Vias sind die Grundlage der HDI-Leiterplattentechnologie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Durchkontaktierungen, HDI-Platinen sich stützen auf Microvias, Blind Vias und Buried Vias um eine extrem hohe Routingdichte, verbesserte Signalintegrität und kompakte Leiterplattenlayouts zu erreichen.
Dieser Artikel erklärt wie man Microvias, Blind Vias und Buried Vias in HDI-Leiterplatten gestaltet, einschließlich Konstruktionsregeln, Zuverlässigkeitsüberlegungen und Fertigungseinschränkungen.
🔗 Teil der HDI PCB Design Serie
HDI PCB Design: Technologie, Stackup, Weiterleitung, und Herstellung
Was sind Mikrovias?
Microvias sind in der Regel lasergebohrte Durchkontaktierungen:
- Durchmesser ≤ 150 μm
- Tiefe ≤ 1 Schicht
- Wird zur Verbindung benachbarter Ebenen verwendet
Sie sorgen für eine drastische Verringerung der Durchgangsparasiten und schaffen Platz auf der Leiterplatte.
Erklärungen zu Blind Vias und Buried Vias
Blinde Vias
- Äußere Schichten mit inneren Schichten verbinden
- Nicht durch das gesamte Brett gehen
Vergrabene Vias
- Nur innere Schichten verbinden
- Unsichtbar von der Oberfläche aus
Beide werden erstellt mit sequentielle Laminierung.
Warum HDI-Designs auf Microvias angewiesen sind
Microvias ermöglichen:
- Fine-Pitch BGA Fanout
- Ermäßigt über Stummel
- Bessere High-Speed-Signalintegrität
- Kleineres Brettformat
Für BGA-Abstände ≤ 0,8 mm sind Mikrovias oft obligatorisch.
Microvia-Designregeln und bewährte Praktiken
Leitlinien für das Seitenverhältnis
- Empfohlenes Microvia-Seitenverhältnis ≤ 1:1
- Flachere Vias verbessern die Zuverlässigkeit der Beschichtung
Gestapelte vs. gestaffelte Mikrovias
Gestapelte Microvias
- Höhere Dichte
- Höhere Kosten und höheres Zuverlässigkeitsrisiko
Gestaffelte Mikrovias
- Bessere Zuverlässigkeit
- Bevorzugt für die meisten Entwürfe
Im Allgemeinen werden gestaffelte Mikrovias empfohlen, es sei denn, die Dichte erfordert eine Stapelung.
Via-in-Pad-Design
Via-in-Pad ist in HDI-Designs üblich, erfordert aber:
- Füllung aus Kupfer
- Richtige Planarisierung
- Strenge Prozesskontrolle
Schlechte Via-Füllung führt zu Lötlöchern und Zuverlässigkeitsproblemen.
Überlegungen zur elektrischen Leistung
HDI über Strukturen reduzieren:
- Parasitäre Induktivität
- Signalreflexion
- Nebensprechen
Eine schlechte Via-Geometrie kann diese Vorteile jedoch zunichte machen.
Bewährte Praktiken:
- Anzahl der Durchgänge minimieren
- Halten Sie die Übergänge kurz
- Vermeiden Sie unnötige gestapelte Strukturen
Zuverlässigkeitsrisiken in HDI-Via-Strukturen
Häufige Fehlerarten sind:
- Rissbildung bei Kupfer in gestapelten Mikrovias
- Unvollständig durch Ausfüllen
- Delamination während der thermischen Belastung
Das Zuverlässigkeitsrisiko steigt mit:
- Übermäßiges Stapeln
- Hohe Seitenverhältnisse
- Schlechte Materialauswahl
Fertigungseinschränkungen und DFM-Regeln
Das HDI-Vias-Design muss mit den Fähigkeiten des Herstellers übereinstimmen.
Wichtige DFM-Überlegungen:
- Minimaler Durchmesser des Laserdurchgangs
- Maximale Stapelhöhen
- Über die Auswahl des Füllmaterials
- Genauigkeit der Registrierung
Eine frühzeitige DFM-Prüfung ist für den Ertrag unerlässlich.
🔗 Kontext der Herstellung:
HDI PCB-Herstellungsprozess und Optimierung der Ausbeute
Wann sollten Blind-/Verdeckungsdurchführungen anstelle von Durchgangsdurchführungen verwendet werden?
Wählen Sie blind/vergrabene Durchkontaktierungen, wenn:
- Die Routingdichte ist begrenzt
- Signalintegrität ist entscheidend
- Die Größe der Platine muss minimiert werden
Durchkontaktierungen eignen sich weiterhin für Bereiche mit geringer Dichte.
Zusammenfassung bewährter Praktiken
Zuverlässige HDI-Durchkontaktierungen zu entwerfen:
- Verwenden Sie Mikrovias mit einem Seitenverhältnis ≤ 1:1
- Bevorzugt gestaffelte gegenüber gestapelten Mikrovias
- Auftragen via-in-pad nur mit entsprechender Füllung
- Minimieren durch Übergänge
- Abstimmung der Entwürfe mit den Möglichkeiten des Herstellers
Schlussfolgerung
Microvias, Blind Vias und Buried Vias sind das Rückgrat des HDI-Leiterplattendesigns. Die richtige Auswahl der Via-Strukturen und disziplinierte Entwurfspraktiken sind entscheidend, um eine hohe Dichte, gute Signalintegrität und langfristige Zuverlässigkeit zu erreichen.
Dieser Artikel bildet die technischer Kern des HDI PCB Design Clusters.
FAQ - HDI-Mikrovias und Via-Design
A: Eine Microvia ist eine Art Blinddurchgang, der durch Laserbohren erzeugt wird und in der Regel nur benachbarte Schichten verbindet.
A: Sie können zuverlässig sein, wenn sie korrekt hergestellt werden, aber sie bergen ein höheres Risiko als gestaffelte Mikrovias.
A: Via-in-Pad wird für Fine-Pitch-BGAs verwendet, bei denen der Platz für die Entflechtung begrenzt ist.
A: Nein. Durchkontaktierungen sind nach wie vor nützlich für Stromversorgungs-, Masse- und Low-Density-Bereiche.
A: Die meisten Hersteller empfehlen aus Gründen der Zuverlässigkeit eine Begrenzung der Stapel auf 2 Ebenen.
A: Ja. Kürzere Durchgangslängen verringern die parasitäre Induktivität und Reflexionen.
