Directrices de diseño de circuito impreso de HDI
Directrices de diseño de placas de circuito impreso de alta densidad (HDI)
Los fabricantes de placas de circuito impreso (circuito impreso) suelen seguir tres tipos de apilamiento para las placas que van a montar con paquetes de alta densidad:
- Laminación estándar con vías o agujeros pasantes chapados
- Laminación secuencial con vías pasantes, ciegas y enterradas
- Laminación con microvías
De los tres anteriores, el último es especialmente adecuado para las placas de circuito impreso de alta densidad (circuito impreso HDI). Hemeixin Electronics Co., Ltd., eminente fabricante de placas de circuito impreso HDI, recomienda utilizar la acumulación de laminación con microvías para las placas de circuito impreso HDI que tienen matrices de rejilla de bolas (BGA) de alto número de pines y otros paquetes de paso fino, ya que cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas.
Por ejemplo, la laminación estándar con vías pasantes puede ser de bajo coste para 28 capas o menos, pero es muy difícil de enrutar cuando se trata de múltiples BGAs con más de 1500 pines y menos de 0,8 mm de paso. Del mismo modo, la laminación secuencial con vías ciegas y enterradas puede tener trozos de vía más cortos y modelos de vía bastante sencillos, con diámetros de vía más pequeños que los necesarios para las vías pasantes. Con un coste superior al de la laminación estándar con vías pasantes, las placas laminadas secuencialmente mantienen las mismas anchuras mínimas de vías y su fiabilidad práctica limita su número de capas a un máximo de dos o tres.
Las limitaciones anteriores y otras más están haciendo que un mayor número de fabricantes de placas de circuito impreso HDI se decanten por la construcción de laminaciones con microvías y otras características avanzadas para las placas de circuito impreso HDI. Entre las ventajas del diseño de placas de circuito impreso HDI con microvías se encuentra el logro de una densidad de rutas muy alta con menos capas, ya que las trazas y las vías tienen unas dimensiones mucho más pequeñas en comparación. En las placas de circuito impreso HDI con microvías, la posibilidad de reducir el número de capas proviene del uso eficaz de patrones con microvías, ya que esto abre más espacio para el enrutamiento, proporcionando la única forma aplicable de diseñar con varios BGAs grandes y de paso fino con un paso de 0,8 mm o inferior.
La tecnología HDI, que ofrece el coste más bajo para placas de alta frecuencia y alta densidad, con una definición de apilamiento adecuada, también mejora la integridad de la potencia y la señal en las placas de circuito impreso de alta frecuencia. Aunque los materiales típicos que los fabricantes utilizan para las placas de circuito impreso de IDH dan buenos resultados en los procesos que requieren RoHS, el uso de materiales más nuevos tiene el potencial de ofrecer un mayor rendimiento con los costes más bajos. En particular, estos nuevos materiales no son adecuados para la fabricación de placas mediante laminación estándar o secuencial.
El HDI es uno de los procesos de fabricación de placas más complejos en los que estamos especializados. Utilizamos la tecnología SBU, que permite añadir secuencialmente más pares de capas para formar un núcleo multicapa, para crear este tipo de circuito impreso altamente integrado.
El SBU es una tecnología multicapa que se consigue colocando un elemento dieléctrico y una lámina de cobre en la parte superior e inferior del núcleo antes de someterlo a procesos de perforación láser, transferencia de imágenes y grabado. Las placas de circuito impreso multicapa diseñadas mediante este procedimiento tecnológico están marcadas por una secuencia de números y Ns, (por ejemplo, 1+N+1, 2+N+2, etc.), donde N representa el número de capas que forman el núcleo y los valores numéricos representan el número de capas añadidas.
Proporcionar a los diseñadores modernos de placas de circuito impreso una revisión de las reglas y métodos robustos que les permitirán diseñar una placa de circuito impreso altamente fiable con el menor coste, las características más utilizadas y el menor número de problemas de fabricación (que pueden dar lugar a una no oferta, a preguntas de ingeniería, a poner el trabajo en espera o a un impacto negativo en el rendimiento final).
Los diseños de placas de circuito impreso de alta densidad (HDI) tienen una mayor densidad de cableado y almohadillas que las placas de circuito impreso convencionales, junto con anchos de traza y espacios más pequeños. Requieren tecnologías de circuito impreso avanzadas, como vías ciegas, vías enterradas y microvías. Las placas de circuito impreso HDI suelen ser más costosas que las convencionales debido al complejo proceso de fabricación.
Aquí sólo queremos proporcionar los mínimos que, si se cumplen, proporcionarán al diseñador una placa de circuito impreso física de gran fiabilidad.
A continuación las líneas guía que incluyen estos contenidos para Vías Ciegas, Vías Enterradas y Microvías circuito impreso;
- Asistencia en el diseño de la huella
- Normas de diseño estándar de HDI Microvia
- Definición de los tipos de microvías de HDI
- Coste de los tipos de circuito impreso de MicroVia HDI
- Chapado a través de la alta relación de aspecto
- ciclos de laminación hasta 6 veces para Stacked Microvia
Asistencia en el diseño de la huella
Reglas de diseño estándar de circuito impreso HDI;
Definición de tipos de circuito impreso HDI;
- 1 + n + 1 circuito impreso HDI 1 capa para las microvías láser, n capas para las capas interiores entre las microvías.
- 2 + n + 2 circuito impreso HDI 2 capas para las microvías láser, n capas para las capas interiores entre las microvías.
- 3 + n + 3 circuito impreso HDI 3 capas para las microvías láser, n capas para las capas interiores entre las microvías.
- 4 + n + 4 circuito impreso HDI 4 capas para las microvías láser, n capas para las capas interiores entre las microvías.
escalonamiento microvia 1+1+..+1+n+1+..+1 Cada capa de interconexión circuito impreso
Circuito impreso HDI microvia apilada
1+1+1+ ......+1+1+1 Stacked MicroVia 12 capas cualquier capa circuito impreso HDI
1+1+1+ n+1+1+1 MicroVia apilada 10 capas circuito impreso
Coste de los tipos de circuito impreso de MicroVia HDI
Chapado a través de la alta relación de aspecto
Ciclos de laminación de hasta múltiples veces para circuito impreso Microvia apilada
Hoy en día nos enfrentamos a una rápida reducción del tamaño de las características de las placas de circuito impreso debido a la necesidad de reducir el factor de forma con BGA de paso fino y dispositivos de montaje superficial pequeños, y a la reducción o eliminación de los componentes heredados (sustituidos por paquetes cada vez más pequeños y densos).
Con la llegada de los BGAs de paso fino, con muchas más filas de interconexiones, es necesario apilar microvías para dirigir las señales superficiales a varias capas inferiores. Debido al estrecho espacio entre los pads, no es posible utilizar una sola pista (debido a la gran disminución de la anchura de las líneas), por lo que es necesario poder bajar otra capa para distribuir la señal.
La otra cara de la moneda es el mayor desajuste del CET entre la estructura de microvías de cobre sólido y el laminado circundante. Las grietas por tensión en el laminado/cobre son más probables en pilas que superan una estructura de 3 alturas (con diámetros típicos de microvías de circuito impreso). Tenga en cuenta que el mundo de la CSP lleva muchos años haciendo esto con éxito apilando 5 altos +, pero con diámetros y dieléctricos mucho más pequeños en diferentes sustratos.
A esto hay que añadir un número cada vez mayor de diseñadores que se incorporan a la plantilla sin experiencia en las tecnologías de diseño necesarias (vías ciegas y enterradas, laminación secuencial, vías en almohadilla, microvías láser, etc.). En lugar de proporcionar ejemplos específicos de enrutamiento como los que se indican a continuación, prefiero centrarme en los mínimos de diseño, ya que estos límites se sobrepasan o se rompen de forma rutinaria en el diseño moderno de placas de circuito impreso.
En nuestras instalaciones en China, hemos creado con éxito hasta ahora HDI-SBU con secuencias que alcanzan a Any-Layer Interstitial Via Hole (ALIVH) en la fabricación de circuito impreso HDI. Lo conseguimos aplicando una técnica de metalización a los agujeros de la vía de interconexión (IVH). Este método no sólo ofrece una interconexión más fuerte de las vías apiladas, sino que también consigue una mejor gestión térmica, lo que aumenta significativamente la fiabilidad de la placa en circunstancias severas.
Fabricamos cada pieza de HDI SBU en nuestras instalaciones gracias a nuestra completa gama de máquinas y equipos avanzados. Entre los equipos avanzados que poseemos y manejamos se encuentran las máquinas de imagen directa por láser, que pueden proporcionar 2/2 milésimas de pulgada fiables y repetibles con el espacio limitado de la máscara de soldadura de 1 mil. Con estos equipos avanzados, también somos capaces de fabricar tarjetas de sondeo, DUT y placas de carga para su uso en la industria de los semiconductores, así como placas de quemado de hasta 50 capas en una placa de 0,276 pulgadas de grosor con una relación de aspecto de 40:1, núcleo metálico y placas de circuito impreso de sustrato con una traza y un espacio de 1,50 mils.
Desde el concepto hasta el acabado o el problema específico, los ingenieros de diseño están disponibles para ayudar a nuestros clientes. Póngase en contacto con Hemeixincircuito impreso para empezar a trabajar con el ingeniero de diseño más capaz de ayudarle con sus necesidades específicas de diseño. Envíe su correo electrónico a sales@hemeixincircuito impreso.com si desea obtener ayuda.
