HDI Micro vias печатных плат
Зачем нужна HDI печатных плат
Микровыводы и уложенные микровыводы можно найти в печатных платах High Density Interconnect, также известных как печатные платы HDI, для обеспечения сложных межсоединений в современных конструкциях.
Микровыводы, уложенные микровыводы и функции "via-in-pad" обеспечивают миниатюризацию для повышения функциональности на меньшем пространстве и могут вмещать микросхемы с большим количеством выводов, например, используемые в мобильных телефонах и планшетах. Микровыводы помогают уменьшить количество слоев в конструкции печатных плат, обеспечивая более высокую плотность маршрутизации и устраняя необходимость в сквозных отверстиях.
Растущий спрос потребителей на дополнительные функции в их малых и мобильных электронных устройствах, таких как КПК и сотовые телефоны, приводит к необходимости уменьшения размеров элементов, геометрии процессов и печатных плат. Для инженеров, работающих с этими требованиями, потребность в технологии HDI (High-Density-Interconnect) стала реальностью. Компания HemeixinPCB описывает технологию HDI PCB как процесс, позволяющий производить печатные платы со сквозными, глухими или заглубленными отверстиями диаметром менее 0,006 дюйма без использования традиционной технологии сверления. Пользователи технологии HDI должны уметь не только оценить и внедрить технологию нового поколения, но и понять ее границы с точки зрения укладки слоев, формирования отверстий и микропроводов, размера элементов и основных отличий от традиционных технологий производства печатных плат.
Слепые и подземные ходы
Если пространство печатной платы ограничено, или вы работаете с жесткими ограничениями по сквозным отверстиям с покрытием, решением могут стать глухие и заглубленные отверстия.
Технология Blind & Buried Via сыграла решающую роль в том, чтобы втиснуть больше возможностей в меньшее пространство. Благодаря укорачиванию отверстий, проходящих только через необходимые слои, большая площадь поверхности становится доступной для компонентов.
Слепые и заглубленные проходы используются для соединения между слоями печатной платы, где пространство ограничено. Слепой канал соединяет внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями, но не проходит через всю плату. Заглубленный канал соединяет два или более внутренних слоя, но не проходит через внешний слой.
Основные преимущества включают:
- Возможность соблюдения ограничений по плотности линий и площадок в типовом проекте без увеличения количества слоев или размера платы
- Уменьшение аспектного отношения печатной платы
Слепой виа - это медное отверстие, которое соединяет только один внешний слой с одним или несколькими внутренними слоями. Слепое отверстие никогда не проходит через всю печатную плату. С точки зрения проектирования, глухие отверстия определяются в отдельном файле сверления.
Дополнительное преимущество слепых проходов:
Возможность расширения канала разрыва BGA (уменьшение количества слоев)
Заглубленный провод - это медное отверстие, соединяющее два или более внутренних слоя без контакта с внешним слоем. Обнаружить заглубленный канал невозможно, так как он "погребен" под поверхностями внешнего слоя печатной платы. Для заглубленных сквозных отверстий также требуется отдельный файл для сверления.Заглубленные сквозные отверстия
Дополнительные преимущества заглубленных проходов
- Отсутствие воздействия на любые дорожки или компоненты поверхностного монтажа на верхнем или нижнем слоях платы.
- Трассировка или размещение SMD-площадки на внешних слоях непосредственно над заглубленным транзитом (дополнительное пространство на внешних слоях)
Что такое микровибрационное отверстие?
Согласно новому определению в IPC-T-50M, микровибрация - это глухая структура с максимальным соотношением сторон 1:1, заканчивающаяся на целевом участке с общей глубиной не более 0,25 мм, измеренной от границы захвата структуры до целевого участка.
IPC-6012 также определяет структуру Microvia.
- Microvia представляет собой глухую структуру с максимальным соотношением диаметра и глубины отверстия 1:1, с общей глубиной не более 0,25 мм, если измерять от поверхности до целевой площадки или плоскости.
- Обычно Hemeixin считает, что толщина диэлектрика между поверхностью и эталонной площадкой составляет 60-80 пм.
- Размеры диаметра микровинта находятся в диапазоне 80-100 микрон. Типичное соотношение составляет от 0,6: 1 до 1: 1, идеально 0,8: 1.
Складывание слоев является ключевым отличием технологии HDI-билдинга. Инженеры изготавливают стек слоев HDI путем нанесения дополнительных слоев миристора на традиционные сердечники печатных плат. В промышленности используются типы HDI-конструкций для описания доступных слоев. В настоящее время используются три популярных типа HDI-конструкций (см. рисунок ниже). Конструкция типа I включает обычный жесткий или гибкий сердечник печатной платы с любым количеством слоев с использованием сквозных отверстий и одного слоя микроволн, изготовленного на одной или обеих сторонах сердечника. Конструкция типа II аналогична, но разводы в сердечнике выполняются до добавления наращиваемых слоев микроволн. Тип III имеет по крайней мере два слоя микроволн по крайней мере на одной из поверхностей сердечника.
Имеется несколько других типов конструкции. Конструкция типа IV включает "пассивную" сердцевину, которая может функционировать как неэлектрический экран или тепловой буфер. Конструкция "без сердечника", состоящая из пары подложек, ламинированных вместе, является конструкцией типа V. Конструкция типа VI, или коламинирование, возникает при одновременном формировании межсоединений и механической структуры.
Множество вариантов слоев, которые инженеры могут получить, комбинируя типы HDI-конструкций и различное количество слоев, вызвало необходимость в простой схеме обозначения для их идентификации. Метод идентификации прост. Например, обозначение "2 (C4) 2" указывает на конструкцию слоев, состоящую из четырехслойного сердечника печатной платы (C4) с двумя слоями HDI (наращивания) сверху и двумя снизу. Обозначение "2 (P) 2" указывает на конструкцию типа IV с пассивным сердечником, двумя слоями HDI сверху и двумя слоями HDI снизу.
Микровибрации и их влияние на печатные платы HDI
Микровинт формируется, а не сверлится, как традиционный винт. В настоящее время инженеры используют несколько процессов для создания микровыступов. Лазерное сверление, наиболее распространенная техника, использует сфокусированный лазерный луч для формирования отверстия. Мокрое/сухое травление - это процесс массового производства, при котором все отверстия создаются одновременно, независимо от их количества или диаметра. Фотопечать покрывает базовую подложку диэлектрическим слоем. Инженеры также могут использовать проводящие чернила в микропроводов формировании. В этом случае микровыступы формируются с помощью лазерного сверления, фотопечати или смещения изоляции. Можно также формировать микроотверстия механически, используя пробивку, перфорацию, абразивоструйную обработку или простое сверление. Каждый процесс позволяет получить различные формы микроотверстий, такие как чашки, положительные конусы, отрицательные конусы и прямые стенки (см. рисунок ниже).
Каждый процесс производства Microvia позволяет получить отверстия различной формы.
Появление технологии HDI и микропроводов также привело к появлению нового словаря для обозначения структур проходов. Подкомитет по проектированию HDI МПК определяет микропроводы как "сформированные глухие и заглубленные проходы" размером менее или равным 0,15 мм и диаметром площадки менее или равным 0,35 мм. Кроме того, разработчики используют такие термины, как "земля захвата" (область, где начинается микропровод) и "целевая земля" (область, где заканчивается микропровод) для описания размеров площадок микропроводов. У безземельного перехода диаметр участка такой же или меньше диаметра перехода.
В настоящее время размер микровыводов ограничивает их способность пропускать ток. Разработчики обычно преодолевают это ограничение путем вложения нескольких микропроводов в одну большую область, называемую множественным проходом. Микровыводы, которые непосредственно соединяют несмежные слои HDI-сборки, называются проходными. Микропровод переменной глубины - это микропровод, сформированный за одну операцию, который пронизывает два или более слоев HDI-диэлектрика и заканчивается на одном или более слоях. Лазерные отверстия, конформные отверстия, заполненные отверстия, фотоотверстия и шиповые отверстия - это микроотверстия, получившие свои названия от процессов, используемых для их формирования.
Каждый тип конструкции печатной платы HDI позволяет использовать различные комбинации "стандартных" отверстий и микровыводов. Конструкция типа I позволяет использовать глухие микровыводы глубиной в один слой и стандартные сквозные отверстия. Стандартные сквозные отверстия охватывают все слои в стеке, включая слои HDI-билдинга. Конструкция типа II аналогична типу I, но добавляется заглубленный сквозной канал, охватывающий все слои сердечника печатной платы. Тип III еще больше усложняет структуру сквозных отверстий, позволяя использовать заглубленные, уложенные, расположенные в шахматном порядке и микропроводы переменной глубины. Такое количество сквозных структур может значительно усложнить компоновку HDI-сборки.
