Circuit imprimé HDI
Pourquoi Blind Via HDI PCB
Les microvias et les microvias empilés se trouvent dans les circuits imprimés à interconnexion haute densité, également connus sous le nom de circuits imprimés HDI, pour permettre des interconnexions complexes dans des conceptions avancées.
Les microvias, les microvias empilés et les caractéristiques via-in-pad permettent une miniaturisation pour une fonctionnalité accrue dans un espace réduit et peuvent accueillir des puces à grand nombre de broches telles que celles utilisées dans les téléphones cellulaires et les tablettes. Les microvias permettent de réduire le nombre de couches dans les conceptions de cartes de circuits imprimés tout en permettant une plus grande densité de routage et en éliminant le besoin de vias traversants.
La demande croissante des consommateurs pour davantage de fonctionnalités dans leurs produits électroniques mobiles et de petite taille, tels que les PDA et les téléphones cellulaires, entraîne un besoin de réduire la taille des fonctionnalités, les géométries de processus et les cartes électroniques. Pour les ingénieurs qui doivent répondre à ces besoins, la technologie HDI (high-density-interconnect) est devenue une réalité. HemeixinPCB décrit la technologie HDI PCB comme un processus qui permet de produire un circuit imprimé avec des trous traversants, des trous borgnes ou des vias enterrés de moins de 0,006 pouce de diamètre sans utiliser la technologie de perçage conventionnelle. Les utilisateurs de la technologie HDI doivent être capables non seulement d'évaluer et de mettre en œuvre la technologie de la prochaine génération, mais aussi de comprendre ses limites en termes d'empilement de couches, de formation de via et de microvia, de taille des caractéristiques, ainsi que les principales différences entre cette technologie et les technologies traditionnelles de fabrication de cartes de circuits imprimés.
Via aveugle et Via enterrée
Lorsque l'espace du circuit imprimé est limité ou que vous travaillez avec des contraintes de trous de passage plaqués, les trous aveugles et enterrés peuvent être la solution.
La technologie Blind & Buried Via a joué un rôle essentiel dans l'augmentation des capacités dans un espace plus restreint. En raccourcissant les vias pour qu'ils ne traversent que les couches nécessaires, une plus grande surface est disponible pour les composants.
Les vias aveugles et enterrés sont utilisés pour relier les couches d'un circuit imprimé lorsque l'espace est limité. Un Via aveugle relie une couche externe à une ou plusieurs couches internes, mais ne traverse pas l'ensemble de la carte. Un via enterré relie deux ou plusieurs couches internes mais ne traverse pas une couche externe.
Les principaux avantages sont les suivants :
- Capacité à répondre aux contraintes de densité des lignes et des pastilles d'une conception typique sans augmenter le nombre de couches ou la taille de la carte
- Réduction du rapport d'aspect du circuit imprimé
Le via aveugle est un trou plaqué cuivre qui relie une seule couche externe à une ou plusieurs couches internes. Un via aveugle ne traverse jamais entièrement un circuit imprimé. En termes de conception, les vias aveugles sont définis dans un fichier de perçage séparé.
Avantage supplémentaire de l'alésage aveugle :
Possibilité d'élargir le canal de découpage BGA (réduction du nombre de couches)
Le via enterré est un trou plaqué de cuivre qui relie deux ou plusieurs couches internes, sans contact avec la couche externe. Il est impossible de détecter un via enterré car il est "enterré" sous la surface des couches externes d'un circuit imprimé. Les vias enterrés nécessitent également un fichier de perçage séparé.Buried Via
Avantages supplémentaires des tuyaux enterrés
- Aucun impact sur les traces ou les composants montés en surface sur les couches supérieures ou inférieures de la carte.
- Trace ou placement d'un pad SMD sur les couches externes directement sur le via enterré (espace supplémentaire sur les couches externes)
Qu'est-ce qu'un trou microvia ?
Selon la nouvelle définition de l'IPC-T-50M, une microvia est une structure aveugle avec un rapport d'aspect maximum de 1:1, se terminant sur un terrain cible avec une profondeur totale ne dépassant pas 0,25 mm, mesurée à partir de la feuille du terrain de capture de la structure jusqu'au terrain cible.
L'IPC-6012 définit également la structure d'un Microvia.
- Le Microvia est une structure aveugle avec un rapport d'aspect maximum de 1:1 entre le diamètre et la profondeur du trou, avec une profondeur totale ne dépassant pas 0,25 mm, mesurée de la surface à la pastille ou au plan cible.
- En général, Hemeixin considère que l'épaisseur diélectrique entre la surface et la pastille de référence est de 60 à 80 um.
- Le diamètre des microvia est compris entre 80 et 100 microns. Le rapport typique se situe entre 0,6 : 1 et 1 : 1, l'idéal étant 0,8 : 1.
L'empilement de couches est un facteur clé de différenciation de la technologie HDI-buildup. Les ingénieurs fabriquent un empilement de couches HDI en déposant des couches de mirovia supplémentaires sur des noyaux de circuits imprimés traditionnels. L'industrie utilise les types de construction HDI pour décrire les empilements de couches disponibles. Actuellement, trois types de construction HDI sont utilisés (voir l'image ci-dessous). La construction de type I comprend un noyau de carte PC rigide ou flexible conventionnel avec un nombre quelconque de couches utilisant des trous de passage et une seule couche de microvia fabriquée sur un ou deux côtés du noyau. La construction de type II est similaire, mais vous construisez les vias dans le noyau avant d'ajouter les couches de microvia. Le type III comporte au moins deux couches de microvia sur au moins une des surfaces du noyau.
Plusieurs autres types de construction sont disponibles. La construction de type IV comprend un noyau "passif" qui peut servir de bouclier non électrique ou de tampon thermique. La construction "sans noyau", qui comprend une paire de substrats laminés ensemble, est une construction de type V. La construction de type VI, ou colaminage, consiste à former simultanément l'interconnexion et la structure mécanique.
La multitude d'empilements de couches que les ingénieurs peuvent obtenir en combinant des types de construction HDI et un nombre variable de couches a fait naître le besoin d'un système de désignation simple pour les identifier. La méthode d'identification est simple. Par exemple, la désignation "2 (C4) 2" indique un empilement de couches comprenant un noyau de carte PCB à quatre couches (C4) avec deux couches HDI (builddup) sur le dessus et deux sur le dessous. La désignation "2 (P) 2" indique une construction de type IV avec un noyau passif, deux couches HDI sur le dessus et deux couches HDI sur le dessous.
Microvia et leur effet sur le PCB HDI
Une microvia est formée, et non percée comme une via traditionnelle. Les ingénieurs utilisent actuellement plusieurs procédés pour produire des microvias. Le perçage au laser, la technique la plus courante, utilise un faisceau laser focalisé pour former le trou. La gravure humide/sec est un processus de production de masse qui permet de créer tous les vias en même temps, quel que soit le nombre ou le diamètre des trous. La photo-imagerie recouvre le substrat de base d'une couche diélectrique. Les ingénieurs peuvent également utiliser de l'encre conductrice dans les microvia formation de microvias. Dans ce cas, les microvias sont formés par perçage au laser, par photo-imagerie ou par déplacement de l'isolant. Les microvias peuvent également être formées mécaniquement, par perçage, poinçonnage, sablage ou simple perçage. Chaque processus produit différentes formes de trous microvia, telles que des coupes, des cônes positifs, des cônes négatifs et des parois droites (voir l'image ci-dessous).
Chaque processus de fabrication de Microvia produit une forme de trou différente.
L'avènement de la technologie HDI et des microvias a également donné lieu à un nouveau vocabulaire pour les structures de via. Le sous-comité de conception HDI de l'IPC définit les microvias comme des "vias aveugles et enterrés formés" dont la taille est inférieure ou égale à 0,15 mm et dont le diamètre de la pastille est inférieur ou égal à 0,35 mm. En outre, les concepteurs utilisent des termes tels que "capture land" (la zone où le microvia prend naissance) et "target land" (la zone où le microvia se termine) pour décrire la taille des plots des microvias. Un via sans terre a un diamètre de terre identique ou inférieur au diamètre du via.
Actuellement, la taille des microvias limite leur capacité de transport de courant. Les concepteurs surmontent généralement cette limitation en imbriquant plusieurs microvias dans une grande zone appelée "via pluriel". Les microvias qui relient directement des couches HDI non adjacentes sont appelées "skip vias". Un microvia à profondeur variable est un microvia formé en une seule opération qui pénètre deux couches diélectriques HDI ou plus et se termine sur une ou plusieurs couches. Les vias laser, les vias conformes, les vias remplis, les photo vias et les stud vias sont des microvias qui tirent leur nom des procédés utilisés pour les former.
Chaque type de construction de circuit imprimé HDI permet d'utiliser différentes combinaisons de vias et de structures microvia "standard". La construction de type I vous permet d'utiliser des microvias aveugles, profonds d'une couche, et un via standard à travers le trou. Le via standard s'étend sur toutes les couches de la pile, y compris les couches de construction HDI. La construction de type II est similaire à la construction de type I mais ajoute un via enterré qui s'étend sur toutes les couches du noyau de la carte. Le type III ajoute encore plus de complexité aux structures de via, permettant l'utilisation de microvias enterrés, empilés, décalés et à profondeur variable. Ces nombreuses structures de via peuvent ajouter un niveau de complexité significatif à la disposition des conceptions HDI-buildup.
