Guida alla progettazione di PCB ad alta densità per passo WLP da 0,4 mm/0,5 mm

Poiché i dispositivi elettronici continuano a tendere verso la miniaturizzazione, le alte prestazioni e il basso consumo energetico, la tecnologia Wafer Level Package (WLP) ha acquisito una diffusa adozione nei dispositivi mobili,dispositivi indossabili, applicazioni IoT, e altri campi esigenti a causa dei suoi vantaggi di dimensioni superiori, eccellenti prestazioni elettriche e caratteristiche termiche.L'imballaggio WLP presenta sfide senza precedenti per la progettazione di circuiti stampati (PCB), in particolare quando si tratta di sfere di palla ultrafine di 0,4 mm e 0,5 mm. Questa relazione fornisce un esame completo di considerazioni critiche, tecniche di progettazione pratiche, potenziali problemi,e soluzioni per la progettazione di PCB WLP a passo di 0,4 mm/0,5 mm.

L'imballaggio a livello di wafer rappresenta una tecnologia in cui i processi di imballaggio vengono completati direttamente sul wafer prima di essere tagliati.

• Dimensione minimizzata:Le dimensioni del WLP corrispondono strettamente alle dimensioni del chip, eliminando ulteriori requisiti di substrato
• Performance elettrica migliorata:Diminuzione delle lunghezze di interconnessione, riduzione dell'induttanza e della capacità parassitarie
• Miglioramento della gestione termicaL'esposizione diretta al chip facilita una migliore dissipazione del calore
• Riduzione dei costi:Processi semplificati e minore utilizzo di materiali minori costi di imballaggio

Gli imballaggi WLP sono disponibili in diverse configurazioni:

• WLP a ventola:Le sfere si trovano all'interno dell'area attiva del chip, mantenendo la dimensione minima del pacchetto
• WLP a ventilazione:Utilizza i livelli di ridistribuzione (RDL) per estendere le connessioni oltre l'area del chip
• eWLB (embedded Wafer Level BGA):Incorpora schegge all'interno della resina epossidica prima del trattamento RDL

La base della progettazione dei PCB WLP è la precisa configurazione dei pad, con due approcci primari:

Per il controllo delle emissioni di CO2

• Vantaggi:Adesione e affidabilità migliorate
• Svantaggi:Riduzione dell'area di contatto del rame e dello spazio di percorrenza

Per i dispositivi di misurazione della temperatura, si applicano le seguenti caratteristiche:

• Vantaggi:Maggiore area di connessione e flessibilità di routing
• Svantaggi:Minore robustezza meccanica

Il campo (distanza da centro a centro della palla) determina fondamentalmente i vincoli di progettazione:

0.5 mm:Fornisce circa 19,7 mil spaziamento, consentendo 4 mil tracce con 1 oz di rame (220mA capacità)

0.4 mm:Offre solo 15,7 mil spaziamento, limitando le tracce a 2,7 mil larghezza (160mA capacità)

La capacità di tracciamento di corrente dipende dalla larghezza e dallo spessore del rame:

• 1 oz di rame: adatto per applicazioni a bassa corrente
• 2 oz di rame: soddisfa i requisiti di corrente media
• 3 oz di rame: richiesto per applicazioni ad alta corrente

I progetti ad alta densità richiedono approcci sofisticati:

• Via per fori:Di base ma che richiede spazio
• Vias ciechi/interrati:Risparmio di spazio ma costi più elevati
• Microvias:Soluzioni perforate al laser per la densità massima

Tra le considerazioni critiche figurano:

• Controllo dell'impedenza (50Ω singolo, differenziale di 100Ω)
• Minimizzazione del riflesso attraverso una corretta chiusura
• Riduzione della crosstalk attraverso un'adeguata spaziatura

Quando il percorso convenzionale si rivela insufficiente:

• Microvie perforate al laser:Soluzione di precisione ad alto costo
• di una lunghezza superiore o uguale a:Crea spazio di routing aggiuntivo
• Utilizzazione parziale della schiera di sfere:Omissione di un pin strategico per il rilievo del percorso

I processi di convalida essenziali comprendono:

• Controlli delle norme di progettazione (DRC)
• Simulazioni di integrità del segnale
• Analisi termica
• Prova del prototipo

La progettazione di PCB WLP con passo di 0,4 mm/0,5 mm richiede un'attenta considerazione dei tipi di pad, calcoli precisi della larghezza della traccia e soluzioni innovative per le sfide di routing.Con l'attuazione di tali orientamenti, gli ingegneri possono realizzare progetti affidabili e ad alte prestazioni che soddisfano le esigenze dell'elettronica miniaturizzata moderna.