回顾2020年代领先的PCB技术趋势

2021-02-04

我们不能(néng)不回顾2020年的情况，除非在后视，侧视图以及通过挡风玻璃向前看都看到全球大流行。云计算不可(kě)能(néng)在更好的时候实现。随着我们填补社交距离造成的真空，社交媒體(tǐ)尽管有(yǒu)种种弊病，却成為(wèi)我们集體(tǐ)生活中更大的一部分(fēn)。

由FAANG公司提供支持的介质消耗量不断增加，这些公司从未停止构建服務(wù)器场并提供内容。服務(wù)器主板的PCB设计周期很(hěn)長(cháng)，成功运作没有(yǒu)余力。在低功率处理(lǐ)器上可(kě)以省钱，而最低功率的处理(lǐ)器是移动处理(lǐ)器。新(xīn)的芯片具有(yǒu)更好的规格，我们从一个更小(xiǎo)的节点开始。我们正在倒数纳米。

芯片将继续缩小(xiǎo)。大胆的预测是吗？它们效率的部分(fēn)原因是體(tǐ)积小(xiǎo)。较小(xiǎo)尺寸的要求使電(diàn)路板设计人员有(yǒu)责任。我们确实从我们的朋友那里得到了一些帮助。间距越来越小(xiǎo)的分(fēn)立器件正在支持更细间距的集成電(diàn)路。村田制作所宣布了一种新(xīn)的電(diàn)容器封装尺寸，其尺寸低于几乎看不见的01005封装类型。围绕0.25 mm x 0.125 mm MLCC電(diàn)容器行事。

图片来源：Murata-趋势是显而易见的，零件几乎消失了。

同时，大公司有(yǒu)很(hěn)多(duō)董事会设计师，他(tā)们通常不会利用(yòng)外部资源来度过永久性的工作时间。职位空缺几乎是给定的，因為(wèi)它们可(kě)以為(wèi)那些富有(yǒu)的设计师提供回补。打電(diàn)话给富人就像打電(diàn)话给病人，除非你再也不会回来。

如果没有(yǒu)汽車(chē)行业所说的一级供应商(shāng)，大型企业就无法做到。对于汽車(chē)制造商(shāng)来说，这些层级是像博世或大陆集团这样的公司，它们直接向工厂提供组件。然后有(yǒu)一个供职者系统，即第2层级别的玩家，他(tā)们向第1层列表提供内部未完成的任何操作。

反过来，他(tā)们拥有(yǒu)第3层供应商(shāng)，它们可(kě)能(néng)是比第1层更大的公司，但在供应链中作為(wèi)嵌入式组件或原材料供应商(shāng)而位于更下游。这在汽車(chē)以外的其他(tā)行业中也发挥着作用(yòng)。思科(kē)或英伟达可(kě)能(néng)会将设备出售给全球的微软和亚马逊，同时向专门从事这些技术的初创企业采購(gòu)線(xiàn)卡和其他(tā)配件。

图片来源：作者-这种旧基材是下一代印刷電(diàn)路板的模板。 

在所有(yǒu)这方面都成為(wèi)“小(xiǎo)人物(wù)”可(kě)能(néng)会有(yǒu)所收获，但是如果您将初创公司推向第一层的先驱，无论它是大型网络设备提供商(shāng)，國(guó)防承包商(shāng)还是大型承包商(shāng)，都存在内在的风险。一家资金雄厚的電(diàn)动汽車(chē)制造商(shāng)。他(tā)们查看库存并告知您本季度他(tā)们不需要任何东西，这并非没有(yǒu)可(kě)能(néng)。真好 我觉得来年将是一场大饥荒而不是一场饥荒。小(xiǎo)家伙们将继续被收購(gòu)。

在消费者方面，游戏硬件正沿着5G和WiFi-6浪潮记录销售。房屋中未充分(fēn)利用(yòng)的空间正在转换為(wèi)办公室或家庭影院的使用(yòng)。这种代际转移将暂时使我们忙碌。似乎人们甚至在添加新(xīn)的智能(néng)家居小(xiǎo)工具时也希望保持整洁。孩子们重返學(xué)校后很(hěn)長(cháng)一段时间，在家中工作仍然是我们大多(duō)数人的选择。

尽管供应链普遍放缓，但某些地方的制造业能(néng)够更快恢复增長(cháng)。采購(gòu)仍然是漫長(cháng)的交货时间和有(yǒu)限的选择之争。解决这种动态组件情况是使PCB设计人员忙碌的另一个因素。

改进的半加成法-痕迹几何學(xué)的新(xīn)视野

在制造方面，最主要的趋势是构成裸板的原材料的价格上涨。如果我们不為(wèi)迹線(xiàn)宽度和间距设置新(xīn)的阈值，那将不是一年。从衬底和集成電(diàn)路中借用(yòng)一点技术，一种称為(wèi)改良半添加工艺（mSAP）的添加方法具有(yǒu)令人着迷的可(kě)能(néng)性。

图片来源：電(diàn)子设计-使用(yòng)传统蚀刻工艺生成的轨迹的轮廓

当我们考虑用(yòng)来将人送上月球并建立互联网的传统蚀刻工艺时，化學(xué)工艺的局限性显而易见。線(xiàn)宽是更模糊的东西。我们要测量底座，表冠或两者之间的某个位置吗？当然，精确的線(xiàn)宽会对特性阻抗产生巨大影响。其他(tā)因素是绝缘材料的介電(diàn)常数和厚度公差。

当我们缩小(xiǎo)走線(xiàn)的几何形状时，铜和電(diàn)介质的典型变化起着更大的作用(yòng)。除非我们可(kě)以减少从一层到另一层的配准失误，否则在单个层上更精确无济于事。简而言之，缩小(xiǎo)几何形状自然会缩小(xiǎo)所有(yǒu)方面的方差公差。

图片来源：電(diàn)子设计-附加工艺可(kě)能(néng)会使横截面更多(duō)。

增材印刷電(diàn)路板工艺由柔性電(diàn)路行业开创，该行业在使用(yòng)薄介電(diàn)材料方面已有(yǒu)较長(cháng)的历史。这些材料需要特别狭窄的走線(xiàn)，因為(wèi)接地层太近了。通常距走線(xiàn)层仅25微米（一密耳）。给定聚酰亚胺基材的典型介電(diàn)常数，将在同一密耳附近产生50欧姆的線(xiàn)宽。

这是一个令人担忧的趋势。我们必须暂停一下，想知道一密耳的線(xiàn)是否足以满足预期的边沿速率。我们通常希望有(yǒu)更宽的迹線(xiàn)来抵消高速信号上的趋肤效应。折衷这些细微的痕迹并不需要多(duō)大的划痕。良好的阻焊层涂层将有(yǒu)助于線(xiàn)迹粘附到基础材料上。

高密度互连成為(wèi)主流

对于具有(yǒu)高密度互连的刚性板，激光形成的通孔是薄介電(diàn)材料的驱动器。归结為(wèi)電(diàn)镀由激光烧蚀过程留下的小(xiǎo)凹痕。直径与深度的关系或纵横比必须向浅孔倾斜。这促使刚性板行业赶上厚度小(xiǎo)于50微米的電(diàn)介质的柔性技术。

图片来源：PCD＆F杂志(zhì)-不断缩小(xiǎo)的几何尺寸是PCB设计的事实。使用(yòng)mSAP技术将有(yǒu)助于我们节省宝贵的PCB空间。

将所有(yǒu)这些都放到刚性的柔性PCB中。组织跨刚性和挠性桥的位置，以使传输線(xiàn)的長(cháng)度在整个跨度范围内尽可(kě)能(néng)短。我们必须根据以下事实来调整我们的期望：我们将在使用(yòng)更少的图层和更少的整體(tǐ)空间的同时执行更多(duō)的功能(néng)。

随着我们不断突破数据速率的极限，同时管理(lǐ)移动或固定安装中的功耗，仿真将继续是一个漫長(cháng)的支柱。尖端技术不再局限于智能(néng)手机。从个人经验来看，游戏机，AR / VR产品和我最喜欢的运动相机都在部署HDI布局。有(yǒu)理(lǐ)由期望未来会以我们尚未理(lǐ)解的多(duō)种形式出现。