Come saranno i futuri PCB

I futuri PCB (printed circuit boards) non si svilupperanno senza innovazione. Per stimare e prevedere il futuro della tecnologia di fabbricazione dei PCB, è ottimale condurre una ricerca su alcuni grandi cambiamenti avvenuti nei prodotti elettronici riguardanti l’industria dei PCB negli ultimi anni.

SiP e SLP

Nel settembre 2014 Apple ha presentato il Watch S1, la cui scheda madre sfrutta la tecnologia SiP (system in package), diversa da qualsiasi HDI (high density interconnect) a più strati o di livello elevato. Analogamente all’S1, anche il Watch S2 e l’S3 si basano su SiP. Per quanto riguarda i parametri di progettazione del PCB specifico, il numero di strati è 8; lo spessore della scheda è 0,35 mm; la traccia/spaziatura minima è 0,02 mm/0,02 mm; la dimensione minima del pad è 0,1 mm.

Immagine citata daiDB.

Nel 2017, Apple ha rilasciato iPhone 8, iPhone 8 Plus e iPhone X, i cui processori principali, A11, si basano sulla tecnologia FOWLP (fan-out wafer-level packaging), la cui scheda madre sfrutta l’SLP (substrate like PCB) e le cui piste dipendono innanzitutto dalla tecnologia MSAP (modified semi-additive process).

Pertanto, sulla base del design PCB per Watch S1, iPhone 8, iPhone 8 Plus e iPhone X, si può concludere che l’HDI di alto livello si sta sviluppando verso la tendenza del load board. La tendenza di sviluppo dell’HDI verso il load board può essere inoltre indicata da Samsung Electro-Mechanics nella sua presentazione sulla tecnologia HDI a linee ultra-fini, come mostrato di seguito.

Immagine citata daSAMSUNG ELETTRO-MECCANICA.

FOWLP e FOPLP

Nel settembre 2016 Apple ha rilasciato l’iPhone 7, il cui processore principale A10 sfrutta la tecnologia FOWLP, chiamata anche tecnologia InFOWLP. La FOWLP viene utilizzata per sostituire il PoP (package on package), il che significa che il substrato e il package non vengono più utilizzati.

FOPLP, abbreviazione di fan-out panel level packaging, si riferisce al posizionamento del chip sul substrato per realizzare il packaging RDL (redistribution layer). Un metodo tradizionale si basa su bump e package del chip su un substrato a strisce. In generale, un pannello è composto da 8 a 10 strisce. Questa è in realtà la tecnologia di incorporazione dei componenti su cui ci si è concentrati nella parte precedente di questo articolo. Ma in questo processo partecipano solo i componenti attivi.

FOPLP e FOWLP sono due direzioni diverse per quanto riguarda il modo in cui vengono confezionati i componenti attivi, costituendo una sfida per i metodi di packaging tradizionali. FOPLP appartiene al packaging a livello di scheda ed è eseguito sull’intera scheda di carico, mentre FOWLP appartiene al packaging a livello di wafer ed è eseguito sul wafer.

In conformità con l’analisi comparativa tra SiP e SLP, FOWLP e FOPLP, si può concludere che tutte le nuove tecnologie rappresentano sia una sfida sia un’opportunità per quanto riguarda l’HDI. Per quanto riguarda invece il substrato, tutte le nuove tecnologie costituiscono una sfida per esso.

Elettronica stampata

L’elettronica stampata si riferisce a circuiti elettronici costituiti da componenti e circuiti elettronici basati su vari tipi di tecnologie di stampa. Poiché la tecnologia dell’elettronica stampata presenta vantaggi quali basso costo, elevata deformabilità, facilità di produzione, facile integrazione e rispetto dell’ambiente, ha attirato un’attenzione su larga scala. Tuttavia, a causa dei limiti tecnologici, non è ancora stata prodotta su larga scala.

Le tecnologie che contribuiscono alla produzione di elettronica stampata includono: stampa a stencil, stampa di bump flessibili, stampa piana, stampa a incisione, stampa a getto d’inchiostro, stampa a stampo, stampa per imaging e imaging laser, ecc. I materiali coinvolti includono il materiale del substrato (per la maggior parte film sottile organico), materiali funzionali (cioè inchiostri che includono materiale conduttore, materiale semiconduttore, materiale dielettrico isolante).

Poiché i vantaggi delle tecnologie di elettronica stampata non possono essere ignorati, esse porteranno in futuro maggiori sfide all’industria tradizionale dei PCB.

Sulla base dell’analisi effettuata sopra, la possibile tendenza di sviluppo tecnologico dei PCB sarà:
• Caricamento della scheda HDI (o SiP);
• Confezionamento del substrato (o modularizzazione);
• L'elettronica stampata diventerà costantemente più diffusa.

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Risorse utili
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