Happy Holden en AltiumLive 2019: lecciones aprendidas
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Entre el 21 y el 23 de Octubre tuvo lugar en la ciudad alemana de Frankfurt el ya consolidado evento organizado por Altium, denominado Altium Live, en el que diseñadores e ingenieros de toda Europa nos reunimos para aprender, relacionarnos e inspirarnos entre nosotros.
Muchas fueron las ponencias y charlas que tuvieron lugar en estos tres intensos días, todas de gran utilidad e interesante contenido técnico. Dejamos aquí el enlace a las conferencias principales, para consulta. Grandes referentes de la industria, como Rick Hartley, Carl Schattke, Jeremy Blum o Happy Holden nos dejan sus impresiones sobre temas candentes y de máxima actualidad en la industria de la tarjeta impresa.
A parte de las keynotes, tuve la fortuna de asistir a un seminario de día entero impartido por este último, en el cual se desgranaban los principales aspectos y estado del arte del diseño HDI (High Density Interconnect), en lo que se denominó el HDI Day. Me gustaría compartir en este artículo algunas de las lecciones aprendidas en este interesantísimo seminario.
Happy Holden, una referencia en la industria
No en vano, recibe el apodo de “padre del HDI”. Ingeniero químico de formación, inició su carrera en el sector del circuito integrado para pasar, más adelante, a liderar el departamento de investigación y desarrollo de circuito impreso de Hewlett-Packard. Es durante esta época en la que se establecen los procesos de fabricación que siguen vigentes incluso hoy en dia.
A parte, Holden ha trabajado para otras empresas punteras del sector, tales como GENTEX, NanYa y Foxconn, de la cual llegó a ser jefe técnico.
Dispone, además, de múltiples publicaciones en forma de artículos, colaboraciones y libros. Mención especial merece su manual del HDI, de descarga gratuita y de obligada consulta para todo ingeniero de PCB. Aquí se puede conseguir.
En total, más de 47 años de carrera en la cresta de la ola del circuito impreso hacen de él la persona más apta para explicar los entresijos del HDI.
Veamos algunos de los aspectos más reseñables tratados en su seminario.
HDI merece verdaderamente la pena
En algunos casos, la tecnología HDI es, simplemente, indispensable: no es posible enrutar una tarjeta con BGAs de espaciado igual o menor a 0.5 mm si no es con microvías. Para pitches mayores, aun siendo posible usar únicamente tecnología through hole, el uso de microvías nos permite una reducción del número capas, mejor integridad de la señal y mayor inmunidad frente a emisiones electromagnéticas. Aspectos, todos ellos, que compensan con creces el mayor coste de fabricación que implica la producción de microvías.
¿Nueva tecnología?
En realidad, no: HDI no es una tecnología nueva en absoluto. La mayor parte de los procesos de fabricación de un PCB tampoco lo son.
Holden desde HP y otras compañías punteras llevan utilizando tales tecnologías desde hace 40 años. El único motivo por el que no llegaron hasta nuestros días al gran público es que se trataba de secretos empresariales muy celosamente guardados.
El mundo del PCB, al contrario que otras ramas de la electrónica, se basa en procesos y tecnologías muy bien probados y con muchos años de recorrido, actualizadas a las capacidades de hoy en día. Tal afirmación sería imposible, por ejemplo, en el diseño de circuitos integrados.
Tecnologia VeCS
Se trata de una nueva tecnología pendiente de patente cuyas siglas significan Vertical Conductive Structures.
Consiste en la realización de una ranura que se metaliza selectivamente de manera idéntica a los procesos estándar de fabricación de orificios. Así se consigue rutear en ese slot varias señales, mientras que una vía transportaría solo una. Todo ello usando tecnología estándar, lo cual evita un incremento de precio en la producción. Es una forma inteligente y barata de proveer a nuestro diseño de capacidades HDI.
Holden trató en profundidad este tema en otro artículo publicado en la página web de Altium (en inglés). Se puede consultar aquí.
Vías sin corona (landless vias)
Es uno de los elementos, a mi juicio, más novedosos. Por increíble que parezca, la fabricación de vías sin corona, no solo es posible, sino que no es costosa y además tiene una fiabilidad mayor que la vía estándar. Esta afirmación destroza el mito que la gran mayoría de diseñadores de PCB tenemos inoculado respecto a que la corona es indispensable y, además, tiene que tener un diámetro mínimo.
El propio Holden nos explica con mucho más detalle este tema en este artículo.
Procesos semi aditivos
La mayoría de los procesos de grabado en nuestros días son procesos sustractivos, en los que el cobre está ya presente y lo eliminamos parcialmente de acuerdo a un determinado patrón de pistas y pads. Con esta tecnología, sin embargo, los anchos de línea y espaciado que podemos lograr son, en el mejor de los casos, de 35 micras (ya bastante impresionante). Mientras este valor es más que suficiente para la gran mayoría de los diseños, si quisiéramos ir un paso más allá en nivel de integración, necesitamos estructuras menores, que no sería posible lograr con procesos sustractivos.
Con este fin se han desarrollado nuevos procesos (semi aditivos) capaces de llegar a anchos de pista y espaciados de hasta 8 micras. Es un valor sensacional que nos coloca en el umbral del silicio (fabricación de chips). Sus siglas en inglés son mSAP (Modified Semi Additive Process, hasta 30 micras), amSAP (Advanced Modified Semi Additive Process, hasta 20 micras) y SAP (Semi Additive Process, hasta 8 micras). Con estos métodos se consiguen, además, espesores de cobre mucho menores que en un proceso sustractivo.
La electrónica de los grandes fabricantes de teléfonos móviles está basada en este tipo de tecnologías.
Tara Dunn escribió una excelente descripción de estos procesos en este artículo. También este podcast aporta más luz sobre el tema.
ELIC (Every Layer Interconnect)
Cuando nos referimos a estructuras HDI, se sobreentiende que en el diseño estamos usando microvías. Convendría no obstante ser mas especifico en el número de niveles que estamos utilizando. La solución más simple sería el denominado 1+N+1. Podríamos complicar la estructura hasta un 4+N+4. Si superamos los 4 niveles de microvías, pasaremos directamente al llamado ELIC, en el que cualquier capa es susceptible de ser conectada con cualquier otra mediante microvías apiladas.
Este sería el mayor nivel de integración en lo que se refiere a microvías. Información más detallada al respecto aquí.
En resumen
A través de un seminario de un dia, Holden expuso a los participantes la situación actual de la tecnología HDI, analizándola en profundidad y con ejemplos prácticos. Una auténtica delicia para los asistentes.
Otras conferencias fueron también de gran valor, además de poder presenciar en primicia el lanzamiento de Altium Designer 20, la nueva versión del software que incluye mejoras muy significativas. Nada mejor que esta serie de vídeos para ilustrarlo.
Si a todo esto le añadimos además un concurso de montaje y batalla de robots… ¿qué más se puede pedir?
Sin duda alguna, animo a todo ingeniero o diseñador de PCB deseando progresar en sus conocimientos a participar en futuras ediciones de AltiumLive. ¡No se arrepentirán!
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