Μηχανική PCB HDI 10 επιπέδων για Microvias και BGA Escape

Μια πλακέτα HDI 10 στρώσεων δεν ορίζεται απλώς από δέκα στρώσεις χαλκού ή ένα BGA λεπτού βήματος. Είναι μια τυπωμένη πλακέτα δέκα στρώσεων που χρησιμοποιεί μία ή περισσότερες τεχνικές διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας - συνήθως μικροδιαμπερείς διατρήσεις με λέιζερ, τυφλές ή θαμμένες διασυνδέσεις, via-in-pad, διαδοχική συσσώρευση, λεπτή γεωμετρία αγωγού ή συνδυασμό αυτών - για να δημιουργήσει κανάλια δρομολόγησης που ένας συμβατικός σχεδιασμός επιμεταλλωμένης διαμπερούς οπής δεν μπορεί να παρέχει εντός της διαθέσιμης περιοχής της πλακέτας. Ένας σωστός σχεδιασμός HDI ξεκινά επομένως με ένα πρόβλημα δρομολόγησης και αξιοπιστίας, όχι με μια μοντέρνα σημειογραφία συσσώρευσης.

Η Highleap Electronics κατασκευάζει συμβατικές και πολυστρωματικές πλακέτες HDI και εξετάζει την πλήρη αρχιτεκτονική διασύνδεσης πριν από την κυκλοφορία της στοίβας. Η αναθεώρηση θα πρέπει να συνδέει τέσσερις αποφάσεις που συχνά αντιμετωπίζονται ξεχωριστά: τη στρατηγική διαφυγής της συσκευασίας, τον αριθμό των επιπέδων συσσώρευσης, την κατασκευή υλικού και διηλεκτρικού και το σχέδιο πιστοποίησης. Μια αναθεώρηση DFM και στοίβας ειδικά για το έργο είναι το κατάλληλο σημείο για την επιβεβαίωση αυτών των αποφάσεων. Γενικές πληροφορίες για το εργοστάσιο είναι διαθέσιμες στη σελίδα κατασκευής PCB HDI , ενώ αυτό το άρθρο εστιάζει σε επιλογές μηχανικής δέκα στρώσεων.

Όταν μια πλακέτα 10 στρώσεων χρειάζεται πραγματικά HDI

Το HDI δικαιολογείται όταν επιλύει έναν μετρήσιμο περιορισμό πυκνότητας, ηλεκτρικού, μηχανικού ή αξιοπιστίας. Δεν πρέπει να προστίθεται μόνο και μόνο επειδή το προϊόν περιέχει BGA 0.5 mm, χρησιμοποιεί γρήγορη διεπαφή ή περιγράφεται ως premium σχεδιασμός. Ορισμένα πακέτα 0.5 mm έχουν γενναιόδωρα μοτίβα αποπληθυσμού και μπορούν να διαφύγουν με ένα μόνο επίπεδο microvia. Άλλα πακέτα στο ίδιο βήμα έχουν πλήρη πεδία μπάλας, πολλαπλούς τομείς ισχύος και πολλά ζεύγη υψηλής ταχύτητας και ενδέχεται να απαιτούν δύο επίπεδα συσσώρευσης ή διαφορετικό αριθμό στρώσεων. Ο χάρτης ακίδων πακέτου έχει τουλάχιστον την ίδια σημασία με το ονομαστικό βήμα.

Τυπικοί λόγοι για τη χρήση HDI σε μια πλακέτα δέκα στρώσεων

• Διαφυγή πακέτου: Οι εσωτερικές σειρές ενός BGA δεν είναι προσβάσιμες με τη διαθέσιμη γεωμετρία μαξιλαριού διαμπερών οπών και αντιμαξιλαριού.
• Ανάκτηση καναλιού δρομολόγησης: Τα μεγάλα πεδία διέλευσης καταλαμβάνουν πολύ χώρο σε πολλαπλά επίπεδα και μπλοκάρουν την ισχύ ή τα επίπεδα αναφοράς.
• Μικρότερες κάθετες μεταβάσεις: Οι τυφλές μικροδιόδους μπορούν να μειώσουν το περιττό μήκος των διόδων και την παρασιτική επαγωγή όταν το στρώμα σήματος-στόχου βρίσκεται κοντά στην πλευρά του εξαρτήματος.
• Τοποθέτηση μέσω του μαξιλαριού: Απαιτείται μια γεμισμένη και επιπεδοποιημένη μικροδιάβαση απευθείας σε μια περιοχή συστατικού για να διατηρηθεί η πυκνότητα του fanout.
• Συμπαγής μηχανικός φάκελος: Το περίγραμμα της σανίδας δεν μπορεί να μεγαλώσει και τα πρόσθετα επίπεδα δρομολόγησης θα δημιουργούσαν απαράδεκτους περιορισμούς στο πάχος, το κόστος ή την αναλογία διαστάσεων.
• Διαχωρισμένη διασύνδεση: Επιλεγμένες περιοχές χρειάζονται HDI, ενώ οι περιοχές χαμηλότερης πυκνότητας μπορούν να παραμείνουν συμβατικές, επιτρέποντας μια κατασκευή μερικής HDI αντί για μια λύση όλων των στρώσεων.

Περιπτώσεις στις οποίες ο ΔΑΑ μπορεί να μην είναι η καλύτερη πρώτη απάντηση

Εάν η συμφόρηση προκαλείται από κακό προσανατολισμό των εξαρτημάτων, περιττές αλλαγές στρώσεων, υπερμεγέθη αντι-μαξιλάκια, υπερβολικά keepouts ή μια αναποτελεσματική στρατηγική power-pin, η προσθήκη microvia μπορεί να αποκρύψει το πρόβλημα διάταξης αντί να το λύσει. Η ελαφρά αύξηση του περιγράμματος της πλακέτας, η αλλαγή της επιλογής αποπληθυσμού BGA, η μετακίνηση μιας ομάδας σημάτων σε άλλη πλευρά ή η χρήση μιας συμβατικής πλακέτας δώδεκα στρώσεων μπορεί να έχει χαμηλότερο κίνδυνο από την επιβολή μιας σύνθετης συσσώρευσης HDI δέκα στρώσεων. Η αναθεώρηση του σχεδιασμού θα πρέπει να συγκρίνει αυτές τις εναλλακτικές λύσεις πριν διορθωθεί η κατηγορία κατασκευής.

Πώς να διαβάσετε και να επιλέξετε 1+8+1, 2+6+2 και 3+4+3

Στην κοινή συμμετρική σημειογραφία A+B+A , κάθε «A» είναι ο αριθμός των συσσωρευμένων στρώσεων χαλκού που προστίθενται εκτός ενός κεντρικού υποσυστήματος στρώσης «B». Οι αριθμοί προστίθενται στον συνολικό αριθμό στρώσεων χαλκού. Επομένως, τα 1+8+1, 2+6+2 και 3+4+3 είναι όλες κατασκευές δέκα στρώσεων. Η σημειογραφία δεν καθορίζει, από μόνη της, κάθε σύνδεση οπών, τον ακριβή αριθμό λειτουργιών πρέσας, τις λειτουργίες στρώσεων ή εάν το κεντρικό υποσύστημα περιέχει θαμμένες οπές. Αυτές οι λεπτομέρειες ανήκουν στο σχέδιο κατασκευής και στην εγκεκριμένη στοίβαξη.

Μην επιλέγετε συσσώρευση μόνο από το βήμα BGA

Η απόφαση συσσώρευσης πρέπει να ληφθεί με βάση μια ολοκληρωμένη μελέτη διαφυγής. Κατ' ελάχιστον, η μελέτη αυτή θα πρέπει να δείχνει τον αριθμό των σειρών σήματος που πρέπει να εγκαταλείψουν το πακέτο, την τροφοδοσία και τη γείωση μέσω τοποθέτησης, την απόσταση μεταξύ ζευγών, τη συνέχεια του επιπέδου αναφοράς, την προβλεπόμενη κατεύθυνση fanout σε κάθε επίπεδο σήματος και τον αριθμό των διαθέσιμων διαδρομών μεταξύ γειτονικών pads ή via lands. Μια πλακέτα 2+6+2 δεν είναι αυτόματα «καλύτερη» από την 1+8+1. δικαιολογείται μόνο όταν το δεύτερο επίπεδο συσσώρευσης δημιουργεί πρόσβαση δρομολόγησης που το πρώτο επίπεδο δεν μπορεί να παρέχει.

Η διασύνδεση οποιουδήποτε επιπέδου είναι μια ξεχωριστή απόφαση

Το HDI οποιουδήποτε επιπέδου χρησιμοποιεί συνήθως γεμάτες μικροδιόδους για τη σύνδεση διαδοχικών ζευγών επιπέδων σε όλη τη δομή. Παρέχει μέγιστη ευελιξία στην κατακόρυφη δρομολόγηση, αλλά δημιουργεί επίσης περισσότερες γεμάτες διεπαφές, περισσότερους βρόχους διεργασιών και περισσότερες ευκαιρίες για καταγραφή ή ελαττώματα διεπαφής. Δεν θα πρέπει να χρησιμοποιείται ως προεπιλεγμένο υποκατάστατο για την ολοκλήρωση της αρχιτεκτονικής διαφυγής. Όταν απαιτείται οποιοδήποτε επίπεδο, το σχέδιο θα πρέπει να προσδιορίζει τις επιτρεπόμενες στοίβες διέλευσης, τα απαγορευμένα ύψη στοίβας, τους κανόνες παράλειψης διέλευσης και το όχημα δοκιμής αξιοπιστίας.

Γεωμετρία Microvia, Capture Pads και Via-in-Pad

Οι κανόνες Microvia πρέπει να συμφωνηθούν με τον κατασκευαστή σε σχέση με το πραγματικό πάχος του διηλεκτρικού, το σύστημα λέιζερ, την επεξεργασία του φύλλου αλουμινίου, τη διαδικασία πλήρωσης με χαλκό και την ικανότητα καταγραφής. Ένας καθολικός κανόνας "75 μm via με ένα μαξιλαράκι 225 μm" δεν είναι ασφαλής για κάθε laminate ή για κάθε επίπεδο συσσώρευσης. Το ίδιο ονομαστικό άνοιγμα λέιζερ μπορεί να παράγει διαφορετικές συνθήκες εισόδου, μέσου τοιχώματος και μαξιλαριού-στόχου όταν αλλάζει το σύστημα ρητίνης, το στυλ γυαλιού ή το φύλλο χαλκού.

Παράμετροι που ανήκουν στην ανασκόπηση σχεδιασμού HDI

• Άνοιγμα με λέιζερ και τελική γεωμετρία: αναφέρετε εάν η διάσταση είναι το άνοιγμα του έργου τέχνης, η ονομαστική διάμετρος εισόδου, η τελική διάμετρος κορυφής ή η ελάχιστη διάμετρος στόχου.
• Διηλεκτρικό πάχος: χρησιμοποιήστε το πάχος του συμπιεσμένου διηλεκτρικού στη θέση της μικροοπής, όχι μια τιμή καταλόγου μη συμπιεσμένου προεμποτίσματος.
• Λόγος διαστάσεων: Ο κατασκευαστής θα πρέπει να επιβεβαιώσει το κατάλληλο παράθυρο βάθους προς διάμετρο. Ένας συντηρητικός σχεδιασμός γενικά αποφεύγει την κατασκευή της διόδου βαθύτερης από την ενεργό της διάμετρο.
• Κατάληψη γης: διαστασιολόγησέ το από τη διάμετρο του λέιζερ, την απαιτούμενη δακτυλιοειδή επιφάνεια, τον προϋπολογισμό καταγραφής και την ικανότητα επεξεργασίας του στόχου-πλακιδίου.
• Αντιπροσώπου: να το προσδιορίσετε από την ηλεκτρική απόσταση, την αλληλεπίδραση πεδίου σύνθετης αντίστασης και την καταγραφή κατασκευής· δεν είναι μια σταθερή επέκταση του μαξιλαριού σύλληψης.
• Γέμισμα χαλκού: ορίστε τη μέθοδο πλήρωσης, το επιτρεπόμενο λακκούβωμα ή εξόγκωμα, την απαίτηση επιπέδωσης και εάν η οπή διέλευσης θα υποστηρίξει μια άλλη μικροοπή ή ένα εξάρτημα γης.
• Επιφανειακός χαλκός μετά την πλήρωση: Ελέγξτε εάν η επιμετάλλωση περιτύλιξης και η επιμετάλλωση πλήρωσης αυξάνουν τον εξωτερικό χαλκό ή τη συσσώρευση χαλκού πέρα ​​από το παράθυρο λεπτής γραμμής χάραξης.

Ένα πρακτικό χρονικό παράθυρο εκκίνησης - όχι ένας κανόνας απελευθέρωσης

Πολλά σχέδια παραγωγής HDI χρησιμοποιούν μικροδιαμπερείς οπές λέιζερ σε εύρος διαμέτρου περίπου 75-125 μm με διηλεκτρικά συμπιεσμένης συσσώρευσης περίπου 50-100 μm. Αυτές οι τιμές είναι χρήσιμες για μελέτες πρώιμης τοποθέτησης, αλλά δεν αποτελούν άδεια κατασκευής. Ένα σχέδιο κοντά στην άκρη αυτού του παραθύρου μπορεί να καταστεί μη κατασκευάσιμο μετά την επιλογή της πραγματικής κατασκευής γυαλιού, της περιεκτικότητας σε ρητίνη, του χαλκού-στόχου και του τελικού χαλκού. Η εγκεκριμένη απόκριση στοίβαξης και DFM πρέπει να υπερισχύουν των γενικών τιμών της βιβλιοθήκης.

Οι όροι "via-in-pad", "filled via" και "capped via" δεν είναι εναλλάξιμοι.

Μια οπή που τοποθετείται μέσα σε ένα εξάρτημα συνήθως χρειάζεται να γεμίζεται και να επιπεδοποιείται, έτσι ώστε η συγκόλληση να μην αποστραγγίζεται στην οπή και το υπόστρωμα συναρμολόγησης να παραμένει επίπεδο. Για μια μικροοπή HDI, η πλήρωση χαλκού χρησιμοποιείται συνήθως όταν η οπή υποστηρίζει ένα υπόστρωμα BGA ή άλλη στοιβαγμένη μικροοπή. Μια μηχανική οπή γεμισμένη με ρητίνη και με χάλκινο κάλυμμα είναι μια διαφορετική δομή με διαφορετικές παραμέτρους επεξεργασίας και αξιοπιστίας. Οι σημειώσεις κατασκευής θα πρέπει να προσδιορίζουν τον τύπο της οπής, το υλικό πλήρωσης, τις απαιτήσεις του καπακιού, την αποδεκτή επιφανειακή κοιλότητα και τη μέθοδο επιθεώρησης.

Οι ακτογραμμικές ή εξαιρετικά μικρές κατασκευές απαιτούν ξεχωριστή πιστοποίηση

Τα σχέδια που ελαχιστοποιούν ή εξαλείφουν τις συμβατικές περιοχές δέσμευσης, χρησιμοποιούν πολύ λεπτούς αγωγούς πρόσθετων υλικών ή λειτουργούν σε γεωμετρία υποστρώματος δεν θα πρέπει να παρουσιάζονται ως συνήθης επέκταση του τυπικού αφαιρετικού HDI. Απαιτούν μια αξιολόγηση των δυνατοτήτων που αφορούν συγκεκριμένα τη διεργασία, ειδικούς κανόνες για τα έργα τέχνης, κριτήρια επιθεώρησης και μια συμφωνημένη διαδρομή παραγωγής. Η μέτρηση δέκα στρώσεων δεν καθιστά αυτόματα διαθέσιμη μια δομή SLP.

Στοιβαγμένες, κλιμακωτές και παρακάμπτοντας μικροβιές

Κλιμακωτές μικροκυματικές οπές

Οι κλιμακωτές μικροδιαδρομές μετατοπίζονται σε διαδοχικά επίπεδα συσσώρευσης και συνδέονται με ένα κοντό τμήμα αγωγού στο ενδιάμεσο στρώμα. Καταναλώνουν μεγαλύτερη περιοχή δρομολόγησης από μια κάθετη στοίβα, αλλά αποφεύγουν την τοποθέτηση κάθε διεπαφής στον ίδιο άξονα και συνήθως απλοποιούν την πλήρωση με χαλκό. Όπου η γεωμετρία της συσκευασίας επιτρέπει την μετατόπιση χωρίς να διαταράσσεται η διαφυγή σήματος ή η συνέχεια του επιπέδου, οι κλιμακωτές δομές είναι συχνά το σημείο εκκίνησης χαμηλότερου κινδύνου.

Στοιβαγμένες μικροβιές

Οι στοιβαγμένες μικροδιόδους τοποθετούν διαδοχικές γεμισμένες διόδους στον ίδιο άξονα. Διατηρούν το μικρότερο αποτύπωμα κάθετης διασύνδεσης και μπορεί να είναι απαραίτητες σε πυκνά πακέτα πλήρους πλέγματος. Η αξιοπιστία τους εξαρτάται από περισσότερα από τη διάμετρο της διόδου: η προετοιμασία του στόχου-πέλματος, η ποιότητα πλήρωσης χαλκού, η καθαριότητα της διεπαφής, η δομή της επιμετάλλωσης, η επαναλαμβανόμενη έκθεση σε ελασματοποίηση και ο αριθμός των στοιβαγμένων επιπέδων έχουν όλα σημασία. Η εμπειρία του κλάδου έχει εντοπίσει κρυφές αστοχίες στη διεπαφή σε ορισμένες στοιβαγμένες κατασκευές, επομένως ένας σχεδιασμός δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζει μια οπτικά αποδεκτή μικροτομή ως τη μόνη απόδειξη αξιοπιστίας.

Παράλειψη μικροβιών

Μια μικροδιέλευση με παράκαμψη διέρχεται από περισσότερα από ένα διηλεκτρικά στρώματα για να φτάσει σε έναν μη γειτονικό στόχο. Δεν είναι απλώς μια βαθύτερη εκδοχή μιας διέλευσης παρακείμενου στρώματος. Το λέιζερ πρέπει να αφαιρέσει πολλαπλές δομές ρητίνης/γυαλιού διατηρώντας παράλληλα την ακεραιότητα του στόχου-πέλματος, και το αυξημένο βάθος μπορεί να περιορίσει το κατάλληλο παράθυρο διεργασίας. Οι διαβάσεις με παράκαμψη θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο όταν ο κατασκευαστής έχει προσδιορίσει τον ακριβή συνδυασμό διηλεκτρικών, το βάθος, το άνοιγμα και τη δομή-στόχο. Το σχέδιο θα πρέπει να αναφέρει εάν επιτρέπονται οι διαβάσεις με παράκαμψη. Δεν πρέπει να εμφανίζονται υπονοούμενα.

Υβριδικές δομές

Μια πλακέτα μπορεί να χρησιμοποιεί κλιμακωτές μικροδιόδους στις περισσότερες τοποθεσίες, στοιβαγμένα ζεύγη μόνο όπου το απαιτεί η δρομολόγηση, θαμμένες μηχανικές διόδους στο κεντρικό υποσυγκρότημα και οπές διέλευσης για συνδέσμους. Αυτή η μικτή αρχιτεκτονική είναι συχνά πιο οικονομική και πιο στιβαρή από την επιβολή ενός στυλ διόδου σε ολόκληρο το σχέδιο. Απαιτεί, ωστόσο, έναν χάρτη διόδων που αναγνωρίζει με σαφήνεια τα επίπεδα έναρξης και λήξης και αποτρέπει την τυχαία στοίβαξη σε μη εξειδικευμένες διεπαφές.

Διαδοχική Ροή Διαδικασίας Πλαστικοποίησης και HDI

Η διαδοχική συσσώρευση είναι ένας επαναλαμβανόμενος βρόχος κατασκευής, όχι μια ενιαία πλαστικοποίηση ακολουθούμενη από τρύπημα με λέιζερ. Κάθε νέο προστιθέμενο ζεύγος διηλεκτρικού/χαλκού πρέπει να πλαστικοποιηθεί, να καταχωρηθεί, να απεικονιστεί όπως απαιτείται, να τρυπηθεί με λέιζερ, να καθαριστεί, να μεταλλοποιηθεί και - όταν πρόκειται να στοιβάζεται μια άλλη μικροδιάτρηση από πάνω - να γεμίσει και να επιπεδοποιηθεί πριν προστεθεί το επόμενο επίπεδο συσσώρευσης.

Αντιπροσωπευτική ροή 2+6+2

1. Κατασκευάστε το κεντρικό υποσύνολο έξι στρώσεων. Τα εσωτερικά στρώματα απεικονίζονται, χαράσσονται και ελέγχονται. Εάν το κέντρο περιέχει θαμμένες οπές, ενδέχεται να χρειαστεί διάτρηση, επιμετάλλωση και πρόσθετη υποστρωματοποίηση πριν ολοκληρωθεί το κέντρο.
2. Προσθέστε το πρώτο ζεύγος συσσώρευσης. Τα διηλεκτρικά και ο χαλκός για τα L2 και L9 είναι ελασματοποιημένα στο κέντρο. Η αντιστάθμιση καταγραφής βασίζεται στην μετρούμενη κίνηση από το κεντρικό υποσύστημα.
3. Δημιουργήστε τις μικροβιές πρώτου επιπέδου. Τρυπήστε με λέιζερ τα L2-L3 και L9-L8 και στη συνέχεια καθαρίστε, επιμεταλλώστε και επιμεταλλώστε ή γεμίστε τα σύμφωνα με την αρχιτεκτονική επόμενου επιπέδου.
4. Προσθέστε το δεύτερο ζεύγος συσσώρευσης. Τοποθετήστε τα L1 και L10 σε πλαστικοποίηση πάνω από τις προετοιμασμένες επιφάνειες.
5. Δημιουργήστε τις εξωτερικές μικροοπές. Τρυπάνι λέιζερ L1-L2 και L10-L9. Ολοκληρώνεται μέσω πλήρωσης/επιπέδωσης όπου οι βάσεις των εξαρτημάτων το απαιτούν.
6. Σχηματίστε τις υπόλοιπες διαμπερείς ή ελεγχόμενου βάθους οπές. Η μηχανική διάτρηση, η αφαίρεση ελαχίστων χρωστικών και η επεξεργασία με επιμετάλλωση διαμπερούς οπής ακολουθούνται με τη σειρά τους για να διατηρηθεί η εγκεκριμένη δομή χαλκού.
7. Ολοκληρώστε τις λειτουργίες εξωτερικής στρώσης, μάσκας, φινιρίσματος, προφίλ και δοκιμών.

Αυτό το παράδειγμα περιλαμβάνει μια κεντρική πρέσα υποσυναρμολόγησης συν δύο πρέσες συσσώρευσης. Ο χαρακτηρισμός της ως πλακέτας «δύο κύκλων» ή «τριών κύκλων» χωρίς να ορίζεται εάν υπολογίζεται η κεντρική πρέσα δημιουργεί σύγχυση στις αγορές και τη μηχανική. Η προσφορά και ο ταξιδιώτης θα πρέπει να αναφέρουν την πραγματική ακολουθία της διαδικασίας αντί να βασίζονται σε συντομογραφίες.

Τι αλλάζει η επαναλαμβανόμενη πλαστικοποίηση

• Η διαστατική κίνηση συσσωρεύεται. Η κλιμάκωση του έργου τέχνης και η αντιστάθμιση τρυπανιού πρέπει να βασίζονται στο σύστημα υλικών, τον προσανατολισμό του πάνελ και το ιστορικό της μετρούμενης διαδικασίας.
• Η ροή ρητίνης γίνεται πιο περιορισμένη. Τα γεμισμένα χαρακτηριστικά χαλκού, η επίπεδη πυκνότητα και η τοπική ανισορροπία του χαλκού μπορούν να δημιουργήσουν έλλειψη ρητίνης ή ανομοιόμορφο διηλεκτρικό πάχος.
• Ο επιφανειακός χαλκός μπορεί να χτιστεί. Η επαναλαμβανόμενη περιτύλιξη, πλήρωση και επιμετάλλωση του πάνελ ενδέχεται να μειώσει την ικανότητα χάραξης λεπτών εξωτερικών αγωγών ή αγωγών που έχουν συσσωρευτεί.
• Το θερμικό ιστορικό αυξάνεται. Η επιλογή υλικού πρέπει να λαμβάνει υπόψη την κατάλληλη έκθεση στην πρέσα και τη συναρμολόγηση, αλλά η θερμοκρασία αποσύνθεσης από μόνη της δεν καθορίζει την καταλληλότητα.
• Οι προϋπολογισμοί εγγραφής περιορίζονται. Η βαθύτερη στοίβα εξαρτάται από αρκετές ανεξάρτητα καταχωρημένες εικόνες, μοτίβα λέιζερ και μαξιλαράκια στόχου.

Η πλήρης ακολουθία κατασκευής εξηγείται στον οδηγό διαδικασίας κατασκευής 10 στρώσεων PCB . Ο σκοπός του σχεδίου HDI είναι να καταστήσει τη διαδικασία σαφή: κάθε διέλευση πρέπει να έχει ένα αρχικό στρώμα, ένα τελικό στρώμα, μια συνθήκη πλήρωσης και μια επιτρεπόμενη σχέση με τις διόδους πάνω και κάτω από αυτήν.

Σχεδιασμός Απόδρασης BGA με Χάρτης Pitch and Pin

Το βήμα του πακέτου είναι μια χρήσιμη παράμετρος διαλογής, αλλά δεν μπορεί να προβλέψει από μόνη της την απαιτούμενη συσσώρευση. Η τελική διαφυγή εξαρτάται από τη διάμετρο της γης, τη στρατηγική μάσκας συγκόλλησης, την αποπληθυσμό της μπάλας, τον αριθμό των σειρών, την κατανομή ισχύος/εδάφους, τις απαιτήσεις διαφορικού ζεύγους, την επιτρεπόμενη κλίση προς τα κάτω, τα διαθέσιμα επίπεδα σήματος και το εάν οι διαδρομές μπορούν να περάσουν μεταξύ γης ή σημείων σύλληψης μικροδιαδρομών.

Βήμα 0.8 mm

Πολλές BGA 0.8 mm μπορούν να δρομολογηθούν με συμβατικό fanout dog-bone και μηχανικά τρυπημένες οπές διέλευσης, ειδικά όταν η συσκευασία δεν είναι ένα πλήρες πλέγμα. Η HDI μπορεί να είναι χρήσιμη για τη μείωση του μπλοκαρίσματος των οπών διέλευσης, τη διατήρηση των επιπέδων αναφοράς ή τη συντόμευση επιλεγμένων μεταβάσεων υψηλής ταχύτητας, αλλά δεν θα πρέπει να θεωρείται απαραίτητη.

Βήμα 0.65 mm

Στα 0.65 mm, είναι δυνατές τόσο οι συμβατικές όσο και οι λύσεις HDI. Μια αρχιτεκτονική 1+8+1 με via-in pad μπορεί να απλοποιήσει την εκτροπή, αλλά η επιλογή εξαρτάται από το εάν οι εσωτερικές σειρές μπορούν να προσεγγιστούν χωρίς να παραβιαστούν οι απαιτήσεις του δακτυλιοειδούς δακτυλίου, της μάσκας συγκόλλησης ή του καναλιού δρομολόγησης. Το μοτίβο power-via συχνά καθορίζει την επιτυχία περισσότερο από τον αριθμό των σημάτων.

Βήμα 0.5 mm

Ένα BGA πλήρους πλέγματος 0.5 mm συχνά επωφελείται από το microvia-in-pad. Ένα επίπεδο συσσώρευσης μπορεί να είναι αρκετό για ένα πακέτο με περιορισμένο πληθυσμό ή για έναν μέτριο αριθμό γραμμών. Ένας πυκνός πλήρης πίνακας μπορεί να απαιτεί δύο επίπεδα ή μια αναθεωρημένη ανάθεση στρώσεων. Δεν είναι ασφαλές να υποσχεθούμε ότι κάθε πακέτο 16 γραμμών μπορεί να διαφύγει κατά 2+6+2 χωρίς να εξετάσουμε τον χάρτη ακίδων, τις κλάσεις ζευγών και την κατανομή ισχύος.

Βήμα 0.4 mm

Σε βήμα 0.4 mm, η γεωμετρία της περιοχής σύλληψης-εδάφους, ο ορισμός της μάσκας συγκόλλησης, ο λαιμός διαφυγής προς τα κάτω και η επιπεδοποίηση της πλήρωσης με χαλκό καθίστανται κρίσιμες. Ο πολυεπίπεδος HDI είναι συνηθισμένος, αλλά το 3+4+3 δεν απαιτείται αυτόματα. Ορισμένες συσκευασίες μπορούν να διαφύγουν με δύο επίπεδα συσσώρευσης και προσεκτική αποπληθυσμό. Άλλες απαιτούν οποιαδήποτε στρώση, λεπτότερους αγωγούς ή μια διαδικασία παρόμοια με το υπόστρωμα. Η διαδρομή κατασκευής πρέπει να επιβεβαιωθεί πριν παγώσει το μοτίβο της περιοχής και η βιβλιοθήκη μέσω αυτής.

Κάτω από βήμα 0.4 mm

Οι συσκευασίες κάτω των 0.4 mm ενδέχεται να μετακινήσουν τον σχεδιασμό από τη συμβατική αφαιρετική HDI προς την τροποποιημένη ημι-προσθετική ή κατασκευή τύπου υποστρώματος. Αυτή η μετάβαση επηρεάζει το σχήμα του αγωγού, το πάχος του χαλκού, την επιθεώρηση, την καταγραφή της μάσκας συγκόλλησης, τη μορφή του πάνελ και την πιστοποίηση του προμηθευτή. Θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως διαφορετική κατηγορία διεργασίας αντί να διαφημίζεται ως μια συνήθης επιλογή "μικρότερων μικροδιαύλων".

Τι πρέπει να προσφέρει μια μελέτη διαφυγής

• ένα σχέδιο διαχωρισμού στρώσης προς στρώση για το πυκνότερο τεταρτημόριο συσκευασίας.
• η βιβλιοθήκη microvia και capture-land που συνδέεται με την προτεινόμενη στοίβαξη.
• ο αριθμός των χρησιμοποιήσιμων καναλιών δρομολόγησης ανά επίπεδο·
• ισχύς και γείωση μέσω κατανομής, συμπεριλαμβανομένης της πρόσκρουσης αντι-μαξιλαριού σε αεροπλάνα·
• αναγνώριση επιπέδου αναφοράς για κάθε διαδρομή υψηλής ταχύτητας·
• η βαθύτερη απαιτούμενη τυφλή σύνδεση και τυχόν αναπόφευκτες διαμπερείς στοίβες·
• μια λίστα με τις παραδοχές που απαιτούν την έγκριση του κατασκευαστή.

Υλικά, Σύνθετη Αντίσταση και Ακεραιότητα Σήματος

Η επιλογή υλικού HDI είναι μια συνδυασμένη διαδικασία, αξιοπιστία και ηλεκτρική απόφαση. Ένας χαμηλός συντελεστής διασποράς δεν καθιστά αυτόματα ένα laminate κατάλληλο για διαδοχική συσσώρευση και μια υψηλή θερμοκρασία αποσύνθεσης δεν εγγυάται αυτόματα την αξιοπιστία των μικροκυματικών κυμάτων. Η ακριβής κατασκευή πυρήνα και προεμποτίσματος, η επεξεργασία με φύλλο χαλκού, η ροή ρητίνης, η σταθερότητα διαστάσεων, η απόκριση λέιζερ και η κατάλληλη συνταγή πρέσας έχουν σημασία.

Ουσιαστικά ερωτήματα για μια στοίβα HDI δέκα επιπέδων

• Είναι το επιλεγμένο prepreg διαθέσιμο σε γυάλινο στυλ και περιεκτικότητα σε ρητίνη που παράγει το απαιτούμενο πάχος συμπιεσμένου διηλεκτρικού;
• Έχει ο κατασκευαστής χαρακτηρίσει την κίνηση των διαστάσεων μέσω του προτεινόμενου αριθμού πρεσσών συσσώρευσης;
• Το σύστημα ρητίνης τρυπάει και καθαρίζει με λέιζερ το σημείο τριβής στο καθορισμένο βάθος μικροβίων;
• Μπορεί η διαδικασία πλήρωσης με χαλκό να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις επιπεδότητας χωρίς να δημιουργήσει υπερβολική επιφανειακή χαλκό;
• Είναι το laminate εγκεκριμένο για το προβλεπόμενο προφίλ επαναφοράς συναρμολόγησης και για τυχόν έκθεση σε επανακατασκευή;
• Για κανάλια υψηλής ταχύτητας, είναι διαθέσιμες οι τιμές Dk, Df και οι τιμές τραχύτητας χαλκού σχεδιασμού για τις πραγματικές κατασκευές - όχι απλώς ένας τίτλος φύλλου δεδομένων σε επίπεδο οικογένειας;

Οικογένειες υψηλής απόδοσης όπως τα Panasonic MEGTRON, Isola I-Tera ή Tachyon, καθώς και εξειδικευμένα υλικά ελασματοποίησης χαμηλών απωλειών, καλύπτουν διαφορετικές ηλεκτρικές και επεξεργαστικές ανάγκες. Δεν θα πρέπει να δηλώνονται εναλλάξιμα μόνο και μόνο επειδή οι ονομαστικές τιμές Dk ή Df τους φαίνονται παρόμοιες. Μια αντικατάσταση μπορεί να αλλάξει την αντίσταση, την απώλεια εισαγωγής, τη συμπεριφορά ύφανσης γυαλιού, το πάχος πίεσης, την απόκριση τρυπανιού και την κίνηση ελασματοποίησης. Οι εναλλακτικές λύσεις υλικών θα πρέπει να ελέγχονται μέσω εγκεκριμένης λίστας ή γραπτής εξουσιοδότησης πελάτη μετά τον επανυπολογισμό της στοίβαξης.

Ελεγχόμενη σύνθετη αντίσταση σε μια περιοχή HDI

Οι λεπτοί αγωγοί κοντά σε πεδία μικροβίων είναι ευαίσθητοι στον τελικό χαλκό, το πάχος του διηλεκτρικού, τη μάσκα συγκόλλησης, τα ανοίγματα τοπικού επιπέδου και το σχήμα χάραξης. Το μοντέλο σύνθετης αντίστασης θα πρέπει να χρησιμοποιεί την πραγματική προτεινόμενη στοίβαξη και να περιλαμβάνει το στενό τμήμα με τον λαιμό προς τα κάτω όπου είναι ηλεκτρικά σημαντικό. Μια γενική τιμή βιβλιοθήκης όπως "γραμμή 3 mil ισούται με 50 ohms" δεν είναι μεταβιβάσιμη μεταξύ συστημάτων υλικών ή βαρών χαλκού.

Το πακέτο κατασκευής θα πρέπει να προσδιορίζει κάθε κατηγορία σύνθετης αντίστασης ανά στρώση, γεωμετρία, επίπεδο αναφοράς, στόχο και ανοχή. Στη συνέχεια, ο προμηθευτής επιστρέφει το πλάτος της γραμμής παραγωγής και την κατασκευή του διηλεκτρικού για έγκριση. Η επαλήθευση TDR θα πρέπει να ακολουθεί την τεκμηρίωση προμήθειας και ένα κατάλληλο σχέδιο κουπονιών. Ο αριθμός και η τοποθέτηση των κουπονιών είναι συμφωνημένες απαιτήσεις, όχι αυτόματα «ένα ανά μισό πάνελ» ή «ένα ανά τέταρτο πάνελ». Περισσότερες λεπτομέρειες είναι διαθέσιμες στον οδηγό μηχανικής ελέγχου σύνθετης αντίστασης.

Οι μικροβιολογικές οδοί δεν εξαλείφουν την ανάγκη για ανάλυση μετάβασης

Μια μικρότερη τυφλή οπή διέλευσης συνήθως έχει λιγότερο αχρησιμοποίητο στέλεχος από μια οπή διέλευσης, αλλά η μετάβαση εξακολουθεί να περιλαμβάνει χωρητικότητα pad, ασυνέχεια αντιpad, γεωμετρία διαδρομής επιστροφής και πιθανώς αλλαγή επιπέδου αναφοράς. Τα κανάλια υψηλής ταχύτητας θα πρέπει να αξιολογούνται ως πλήρεις διασυνδέσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μια οπίσθια διάτρητη οπή διέλευσης είναι προτιμότερη από μια ψηλή στοίβα μικροοπών. Σε άλλες, μια ρηχή μικροοπή είναι η καθαρότερη λύση. Η επιλογή θα πρέπει να προέρχεται από την ανάλυση καναλιού και αξιοπιστίας, όχι από έναν κανόνα ότι ο HDI είναι πάντα ηλεκτρικά ανώτερος.

Πιστοποίηση, Δοκιμές Αξιοπιστίας και Επιθεώρηση Παραγωγής

Το IPC-6016 δεν θα πρέπει να ορίζεται ως το τρέχον πρότυπο αποδοχής για τις πλακέτες HDI. Ακυρώθηκε και οι σχετικές απαιτήσεις συμμόρφωσης με το HDI μεταφέρθηκαν στις ισχύουσες προδιαγραφές προϊόντος. Για μια άκαμπτη πλακέτα HDI δέκα στρώσεων, η κύρια προδιαγραφή απόδοσης είναι κανονικά το IPC-6012 στην αναθεώρηση και την κατηγορία που αναφέρεται στα έγγραφα προμήθειας. Οι εύκαμπτες και άκαμπτες κατασκευές HDI αντιμετωπίζονται μέσω του IPC-6013. Οι πλακέτες υψηλής συχνότητας μπορούν να επικαλούνται το IPC-6018 όταν εφαρμόζεται. Το IPC-A-600 παρέχει οπτική ερμηνεία των συνθηκών αποδοχής, αλλά δεν αντικαθιστά την ισχύουσα προδιαγραφή απόδοσης.

Γιατί οι στοιβαγμένες μικροδιατομές χρειάζονται κάτι περισσότερο από μια συνηθισμένη μικροτομή

Μια γυαλισμένη διατομή εξετάζει ένα πολύ μικρό τμήμα μιας δομής με οπές και ενδέχεται να μην εκθέτει μια ασθενή διεπαφή που ανοίγει μόνο μετά από επαναλαμβανόμενη ανακύκλωση ή θερμικούς κύκλους. Για προϊόντα με πολλαπλά επίπεδα στοίβαξης, υψηλή έκθεση σε συναρμολόγηση ή σοβαρές συνθήκες λειτουργίας, το σχέδιο πιστοποίησης θα πρέπει να συνδυάζει τον δομικό έλεγχο με ένα ηλεκτρικά παρακολουθούμενο όχημα δοκιμών. Το ακριβές κουπόνι, η προετοιμασία, ο αριθμός κύκλων, η θερμοκρασία και το όριο αστοχίας θα πρέπει να ορίζονται από τις προδιαγραφές του πελάτη ή να συμφωνούνται με τον κατασκευαστή.

Χρήσιμα εργαλεία πιστοποίησης και αποδοχής

• Προσομοίωση συναρμολόγησης επανακυκλοφορίας μεταφοράς: χρησιμοποιείται για την έκθεση της πλακέτας ή του κουπονιού σε ένα καθορισμένο προφίλ αναδιαμόρφωσης πριν από τη δομική ή ηλεκτρική αξιολόγηση.
• Θερμικός κύκλος που προκαλείται από συνεχές ρεύμα: θερμαίνει ηλεκτρικά ένα κουπόνι δοκιμής αλυσίδας μαργαρίτας και παρακολουθεί την αλλαγή αντίστασης μέσω επαναλαμβανόμενων κύκλων.
• Θερμικό σοκ ή κύκλος θαλάμου: χρησιμοποιείται όταν οι προδιαγραφές του προϊόντος απαιτούν περιβαλλοντικές μεταβάσεις αντιπροσωπευτικές των συνθηκών λειτουργίας.
• Ανάλυση μικροτομής: αξιολογεί την κατάσταση του στόχου-πέλματος, την ποιότητα πλήρωσης, τη δομή της επιμετάλλωσης, την καταγραφή, την διηλεκτρική ακεραιότητα και τα στοιχεία διαχωρισμού ή ρωγμής.
• Επιθεώρηση AOI και τρυπανιού με λέιζερ: επαληθεύει τα ελαττώματα των έργων τέχνης, την ευθυγράμμιση του στόχου και τη γεωμετρία των οπών στα κατάλληλα στάδια κατασκευής.
• Ηλεκτρική δοκιμή: επαληθεύει τη συνέχεια και τη μόνωση της τελικής πλακέτας σύμφωνα με τις προδιαγραφές αγοράς.
• TDR: επαληθεύει τα κουπόνια ελεγχόμενης σύνθετης αντίστασης όταν έχει καθοριστεί έλεγχος σύνθετης αντίστασης.

Τα αρχεία πιστοποίησης, αποδοχής παρτίδας και αποστολής διαφέρουν.

Μια αξιολόγηση της ικανότητας του προμηθευτή μπορεί να πραγματοποιείται περιοδικά σε μια αντιπροσωπευτική κατασκευή. Ενδέχεται να απαιτείται δοκιμή πρώτου αντικειμένου όταν εισάγεται μια νέα στοίβα, υλικό ή στοίβα μέσω. Η αποδοχή της παρτίδας παραγωγής μπορεί να χρησιμοποιεί κουπόνια ή δείγματα που ορίζονται από τις ισχύουσες προδιαγραφές και την τεκμηρίωση αγοράς. Τα αρχεία αποστολής είναι οι αναφορές που παραδίδονται πραγματικά με τις σανίδες. Αυτά τα τρία επίπεδα δεν πρέπει να συμπυκνώνονται σε έναν ισχυρισμό ότι κάθε σανίδα ή κάθε πάνελ υποβάλλεται σε κάθε δοκιμή αξιοπιστίας.

Κόστος, Χρονικά Προβλεπόμενοι Προϋποθέσεις και Πακέτο Προσφοράς

Το κόστος HDI καθορίζεται από τους βρόχους διεργασίας και τον κίνδυνο απόδοσης, όχι από μια καθολική επιβάρυνση που συνδέεται με ένα όνομα συσσώρευσης. Δύο ονομαστικά πανομοιότυπες πλακέτες 2+6+2 μπορούν να προσφέρουν πολύ διαφορετικές τιμές εάν η μία χρησιμοποιεί κλιμακωτές μικροδιαφορές 100 μm σε ένα τυπικό πάνελ και η άλλη χρησιμοποιεί στοιβαγμένο πλακίδιο εισόδου διαφορών, εξαιρετικά λεπτές γραμμές, υλικό χαμηλών απωλειών, σφιχτή καταγραφή και εκτενή τεκμηρίωση πιστοποίησης.

Οι μεγαλύτεροι παράγοντες κόστους και χρονοδιαγράμματος

• αριθμός βημάτων συσσώρευσης και θαμμένης υποστρωματικής επένδυσης·
• αριθμός στοιβαγμένων έναντι κλιμακωτών μικροβίων και μέγιστο ύψος στοίβας·
• πλήρωση χαλκού, επιπέδωση και επιτρεπόμενη επιφανειακή κοιλότητα.
• ελάχιστο πλάτος/απόσταση αγωγού μετά την απαιτούμενη ακολουθία επιμετάλλωσης·
• διαθεσιμότητα υλικού, μέγεθος πάνελ και ιστορικό σταθερότητας διαστάσεων·
• τελικό πάχος, αναλογία διαστάσεων διαμπερούς οπής και τεχνολογίες μικτών διαμέτρων·
• κλάσεις σύνθετης αντίστασης και απαιτήσεις κουπονιών·
• κατηγορία προϊόντος, πιστοποίηση πρώτου άρθρου και απαιτούμενες αναφορές·
• μέγεθος πλακέτας, σχεδιασμός συστοιχίας, αξιοποίηση πάνελ και προβλεπόμενη απόδοση·
• ποσότητα, κατανομή παράδοσης και εάν είναι τεχνικά διαθέσιμη μια ταχεία διαδρομή.

Επειδή αυτά τα δεδομένα εισόδου αλληλεπιδρούν, το άρθρο δεν δημοσιεύει σταθερά ποσοστά ή εγγυημένες ημέρες κατασκευής πρωτοτύπου. Ο οδηγός κόστους για 10 στρώσεις PCB εξηγεί πώς να συγκρίνετε προσφορές χωρίς να συγχέετε την τιμή του υλικού, το NRE της διαδικασίας, τα εργαλεία δοκιμών και την εφοδιαστική.

Αρχεία που απαιτούνται για μια προσφορά HDI μηχανικού επιπέδου

• Δεδομένα κατασκευής Gerber X2, ODB++ ή IPC-2581;
• Δεδομένα τρυπανιού/δρομολόγησης NC με πίνακα επιπέδων έναρξης/διακοπής για κάθε τυφλό, θαμμένο και λέιζερ via.
• σχέδιο κατασκευής με τελικό πάχος, χαλκό, φινίρισμα, κατηγορία και ανοχές διαστάσεων·
• προτεινόμενη στοίβαξη ή άδεια για τον κατασκευαστή να σχεδιάσει μία·
• Πίνακας σύνθετης αντίστασης που καταγράφει το επίπεδο, τη γεωμετρία, το επίπεδο αναφοράς, τον στόχο και την ανοχή.
• Δεδομένα BGA ή μια εικόνα fanout για τα πιο πυκνά πακέτα.
• περιορισμοί υλικών και πολιτική υποκατάστασης·
• απαιτήσεις πλήρωσης διέλευσης, καλύμματος και επιπεδότητας·
• απαιτήσεις για τα προσόντα, το κουπόνι, την επιθεώρηση και την αναφορά·
• ποσότητα, χρονοδιάγραμμα παράδοσης, προτίμηση πάνελ/συστοιχίας και προφίλ συναρμολόγησης όταν η αξιοπιστία εξαρτάται από την έκθεση σε αναδιαμόρφωση.

Υποβάλετε μια πλακέτα HDI 10 στρώσεων για DFM και προσφέρετε προσφορά

Λίστα ελέγχου έκδοσης HDI πριν από την κατασκευή

Ένα σχέδιο HDI είναι έτοιμο για προσφορά μόνο όταν η σημειογραφία συσσώρευσης, ο χάρτης μέσω και η πρόθεση δρομολόγησης περιγράφουν την ίδια φυσική κατασκευή. Το πακέτο απελευθέρωσης θα πρέπει να δείχνει κάθε τυφλό, θαμμένο και διαμπερές άνοιγμα· να προσδιορίζει ποιες μικροδιαβάσεις είναι στοιβαγμένες, κλιμακωτές, παρακάμπτονται ή διαμπερείς· και να δηλώνει την απαιτούμενη κατάσταση πλήρωσης, επιπεδοποίησης και καλύμματος. Η μελέτη διαφυγής πακέτου θα πρέπει να καταδεικνύει γιατί χρειάζεται κάθε επίπεδο συσσώρευσης αντί να χρησιμοποιεί το βήμα του πακέτου ως τον μοναδικό κανόνα απόφασης.

• Παγώστε το κεντρικό υποσύστημα, τη σειρά συσσώρευσης και την πραγματική ακολουθία πλαστικοποίησης.
• Επιβεβαιώστε τη διάμετρο της διόδου λέιζερ, το πάχος του διηλεκτρικού, την περιοχή σύλληψης, την περιοχή-στόχο και την αναλογία διαστάσεων ως μία κατάλληλη γεωμετρία.
• Προσδιορίστε τις στοίβες μικροβιών που απαιτούν αξιολόγηση αξιοπιστίας ειδικά για τη δομή.
• Επιστρέψτε το stackup παραγωγής και τη γεωμετρία σύνθετης αντίστασης για έγκριση πριν από την κυκλοφορία των αλλαγών στο γραφικό.
• Ορίστε τις δομές κουπονιών, τη συχνότητα δειγματοληψίας, τα κριτήρια αποδοχής και τις αναφορές που παραδίδονται στα έγγραφα αγοράς.
• Ξεχωριστή πιστοποίηση διαδικασίας προμηθευτή, πιστοποίηση πρώτου αντικειμένου και αποδοχή ρουτίνας παρτίδας· δεν είναι το ίδιο πρόγραμμα δοκιμών.

Το πιο αξιόπιστο αποτέλεσμα είναι συνήθως η λιγότερο πολύπλοκη συσσώρευση που καθαρίζει το πακέτο, διατηρεί τα επίπεδα αναφοράς και πληροί το σχέδιο πιστοποίησης προϊόντος. Η προσθήκη ενός ακόμη επιπέδου συσσώρευσης μπορεί να ανακτήσει χώρο δρομολόγησης, αλλά προσθέτει επίσης συσσώρευση εγγραφών, θερμική έκθεση, λειτουργίες πλήρωσης/επιπέδωσης και κίνδυνο απόδοσης.