Circuito Impreso Microvías HDI
Por qué Blind Via HDI PCB
Las microvías y las microvías apiladas se encuentran en las placas de circuito impreso de interconexión de alta densidad, también conocidas como placas de circuito impreso HDI, para permitir interconexiones complejas en diseños avanzados.
Las microvías, las microvías apiladas y las funciones via-in-pad permiten la miniaturización para una mayor funcionalidad en menos espacio y pueden alojar chips de gran número de pines, como los que se utilizan en teléfonos móviles y tabletas. Las microvías ayudan a reducir el número de capas en los diseños de placas de circuito impreso al tiempo que permiten una mayor densidad de enrutamiento y eliminan la necesidad de vías pasantes.
La creciente demanda de los consumidores de más funciones en sus productos electrónicos pequeños y móviles, como PDA y teléfonos móviles, está impulsando la necesidad de reducir el tamaño de las funciones, las geometrías de proceso y las placas de circuito impreso. Para los ingenieros que se ocupan de estos deseos, la necesidad de tecnología HDI (interconexión de alta densidad) se ha convertido en una realidad. HemeixinPCB describe la tecnología HDI para placas de circuito impreso como un proceso que permite fabricar placas de circuito impreso con vías pasantes, ciegas o enterradas de menos de 0,006 pulgadas de diámetro sin utilizar la tecnología de perforación convencional. Los usuarios de la tecnología HDI no sólo deben ser capaces de evaluar y aplicar la tecnología de nueva generación, sino también de comprender sus límites en términos de apilamiento de capas, formación de vías y microvías, tamaño de las características y las principales diferencias entre ésta y las tecnologías tradicionales de placas de circuito impreso.
Vía ciega y vía enterrada
Cuando el espacio de la placa de circuito impreso es limitado, o se trabaja con limitaciones de agujeros pasantes chapados, las vías ciegas y enterradas pueden ser la solución.
La tecnología de vías ciegas y enterradas ha desempeñado un papel fundamental a la hora de obtener más capacidad en menos espacio. Al acortar las vías para que solo atraviesen las capas necesarias, se dispone de más superficie para los componentes.
Las vías ciegas y enterradas se utilizan para conectar las capas de una placa de circuito impreso cuando hay poco espacio. Una vía ciega conecta una capa exterior a una o más capas interiores, pero no atraviesa toda la placa. Una vía enterrada conecta dos o más capas internas pero no atraviesa una capa externa.
Las principales ventajas son:
- Capacidad para cumplir las restricciones de densidad de líneas y pads en un diseño típico sin aumentar el número de capas ni el tamaño de la placa.
- Reducción de la relación de aspecto de los PCB
Una vía ciega es un orificio chapado en cobre que conecta sólo una capa exterior a una o más capas interiores. Una vía ciega nunca atraviesa por completo una placa de circuito. En términos de diseño, las vías ciegas se definen en un archivo de perforación independiente.
Ventaja adicional de las vías ciegas:
Posibilidad de ampliar el canal de ruptura BGA (reducción del número de capas)
Una vía enterrada es un orificio chapado en cobre que conecta dos o más capas internas, sin contacto con la capa externa. Es imposible detectar una vía enterrada, ya que está "enterrada" bajo las superficies de la capa exterior de una placa de circuito impreso. Las vías enterradas también requieren una lima de perforación aparte.
Ventajas adicionales de las vías enterradas
- No afecta a ninguna traza ni componente de montaje superficial de las capas superior o inferior de la placa.
- Colocación de un trazo o de una almohadilla SMD en las capas exteriores directamente sobre la vía enterrada (espacio añadido en las capas exteriores).
¿Qué es un orificio de microvía?
Según la nueva definición de IPC-T-50M, una microvía es una estructura ciega con una relación de aspecto máxima de 1:1, que termina en un terreno objetivo con una profundidad total no superior a 0,25 mm medida desde la lámina del terreno de captura de la estructura hasta el terreno objetivo.
El IPC-6012 también define la estructura de una Microvía.
- La Microvía es una estructura ciega con una relación de aspecto máxima de 1:1 entre el diámetro y la profundidad del orificio, con una profundidad total no superior a 0,25 mm, medida desde la superficie hasta la almohadilla o plano objetivo.
- Normalmente, Hemeixin considera que el grosor dieléctrico entre la superficie y la almohadilla de referencia es de 60 - 80um.
- Las dimensiones del diámetro de la microvía oscilan entre 80 y 100 micras. El RATIO típico está entre 0,6: 1 y 1: 1, ideal 0,8: 1
El apilamiento de capas es un elemento diferenciador clave de la tecnología HDI-buildup. Los ingenieros fabrican una pila de capas de HDI depositando capas adicionales de mirovía sobre los núcleos de las placas de circuito impreso tradicionales. La industria utiliza tipos de construcción HDI para describir los apilamientos de capas disponibles. En la actualidad, se utilizan tres tipos populares de construcción de HDI (véase la imagen inferior). La construcción de tipo I comprende un núcleo de placa de circuito impreso rígido o flexible convencional con cualquier número de capas utilizando vías pasantes y una única capa de microvías fabricada en uno o ambos lados del núcleo. La construcción de tipo II es similar, pero se construyen las vías en el núcleo antes de añadir las capas de microvías. El tipo III tiene al menos dos capas de microvías en una de las superficies del núcleo.
Existen otros tipos de construcción. La construcción de tipo IV comprende un núcleo "pasivo" que puede funcionar como pantalla no eléctrica o como amortiguador térmico. La construcción "sin núcleo", que comprende un par de sustratos laminados juntos, es la construcción de Tipo V. La construcción de tipo VI, o colaminación, se produce cuando se forma simultáneamente la interconexión y la estructura mecánica.
La multitud de apilamientos de capas que los ingenieros pueden obtener combinando tipos de construcción HDI y un número variable de capas ha impulsado la necesidad de un esquema de designación sencillo para identificarlas. El método de identificación es sencillo. Por ejemplo, una designación de "2 (C4) 2" indica una construcción de pila de capas que comprende un núcleo de placa de circuito impreso de cuatro capas (C4) con dos capas HDI (acumulación) en la parte superior y dos en la parte inferior. La designación "2 (P) 2" indica una construcción de tipo IV con un núcleo pasivo, dos capas de IDH en la parte superior y dos capas de IDH en la parte inferior.
Microvía y su efecto en los PCB de HDI
Una microvía se forma, no se taladra como una vía tradicional. En la actualidad, los ingenieros utilizan varios procesos para producir microvías. El taladrado por láser, la técnica más común, emplea un rayo láser enfocado para formar el orificio. El grabado húmedo/seco es un proceso de producción en masa que crea todas las vías al mismo tiempo, independientemente del número o diámetro de los orificios. La fotograbado recubre el sustrato base con una capa dieléctrica. Los ingenieros también pueden utilizar tinta conductora en microvías formación de microvías. En un proceso de este tipo, se forman las microvías mediante perforación láser, imágenes fotográficas o desplazamiento del aislamiento. También se pueden formar microvías mecánicamente, mediante perforación, punzonado, chorreado abrasivo o taladrado simple. Cada proceso produce diferentes formas de orificios de microvías, como copas, conos positivos, conos negativos y paredes rectas (véase la imagen inferior).
Cada proceso de fabricación de Microvia produce una forma de orificio diferente.
La llegada de la tecnología HDI y las microvías también ha dado lugar a un nuevo vocabulario para las estructuras de las vías. El Subcomité de Diseño de HDI del IPC define las microvías como "vías ciegas y enterradas formadas" que miden menos de 0,15 mm y tienen diámetros de almohadilla que miden menos de 0,35 mm. Además, los diseñadores utilizan términos como "tierra de captura" (la zona donde se origina la microvía) y "tierra de destino" (la zona donde termina la microvía) para describir los tamaños de las almohadillas de las microvías. Una vía sin tierra tiene un diámetro de tierra del mismo tamaño o menor que el diámetro de la vía.
Actualmente, el tamaño de las microvías limita su capacidad de transporte de corriente. Los diseñadores suelen superar esta limitación anidando varias microvías en una gran área denominada vía plural. Las microvías que conectan directamente capas de HDI no adyacentes se denominan vías de salto. Una microvía de profundidad variable es una microvía formada en una sola operación que penetra dos o más capas dieléctricas HDI y termina en una o más capas. Las vías láser, las vías conformadas, las vías rellenas, las vías fotoeléctricas y las vías de espárrago son microvías que derivan sus nombres de los procesos utilizados para formarlas.
Cada tipo de construcción de pcb HDI permite el uso de diferentes combinaciones de estructuras de vías y microvías "estándar". La construcción de tipo I permite utilizar microvías ciegas de una capa de profundidad y una vía pasante estándar. La vía estándar abarca todas las capas de la pila, incluidas las capas de construcción HDI. La construcción de tipo II es similar a la de tipo I, pero añade una vía enterrada que abarca todas las capas del núcleo de la placa de circuito impreso. El Tipo III añade aún más complejidad a las estructuras de vías, permitiendo el uso de microvías enterradas, apiladas, escalonadas y de profundidad variable. Estas numerosas estructuras de vías pueden añadir un nivel significativo de complejidad a la disposición de los diseños de HDI-buildup.
