Vale la pena discutere di mSAP con un produttore quando non è possibile realizzare il routing con la larghezza finita delle piste, la spaziatura, lo spessore del rame e la registrazione ottenibili con un processo sottrattivo concretamente realizzabile. Questo confronto non sostituisce una revisione completa dello stackup: il fornitore deve confermare la geometria e le tolleranze per il dielettrico, la struttura in rame, il progetto dei via e l’applicazione specifici.
Per il substrato di un package di circuito integrato, la questione va oltre le linee sottili. La struttura deve supportare le interfacce del package e la produzione delle evidenze necessarie alla sua qualifica. Un PCB di tipo substrate-like può richiedere un controllo del routing altrettanto accurato, pur servendo un’interfaccia diversa, mentre un PCB convenzionale può soddisfare i propri requisiti senza un processo semiadditivo. La guida ai materiali e ai substrati avanzati per PCB approfondisce questi aspetti relativi ai materiali e alla qualifica.
Chiedete ai potenziali fornitori quale struttura propongono, quale geometria finita sono in grado di controllare e quali evidenze possono fornire per lo stackup effettivo.
Come funziona mSAP
Il processo semiadditivo modificato, o mSAP, è una famiglia di processi di formatura del rame generalmente basati su uno strato di rame sottile. In un flusso semplificato, il produttore:
- Parte da una struttura con una base di rame sottile.
- Applica e definisce il resist per delimitare le zone in cui il rame resterà.
- Deposita galvanicamente il rame nelle aree esposte del pattern.
- Rimuove il resist.
- Esegue un’incisione flash finale per rimuovere il rame esposto indesiderato tra gli elementi.
I dettagli dipendono dalla struttura e dallo stabilimento. In particolare, il rame rimosso durante l’incisione finale non è necessariamente limitato al rame di base originale: anche il rame depositato può contribuire al materiale asportato.
La placcatura flash e l’incisione flash sono operazioni diverse. La placcatura flash aggiunge un sottile deposito di rame; l’incisione flash rimuove il rame. Una richiesta di quotazione che utilizza il termine «flash» senza specificare l’operazione può lasciare ambiguo un dettaglio importante del processo.
Il sottile strato iniziale di rame riduce la quantità di rame da rimuovere dopo la placcatura, sebbene l’incisione finale influisca comunque sugli elementi finiti.
Sottrattivo, mSAP e SAP sono famiglie di processi
In un processo prevalentemente sottrattivo, il rame iniziale viene sagomato rimuovendo quello indesiderato. Per geometrie più sottili, il profilo e la spaziatura delle piste risultanti dipendono dalla struttura di partenza e dal processo di incisione.
mSAP combina una base di rame sottile con la placcatura selettiva del rame e la successiva rimozione del rame esposto. Anche il processo semiadditivo, o SAP, utilizza la placcatura selettiva e può prevedere la rimozione di uno strato seme. La distinzione tra queste denominazioni non corrisponde a una sequenza universale e la rimozione dello strato seme non è esclusiva di una sola famiglia.
Confronto concettuale dei processi, non in scala. La formazione dei via e altre fasi sono omesse; i flussi effettivi e i profili finiti variano.
Il solo nome di un processo non indica quindi al progettista:
- La larghezza finita della pista nei punti rilevanti del suo profilo.
- Lo spessore finito del rame e la spaziatura.
- La registrazione tra il pattern e i relativi via o gli strati adiacenti.
- La distribuzione delle tolleranze o i criteri di accettazione.
- L’idoneità della struttura all’applicazione.
Chiedete al fornitore di descrivere la struttura degli strati proposta e di verificare gli elementi finiti, anziché presumere tali dettagli dalle denominazioni «mSAP» o «SAP».
Perché la geometria finita è importante
Un requisito per linee sottili si limita raramente a una larghezza e a una spaziatura nominali. Profilo delle piste, spessore del rame e spaziatura sono interdipendenti: un processo che soddisfa una larghezza nominale in una struttura può richiedere una tolleranza o una geometria diversa in un’altra. Anche il dielettrico utilizzato e la sua superficie sono importanti nella valutazione dell’adesione del rame e dello stackup finito.
Una sezione trasversale ipotetica
Supponiamo che un disegno richieda una larghezza finita della linea di 20 µm, con una tolleranza di ±2 µm misurata sulla sommità del conduttore. Una sezione trasversale rappresentativa mostra 20 µm alla sommità e 24 µm alla base. La misura alla sommità soddisfa quel particolare requisito di larghezza, ma da sola non dice nulla sulla conformità al disegno della larghezza alla base, dello spessore del rame o dello spazio verso il conduttore adiacente. Queste caratteristiche richiedono limiti e punti di misura specificati separatamente.
I valori dell’esempio sono inventati per illustrare una questione di misura; non costituiscono una regola di progettazione né una capacità di un fornitore. Concordate come e dove misurare larghezze e spaziature, compreso l’effetto della sezione e del metodo di misura sulla lettura. Verificate il profilo finito rispetto al progetto elettrico e all’insieme completo dei criteri di accettazione.
La geometria dei via aggiunge un ulteriore vincolo. Il metodo scelto per la formazione e il riempimento dei via deve essere compatibile con la struttura degli strati, la dimensione delle piazzole, la registrazione e il routing a essi collegato. Una pista può trovare spazio nel layout mentre la combinazione di via, piazzola e margini di registrazione non ne trova.
Anche i requisiti elettrici e termici possono influenzare la decisione. Una linea più sottile che libera spazio per il routing potrebbe non fornire la geometria del rame necessaria al progetto elettrico. Allo stesso modo, una struttura in rame scelta per il routing deve essere considerata insieme ai requisiti termici del progetto. Questi compromessi vanno valutati per il progetto effettivo; nessuna denominazione di processo garantisce un risultato elettrico o termico.
Per la pianificazione dello stackup, consultate la guida alla progettazione dello stackup PCB. Per le decisioni relative ai via, consultate la guida alla pianificazione dei via ciechi e interrati.
Guida alla scelta: associare i requisiti alle evidenze
Le strutture seguenti sono esempi, non indicazioni prescrittive sul processo da adottare. Ogni progetto può giustificare un processo diverso dopo la revisione del progetto da parte del fornitore.
| Esempio di struttura e requisito vincolante | Valutazione della scelta del processo | Evidenze da richiedere |
|---|---|---|
| Substrato per package: il routing ad alta densità verso le interfacce del package è vincolante | Chiedete se la struttura sottrattiva, mSAP o SAP proposta può supportare contemporaneamente il routing, la registrazione e la struttura dei via. Confermate come il substrato proposto si interfaccia con il resto del package. | Profilo finito delle piste e tolleranze allo spessore di rame e con il dielettrico specificati; registrazione rispetto ai via e alle interfacce; dettagli sulla formazione e sul riempimento dei via; sezioni trasversali rappresentative e criteri di prova pertinenti all’applicazione. |
| PCB substrate-like: sono vincolanti il routing fine e uno stackup definito della scheda | Confrontate le strutture realizzabili anziché presumere che la dimensione nominale più piccola sia la scelta migliore. Chiedete come routing, spessore del rame, dielettrico e struttura dei via influenzano il processo proposto. | Geometria finita controllata per lo stackup oggetto della quotazione; criteri di registrazione tra gli strati e rispetto ai via; sezioni trasversali che mostrino gli elementi rilevanti; evidenze elettriche e termiche adeguate ai requisiti dichiarati. |
| PCB convenzionale: il routing è realizzabile, ma prevalgono vincoli elettrici, termici o commerciali | Determinate se una struttura sottrattiva soddisfa il progetto prima di specificare mSAP. In caso contrario, chiedete quali modifiche alla geometria o allo stackup rendano opportuno considerare un altro processo. | Stackup e tolleranze del rame finito, criteri per i via, metodi di prova e limiti di accettazione pertinenti al progetto; una valutazione di fattibilità per le quantità e la documentazione richieste. |
Un substrato per package, un PCB substrate-like e un PCB convenzionale presentano interfacce ed esigenze di qualifica diverse, anche quando la geometria delle linee appare simile. Per i progetti a livello di scheda, la guida ai costi dei PCB HDI spiega come le strutture dei via e le scelte di laminazione e stackup influenzino l’ambito di una quotazione.
Mostrate al fornitore le regioni ad alta densità e individuate gli strati e le interfacce in cui sono necessarie le geometrie più piccole. Una sezione trasversale può aiutare a verificare la struttura fisica, ma i requisiti elettrici e termici richiedono una valutazione specifica nelle condizioni pertinenti. Quando un progetto di scheda utilizza impedenza controllata, la guida alla lettura di un report TDR di un coupon di impedenza spiega che cosa la misura può e non può stabilire sui percorsi effettivi dei segnali.
Preparare la richiesta di quotazione e confrontare le risposte
Fornite a ogni fornitore le stesse informazioni di progetto e chiedetegli di identificare le modifiche proposte e le ipotesi adottate. Includete, ove applicabile:
- L’applicazione, il tipo di struttura, le interfacce del package o della scheda, la fase del progetto e le quantità.
- I file di fabbricazione e i disegni soggetti a controllo, con l’indicazione delle aree ad alta densità e delle tolleranze critiche.
- La sequenza degli strati, i requisiti del dielettrico e lo spessore finito del rame, comprese eventuali sostituzioni ammesse.
- I limiti di larghezza, spaziatura e profilo delle linee finite, i punti di misura e la registrazione critica tra rame, via e interfacce.
- Le posizioni e le estensioni dei via, i requisiti di formazione e riempimento e le condizioni elettriche, termiche e operative applicabili.
- I metodi di ispezione, il campionamento e i criteri di accettazione richiesti, nonché i report, le informazioni sui materiali e le sezioni trasversali rappresentative necessari e le relative scadenze.
Segnalate i requisiti preliminari e chiedete quali dati mancanti impediscono una valutazione di fattibilità. Nella risposta, cercate la struttura proposta e gli strati che utilizzano processi per linee sottili. Verificate se le sezioni trasversali rappresentano tale struttura e come saranno prodotte le evidenze relative al vostro ordine. Valutate ogni modifica allo stackup rispetto ai requisiti di routing ed elettrici prima di accettarla.
Per la produzione di PCB, la guida alla capacità di processo nella fabbricazione spiega quando le evidenze statistiche sono utili e che cosa verificare prima di interpretarle. La sola larghezza minima nominale delle linee non dimostra che un fornitore possa soddisfare il disegno nella sua interezza. Se una caratteristica richiesta non può essere verificata, colmate la lacuna nelle evidenze o rivedete il progetto prima del rilascio.
Potete richiedere un preventivo o contattare APTPCB per discutere del progetto. Includete i requisiti relativi alla struttura e alle evidenze indicati sopra, in modo che il team possa valutare la richiesta; la scelta del processo e la fattibilità devono essere confermate per il progetto specifico.
Definire l’ambito della qualifica
Mantenete separate le evidenze di fabbricazione dalla qualifica del package o del sistema finito. L’ispezione dimensionale e la documentazione della struttura possono supportare una valutazione del substrato o del PCB fabbricato, ma da sole non qualificano il package assemblato o il sistema finito.
I team responsabili devono individuare le verifiche aggiuntive necessarie per le interfacce e le condizioni applicative, concordando responsabilità e criteri di accettazione. Questa distinzione è particolarmente importante quando un substrato per package si collega a un carrier più grande o a una scheda di sistema. Per approfondire il contesto di tale interfaccia, consultate la guida ai substrati carrier CoWoS di grado industriale.