Panduan Desain PCB Kepadatan Tinggi untuk Pitch WLP 0,4mm/0,5mm

Karena perangkat elektronik terus cenderung menuju miniaturisasi, kinerja tinggi, dan konsumsi daya rendah, teknologi Wafer Level Package (WLP) telah mendapatkan adopsi luas di perangkat seluler,Pakaian, aplikasi IoT, dan bidang lain yang menuntut karena kelebihan ukuran superior, kinerja listrik yang sangat baik, dan karakteristik termal.Kemasan WLP menimbulkan tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk desain papan sirkuit cetak (PCB)Laporan ini memberikan pemeriksaan komprehensif dari pertimbangan-pertimbangan kritis, teknik desain praktis, masalah potensial,,dan solusi untuk desain PCB WLP pitch 0,4mm/0,5mm.

Wafer Level Packaging merupakan teknologi dimana proses kemasan diselesaikan langsung pada wafer sebelum dipotong.

• Pengurangan ukuran:Dimensi WLP sangat cocok dengan ukuran chip, menghilangkan persyaratan substrat tambahan
• Kinerja listrik yang ditingkatkan:Panjang interkoneksi yang berkurang, induktansi parasit dan kapasitansi yang lebih rendah
• Pengelolaan termal yang lebih baik:Paparan langsung chip memfasilitasi disipasi panas yang lebih baik
• Pengurangan biaya:Proses yang disederhanakan dan penggunaan bahan yang berkurang biaya kemasan yang lebih rendah

Kemasan WLP tersedia dalam beberapa konfigurasi:

• WLP dengan Fan-In:Bola yang terletak di dalam area aktif chip, menjaga ukuran paket minimal
• WLP Fan-Out:Menggunakan Lapisan Redistribusi (RDL) untuk memperluas koneksi di luar area chip
• eWLB (embedded Wafer Level BGA):Menggabungkan chip dalam resin epoksi sebelum pengolahan RDL

Dasar desain PCB WLP terletak pada konfigurasi pad yang tepat, dengan dua pendekatan utama:

Pad Solder Mask Defined (SMD):

• Keuntungan:Peningkatan adhesi pad dan keandalan
• Kelemahan:Daerah kontak tembaga dan ruang rute yang berkurang

Pad Non-Solder Mask Defined (NSMD):

• Keuntungan:Luas koneksi yang lebih besar dan fleksibilitas rute
• Kelemahan:Kekuatan mekanik yang lebih rendah

Pitch (jarak bola dari pusat ke pusat) pada dasarnya menentukan batasan desain:

0.5mm Pitch:Memberikan jarak sekitar 19,7mil, memungkinkan 4mil jejak dengan 1oz tembaga (220mA kapasitas)

0.4mm Pitch:Hanya menawarkan jarak 15,7 mil, membatasi jejak ke lebar 2,7 mil (160mA kapasitas)

Kapasitas arus jejak tergantung pada lebar dan ketebalan tembaga:

• 1 oz tembaga: Cocok untuk aplikasi arus rendah
• 2oz tembaga: Mengakomodasi kebutuhan arus menengah
• 3oz tembaga: Dibutuhkan untuk aplikasi arus tinggi

Desain dengan kepadatan tinggi membutuhkan pendekatan yang canggih:

• Via melalui lubang:Dasar tapi memakan ruang
• Via buta/terkubur:Menghemat ruang tetapi biaya yang lebih tinggi
• Microvias:Solusi yang dibor dengan laser untuk kepadatan maksimum

Pertimbangan kritis meliputi:

• Kontrol impedansi (50Ω ujung tunggal, 100Ω diferensial)
• Penurunan refleksi melalui penghentian yang tepat
• Pengurangan crosstalk melalui jarak yang memadai

Ketika rute konvensional terbukti tidak cukup:

• Mikrovia yang dibor dengan laser:Solusi presisi yang mahal
• Array bola bertahap:Membuat ruang routing tambahan
• Penggunaan parsial array bola:Ketidakhadiran pin strategis untuk bantuan rute

Proses validasi penting meliputi:

• Pemeriksaan Aturan Desain (DRC)
• Simulasi integritas sinyal
• Analisis termal
• Pengujian prototipe

Desain PCB WLP pitch 0,4 mm/0,5 mm yang sukses membutuhkan pertimbangan yang cermat terhadap jenis pad, perhitungan lebar jejak yang tepat, dan solusi inovatif untuk tantangan routing.Dengan menerapkan pedoman ini, insinyur dapat mencapai kinerja tinggi, desain yang dapat diandalkan yang memenuhi tuntutan elektronik miniatur modern.