Виасы - основа технологии печатных плат HDI. В отличие от обычных сквозных отверстий, Печатные платы HDI полагаться на микропроводов, глухих и заглубленных проводов для достижения сверхвысокой плотности маршрутизации, улучшенной целостности сигналов и компактной компоновки плат.
В этой статье рассказывается как проектировать микропроводы, глухие и заглубленные проходы в печатных платах HDI, В том числе правила проектирования, соображения надежности и производственные ограничения.
🔗 Часть серии HDI PCB Design Series
HDI Проектирование печатных плат: Технология, Штабелер, Маршрутизация, и Производство
Что такое микрофилярии?
Микровиалы - это, как правило, просверленные лазером отверстия:
- Диаметр ≤ 150 мкм
- Глубина ≤ 1 слой
- Используется для соединения соседних слоев
Они значительно снижают паразитные наводки и освобождают пространство для маршрутизации.
Объяснение слепых и заглубленных венцов
Слепые виасы
- Соедините внешние слои с внутренними
- Не проходите через всю доску
Похороненные виасы
- Соединяйте только внутренние слои
- Невидимые с поверхности
Оба создаются с помощью последовательное ламинирование.
Почему разработки HDI зависят от Microvias
Microvias enable:
- Выступ BGA с мелким шагом
- Сокращение с помощью заглушек
- Улучшенная целостность высокоскоростных сигналов
- Меньший размер доски
Для BGA с шагом ≤ 0,8 мм микровыступы часто являются обязательными.
Правила и лучшие практики дизайна Microvia
Рекомендации по соотношению сторон
- Рекомендуемое соотношение сторон микровибратора ≤ 1:1
- Более мелкие проходы повышают надежность покрытия
Микровиалы в стопке и в шахматном порядке
Уложенные микрофилярии
- Большая плотность
- Более высокая стоимость и риск надежности
Поэтапные микрофилярии
- Повышенная надежность
- Предпочтительно для большинства конструкций
Как правило, рекомендуется располагать микровиолы в шахматном порядке, если плотность не требует укладки.
Дизайн "Via-in-Pad
Виа-в-паде широко распространены в HDI-конструкциях, но для этого требуется:
- Медное наполнение
- Правильная планаризация
- Жесткий контроль процесса
Плохое заполнение сквозных отверстий приводит к образованию пустот в припое и нарушению надежности.
Электрические характеристики
HDI через структуры уменьшают:
- Паразитная индуктивность
- Отражение сигнала
- Перекрестные помехи
Однако плохая геометрия прохода может свести на нет все эти преимущества.
Лучшие практики:
- Минимизируйте количество операций
- Делайте переходы короткими
- Избегайте ненужных штабельных конструкций
Риски надежности сквозных структур HDI
К распространенным видам отказов относятся:
- Растрескивание меди в сложенных микроводорослях
- Неполное заполнение
- Отслоение при термоциклировании
Риск надежности возрастает по мере:
- Чрезмерная укладка
- Высокое соотношение сторон
- Плохой выбор материала
Производственные ограничения и правила DFM
Конструкция HDI должна соответствовать возможностям изготовителя.
Основные соображения, связанные с DFM:
- Минимальный диаметр лазерного канала
- Максимальный уровень штабелирования
- Выбор наполнителя
- Точность регистрации
Ранняя проверка DFM имеет большое значение для получения прибыли.
🔗 Производственный контекст:
Оптимизация процесса производства и выхода печатных плат HDI
Когда использовать слепые/заглубленные диафрагмы вместо сквозных диафрагм
Выбирайте глухие/заглубленные проходы, когда:
- Плотность маршрутизации ограничена
- Целостность сигнала имеет решающее значение
- Размер доски должен быть минимальным
Сквозные проходы по-прежнему подходят для областей с низкой плотностью.
Краткое описание лучших практик
Для разработки надежных HDI-виалов:
- Используйте микровиалы с соотношением сторон ≤ 1:1
- Предпочитает ступенчатые, а не штабельные микровизии
- Наносить через подушечку только с надлежащим наполнением
- Минимизация с помощью переходов
- Согласование проектов с возможностями производителя
Заключение
Микропереходы, глухие и заглубленные переходы являются основой проектирования печатных плат HDI. Правильный выбор структуры сквозных отверстий и дисциплинированная практика проектирования необходимы для достижения высокой плотности, хорошей целостности сигналов и долговременной надежности.
Эта статья формирует техническое ядро кластера HDI PCB Design.
Часто задаваемые вопросы - Микровиалы HDI и проектирование виа
О: Микровинт - это тип глухого отверстия, создаваемого лазерным сверлением, обычно соединяющего только соседние слои.
О: Они могут быть надежными при правильном изготовлении, но несут больший риск, чем ступенчатые микровиалы.
О: Via-in-pad используется для BGA с мелким шагом, когда пространство для маршрутизации ограничено.
О: Нет. Сквозные проходы по-прежнему полезны для питания, земли и областей с низкой плотностью.
О: Большинство производителей рекомендуют ограничивать стеки двумя уровнями для надежности.
О: Да. Короткая длина сквозного канала уменьшает паразитную индуктивность и отражения.
