
CapasEspesorSector de mercado
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Placas modernas
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I/O por cm3
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Particularidades de la PCI
Lo que diferencia la PCI de otros componentes tiene varios aspectos:
2 - A grande quantidade de etapas de fabricação
3 - A necesidad de nuevo herramental para cada model o
Aumenta la probabilidad de errores y los costos para evitarlos
1 – Las interacciones entre necesidades y disponibil idades
Equipos y métodos disponibles o conocidos, materiales, uso.
0 – Volumen a fabricar
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Ambientes de operación
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Ambiente, peor caso Ensayo acelerado
Categoria de uso T min °C
T máx °C
∆T °C
tD
h
Ciclos por año
Años de servicio (típico)
Riesgo de fallas acept.
%
T min °C
T máx °C
∆T °C
tD
h
1 Consumo 0 60 35 12 365 1 – 3 1 25 100 75 15
2 Computador 15 60 20 2 1460 5 0.1 25 100 75 15 3 Telecomunicaçiones -40 85 35 12 365 7 – 20 0.01 0 100 100 15
4 Aeronaves comerciales
-55 95 20 12 365 20 0.001 0 100 100 15
100 100 15 5 Industrial y cabina de automóbiles
-55 95 20 40 60 80
12 12 12 12
185 100 60 20
10 0.1 0
y frio
100 100 15 6 Militar – tierra y água -55 95 40 60
12 12
100 265
10 0.1 0
y frio
100 100 15 7 Espacial -55 95 3 a 100
1 12
8760 365
5 – 30 0.001 0
y frio
100 100 15 8 aviacion militar a b c
-55 95 40 60 80
120
2 2 2 2
365 365 365 365
10 0.01 0
y frio
100 100 15 9 Automóbiles (en compartimiento de motor)
-55 125 60 100 140
1 1 2
1000 300 40
5 0.1 0 y frio mas amplio ∆T
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Materiales
BasesProcesamientoRevestimiento
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ε = Constante Dieléctrica y factor de disipación
Tg = Temperatura de transición vítrea.
HPCT = Test de la olla de presión.
VO = inflamabilidad – característica de auto-extinción (UL 94).
Cu = Resistencia al despegue del cobre al laminado).
αz = Coeficiente de expansión térmica en eje Z.
P(t) = Perfil de la Superficie.
D estab. = Estabilidad Dimensional
Principales factores de interés en los laminados
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40
Topografía de la superficie del cobre
Estándar
Para HF
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41
Características de pré-pregs
Tipos de tejido de vidrioEstilo Espesor mm Direcc. máquina Transversal fibras/cm
106 0,0356 ECD 900 - 1/0 ECD 900 - 1/0 22x22 681080 0,0584 ECD 450 - 1/0 ECD 450 - 1/0 24x19 601506 0,1500 ECE 110 - 1/0 ECE 110 - 1/0 19x16 481652 0,1143 ECDE 150 - 1/0 ECDE 150 - 1/0 20x202113 0,0737 ECE 225 - 1/0 ECD 450 - 1/0 24x22 562116 0,0965 ECE 225 - 1/0 ECE 225 - 1/0 24x23 462165 0,1016 ECE 225 - 1/0 ECG 150 - 1/0 24x202313 0,0813 ECE 225 - 1/0 ECD 450 - 1/0 24x25 553070 0,0787 ECDE 300 - 1/0 ECDE 300 - 1/0 27x273313 0,0838 ECDE 300 - 1/0 ECDE 300 - 1/0 24x25 557628 0,1727 ECG 75 - 1/0 ECG 75 - 1/0 17x12 437629 0,1778 ECG 75 - 1/0 ECG 75 - 1/0 17x137635 0,2032 ECG 75 - 1/0 ECG 50 - 1/0 17x11
% Resina
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Integración
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Propiedades de aleaciones
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Métodos de fabricación
Procesos
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Proyecto y ensayos
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Aspectos de Confiabilidad en PCIProyecto electrónico
Análisis estructural
Construcción
A esto usualmente le son aplicados ensayos de evaluación de conformidad para constatar la “calida d”:
VisualesDimensionalesSuperficialesEléctricosFísicosEstructuralesAmbientalesOtros específicos da aplicación (ex.: radiaciones)
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Desempeño de la placa
En armado: planicidad y espesores, preservación de la soldabilidad, dimensiones, resistencia térmica, limpieza, apariencia, integridad eléctrica y mecánica, etc..
Desempeño durante la vida útil : fatiga, degradación, adecuación (demanda ambiental).
Ciclaje térmico
Son aspectos de conformidad con normas
Son aspectos de confiabilidad
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Ensayos de Integridad
Choque mecánico 11 muestras, 500 a 1500 g, 1 ms, 5x por eje
VibraciónFuerza, frecuencia resonante, tiempo
Choque térmicoTemperatura, tiempo, ciclos
Soldabilidad
Fuerzas de separación
Microsección
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Ensayos de desempeño
Vida o envejecimiento acelerado> 2000 h, 20 a 25 pzs
Almacenaje a alta o baja temperatura
Ciclaje térmico>100 ciclos
Calor húmedo> 2000 h, 80-85% HR, 50°C
Resistencia en humedad cíclica
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Aspectos de fabricación
Control de procesos
Técnicas estad ísticas comprendidas
Medición
Ensayo
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Capabilidad pistas Secuencia agujeros
Registro máscara Registro capas internas
Cupones para evaluación de capabilidad
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Resumen
• Lentamente disminuye el uso de PCI
• Las técnicas de semiconductores demandan varias formas de interconexiones aguas abajo.
• Innovación es la regla
• Inversiones cada vez mas elevadas