HDI-piirilevyjen ohjeet palvelinten emolevyille

HDI-käyttöönottokriteerit palvelinten emolevyille

Palvelimen emolevyjen rakentaminen: HDI-pinoamisesimerkkejä, microvia/VIPPO-säännöt, materiaalit, impedanssin määritys ja DFM-vinkit kustannusten ja toimitusajan lyhentämiseksi. Palvelinten jalkalevyt ja tekoälykiihdytinlevyt vievät tiheyden, kaistanleveyden ja tehon paljon standardisuunnitelmia pidemmälle. HDI on perusteltu, kun:

• Hienojakoiset paketit hallitsevat (CPU-kannat, piirisarjat, BMC, uudelleenajastimet; BGA:t ≤ 0.5 mm:n paksuuksilla, VIPPO:lla 0.3–0.4 mm:iin asti).
• Nopeat kankaat (PCIe Gen5/6, CXL, NVLink/PCIe-uudelleenajastimet) vaativat lyhyitä pystysuoria siirtymiä ja mahdollisimman vähän tynkiä.
• Muistitopologiat (DDR5 RDIMM/LRDIMM, HBM-mezzanine-moduulit) vaativat tarkasti kontrolloidun impedanssin ja vinouman.
• I/O-poistopaine CPU/GPU-jalanjälkien ympärillä muutoin räjähtäisi kerrosten määrän tai pakottaisi raskaan takaperinporauksen.
• Mekaaniset rajoitukset (EEB/CEB/palvelinkorttien ääriviivat, liitäntärajat, jäähdytyselementit, jäykisteet) rajoittavat reitityskanavia.

HDI-käyttöönottokriteereistä palvelinten emolevyjen pinoamisvaihtoehtoihin

Olet määritellyt, miksi HDI:tä tarvitaan. Tässä osiossa nämä kriteerit pohjautuvat siihen, miten pino konfiguroidaan niin, että reititystiheys, SI/PI, luotettavuus ja kokoonpano ovat linjassa.

Suunnittelun lähtökohdat → Mitä ne ohjaavat pinoamisessa

• BGA-väli ja I/O-tiheys → HDI-järjestys (ulommat µvia-kerrokset ensin), porrastettu vs. pinottu strategia, VIPPO-oskilloskooppi, rengasmaiset maalitaulut ja laminointisyklien määrä.
• Nopeat verkkoyhteydet (PCIe Gen5/6, CXL, uudelleenajastimet) → ulkokerroksen µvia-siirtymät tynkien minimoimiseksi, dielektristen häviöiden luokan valinta, tiukka tasojen vierekkäisyys ja mahdolliset hallitut takaisinporauksen jäännökset.
• Muistitopologia (DDR5 RDIMM/LRDIMM, HBM-moduulit) → levityslasivaihtoehdot, dielektriset askelvaihtoehdot, vinouden hallinta ja kuponkistrategia topologian mukaan.
• Virta ja lämpö → kuparipainoinen vyöhyke, tilojen/lämpö-läpivientimatriisien kautta, symmetrinen kupari paneelien vääntymisen hillitsemiseksi, keula-/kiertymäkohteet.
• Mekaaninen vaippa (EEB/CEB, jäähdytyselementit, jäykisteet) → reitityskanavien saatavuus, kerrosbudjetointi, poissaoloon perustuva suunnittelu.
• Kokoonpano ja testaus → VIPPO-tasomaisuus, sapluunasäännöt 01005/0.3 mm:n jaolle, röntgenikkunat, ICT/rajapintaskannaus.

Käytännön valintaprosessi

1. Korjaa BGA-jakoketjut ja pakokuviot CPU/GPU/ASIC-jalanjäljissä.
2. Valitse alin HDI-kertaluku, joka poistuu siististi, käyttäen porrastettuja µvia-reikiä aina kun mahdollista.
3. Lukitse yksi dielektrinen perhe paneelia ja impedanssitavoitteitasi kohden; ratkaise leveydet/välit takaisinpäin ulkokerroksen pinnoitusvaran avulla.
4. Tasapainota kupari ja varmista laminointijaksot; lisää pinottuja mikroläpivientejä vain, jos reititys osoittaa sen tarpeelliseksi.
5. Määrittele VIPPO-täyttö-/tasomaisuusspesifikaatiot; aseta impedanssikohokohdat ja röntgennäytealueet.
6. Suorita FA impedanssilla + mikroleikkauksilla; tee pieniä dielektrisiä säätöjä ja jäädytä sitten massatuotanto.

Tyypillisiä tuloksia palvelinten emolevyille

• Mainstream-räkin jalkalista: matalasta keskitasoon HDI-kertaluku; ulkokerroksen µvia-aukot, rajoitetut maanalaiset rakenteet; minimaaliset lam-syklit. Nämä mallit muodostavat usein perustan palvelimen emolevyn piirilevykokoonpano hankkeisiin.
• Tiheä GPU/kiihdytinkantoaalto: VIPPO hienojakoisten BGA-liittimien alla, selektiiviset haudatut reiät; keski-HDI-järjestys huolellisella kuparitasapainolla. Tällaiset asettelut ovat yhä tärkeämpiä Tekoäly-emolevyt, jossa suurnopeuskankaat ja tiukka reititys ovat vallitsevia.
• OAM/SXM-luokan piirilevyt: äärimmäinen I/O-tiheys; korkeampi HDI-kertaluku, tiukka tasomaisuus ja prosessinohjaus, epälineaarinen kustannusherkkyys. Nämä huippuluokan kokoonpanot ovat linjassa Tekoälytietokoneiden laitteiston piirilevyjen valmistus vaatimukset.

HDI DFM -ohjeet palvelinten emolevyille: Esimerkeistä tuotantoon

Kanssa HDI-piirilevyjen pinoamisesimerkkejä palvelinten emolevyille Seuraavaksi on tarkoitus muuntaa nämä visualisoinnit rakennettavaksi kokonaisuudeksi, joka täyttää kustannus-, tuotto- ja läpimenoaikatavoitteet. Käytä seuraavia DFM-sääntöjä pysyäksesi vakaan tuotantoikkunan sisällä.

Reititys- ja ominaisuuskoot

• Jälki/välilyönti (ulompi/sisempi): 75/75 µm on tyypillinen paksuus. Jos tavoittelet 60/60 µm:iä, varmista kuparin paksuus ja impedanssi, jotta pinnoitusmarginaalit eivät siirrä SI-arvoa.
• Laser-mikroläpiviennit: Halkaisija 75–100 µm, sivusuhde ≤ 1:1, rengasmainen rengas ≥ 50–60 µm luotettavuuden ja pinnoituksen saannon varmistamiseksi.
• Porrastettu vs. pinottu: Mieluummin porrastettu mikroläpiviennit; jos pinoamista ei voida välttää, rajoita enintään kahteen pinottuun pariin sivua kohden.
• Sokea/haudattu sekoitus: Minimoi laminointien määrä; 1+N+1-rakenne on usein palvelinten emolevyillä kustannus- ja aikataulusuhteeltaan parempi kuin 2+N+2.
• Pora kupariin (sisäkerrokset): ≥ 200 µm CAF-riskin ja porausvaelluksen herkkyyden vähentämiseksi.

VIPPO, juotosmaski ja paneelisointi

• VIPPO (läpivienti padissa, pinnoitettu): Määritä IPC-4761 tyyppi VII, täyttömateriaali, vähimmäistäyttöprosentti ja levyn paksuus. Määritä tasaisuustavoite etukäteen.
• Hienojakoinen BGA-maski: Muiden kuin VIPPO-karkailuputkien tapauksessa pidä maskin padon paksuus ≥ 80–100 µm juotteen tarttumisen estämiseksi.
• Kupari-tasapaino: Säilytä symmetria ja lisää varkauskuviointia yli 60 %:n paikallisen peiton kohdalla estääksesi suurten jalkalistojen käyristymisen.
• Panelointi: Käytä kokoa 18″ × 24″ tai 21″ × 24″ ja pidä yksi hartsiperhe paneelia kohden impedanssin ja tuoton vakauttamiseksi.

Ensisijaiset kustannus- ja läpimenoaikavivut

• Laminointijaksot: suurin ajuri – valitse pienin HDI-kertaluku, joka pääsee siististi BGA-arvojesi ulkopuolelle.
• Mikrovia-määrä ja pinon korkeus: suosi porrastettu pinnoituksen saannon ja sykliajan suojaamiseksi.
• Materiaalijärjestelmät: Yksi hartsiperhe paneelia kohden vähentää vaihtelua ja yksinkertaistaa kelpuutusta.
• Pinnan viimeistely: ENIG / ENEPIG / OSP – valitse kokoonpanovirtaus ja uudelleenvirtausmäärä.
• toleranssit: Tiukka impedanssi, paksuus ja vääristymävaatimukset lisäävät prosessiaikaa ja -kustannuksia – käytä niitä vain siellä, missä niillä on merkitystä.

Kuinka Highleap Electronics auttaa palvelinten emolevytiimejä

• Stackupin yhteissuunnittelu: Muunna esimerkkipino valmistettavaksi kokonaisuudeksi vahvistetuilla materiaaleilla, dielektrisillä vaiheilla ja pinnoitusvaralla.
• Impedanssin mittaus: Tarjoa kuponkisuunnittelu ja hyväksymisvyöhykkeet; aja FA impedanssilla ja mikroleikkauksilla ennen massatuotantoa.
• VIPPO ja laatu kautta: Määrittele täyttö-/tasomaisuusvaatimukset, röntgennäytteenotto ja tyhjyyskriteerit BGA-saannon suojaamiseksi.
• Riskiperusteinen DFM: toimittaa paremmuusjärjestetty luettelo (SI/PI, vääntyminen, poraus kupariin, paneelistrategia) käytännön lieventävine toimenpiteineen.
• Rakennusvaihtoehdot: prototyyppi-, pilotti- ja volyymi-HDI-piirilevy + avaimet käteen -piirilevy palvelinten emolevyille ja niihin liittyville korteille (OCP-verkkokortit, PCIe-nostimet, NVMe-emolevyt).

Oletko valmis tarkastelemaan suunnitteluasi? Jaa kohdeimpedanssisi, materiaalitoiveesi ja valmistustietosi (Gerber/ODB++/IPC-2581). Palautamme sinulle ehdotuksen yhdistelmästä, DFM-muistiinpanot ja selkeät kompromissit – suunnittelu ensin, tuotantovalmiina.

Palvelimen emolevyn HDI-piirilevyjen materiaalivalinta ja impedanssin säätö

Valitse dielektriset järjestelmät tavoitetiedonsiirtonopeuden ja lämpöprofiilin mukaan ja lukitse sitten impedanssi kupongeilla ennen ensimmäisten artikkelien julkaisua.

Materiaalistrategia

• Tiedonsiirtonopeudet: 10–28 Gbps:n NRZ sopii pienihäviöisiin FR-4+-järjestelmiin; ≥ 28 Gbps:n tai PAM4:n nopeudet vaativat tyypillisesti keski-/pienihäviöisiä hartsijärjestelmiä.
• Lasi ja hartsi: Mallinna Dk/Df, lasin tyyli, hartsipitoisuus ja kuparin karheus; harkitse lasinlevitystä tai reititystä DDR5-muistin kudoksen aiheuttaman vinouden lieventämiseksi.
• Lämpökestävyys: Käytä korkean Tg:n (≥ 170 °C) ja matalan CTE-arvon omaavia dielektrisiä materiaaleja monisulatussuodatukseen ja lämpöshokkioireisiin, jotka ovat yleisiä palvelinten emolevyjen kokoonpanossa.
• Vaatimustenmukaisuus ja luotettavuus: Jos vaaditaan halogeenittomia, tinaviiksejä tai CAF-rajoja, ilmoita testimenetelmät ja kynnysarvot eritelmissä.

Impedanssin uloskirjautumisvirta

1. Anna tavoiteimpedanssitaulukko (esim. 50 Ω SE / 100 Ω Diff, ±10 %) ja ilmoita aiottu referenssitason topologia kerrosta kohden.
2. Vastaanota pinottavia vaihtoehtoja, joissa on taaksepäin ratkaistut leveydet/välit ja ulkokerroksen pinnoitusvarat.
3. Jäädytä valmiin kuparin paksuus, dielektriset toleranssit, kupin suunnittelu/sijoittelu ja hyväksymisvyöhykkeet yhdessä.
4. Suorita ensimmäisen artikkelin impedanssin ja mikroleikkauksen mittaus; tee tarvittaessa pieniä säätöjä ja lukitse sitten massatuotantopino.

Palvelimen emolevyjen kopiointivalmiita muistiinpanoja

Ohjattu impedanssi: 50 Ω SE / 100 Ω Differentiaali (±10 %). Käytä toimittajan vahvistamia pinoamis- ja vakiokuponkeja; ulkokerroksen leveydet sisältävät pinnoitusvaran.
materiaali: Yksi pienihäviöinen tuoteperhe kaikissa dielektrisissä materiaaleissa; yhdenmukainen lasin tyyli ja hartsipitoisuus vakaan Dk/Df-suhteen ylläpitämiseksi. Tuoteperheiden välinen sekoittaminen ei ole sallittua.

Mikroviat, VIPPO ja kokoonpanojen yhteissuunnittelu palvelinten emolevyille

Palvelinlevyjen luotettavuus riippuu läpivientirakenteesta, täytteestä/tasomaisuudesta ja uudelleenjuoksutusprofiilista – käsittele niitä yhtenä suljettuna silmukkana.

Laadun ja tasaisuuden kautta

• Täyttölaadun kautta: Määrittele täyttötyyppi, vähimmäistäyttöprosentti ja planarisaatio/levyn päällekkäisyys (esim. ≥ 20 µm) valmistustiedoissa.
• VIPPO-tasaisuus: Edistää BGA:n kostutusta ja tyhjennystä; sisältää röntgennäytteenoton ja tyhjien osien arvioinnin FA:ssa (tavoite < 10–15 %).
• Tunnetut vikaantumistyypit: Mikrovia-polven halkeilu, hartsin vetäytyminen ja sähkömigraatio siirtymäkohdissa; validoi moninkertaisella uudelleensulatuksella (esim. 6× @ 260 °C) ja IST:llä/lämpöshokilla tarpeen mukaan.

Kokoonpanon yhteistyön tarkistuslista

• Reflow-profiili: Sovita Tg/CTE- ja VIPPO-kemiaan; vältä liiallista huippulämpötilaa/TAL-arvoa, joka lisää metalli-hartsijännitystä.
• BGA-karkaamiset: Suosi VIPPOa; muuten käytä juotosmaskipatoja/ikkunoita estääksesi kosteuden siirtymisen hienojakoiseen juotospintaan.
• Vääristymän hallinta: Symmetrinen pino, kuparin tasapaino ja oikeat työkalut/tuki; aseta paneelin vääntymisvaatimus (esim. ≤ 0.7 %).
• Hienosäätövalmius: 01005- tai 0.3 mm:n jakovälin BGA-kaavioissa koordinoi sapluunan aukot, toleranssit ja mahdolliset paikalliset askeleet alas/nousulla.
• Pinnan viimeistely: ENIG yleiseen hienojakoiseen juottamiseen; ENEPIG sekajuottamiseen/lankaliitokseen; OSP on taloudellinen, mutta herkkä uudelleensulatuksen määrälle; ImmAg/ImmSn vaativat varastointia ja rikki-/tinaviikerrosten hallintaa.

Palvelimen emolevyn RFQ-pakettien tarkistuslista

• Gerber / ODB++ / IPC-2581 (mieluiten ODB++ tai IPC-2581)
• Pinoamistaulukko (merkki/malli, dielektriset paksuudet, kuparin painot)
• Impedanssitavoitteet ja kuponkivaatimukset
• Porauskaavio (laser/mekaaninen, VIPPO, vastaporaus, maahan kaivettu)
• Viimeistely, juotosmaski/selite, syttyvyysluokitus
• Paneelointi- ja poistosäännöt (V-leikkaus/välilehtien reitti), kriittiset ääriviivatoleranssit
• PCBA:lle: osaluettelo, painopiste (XYRS), sapluunan ohjaus, kohteen uudelleenjuoksutusprofiili

Valmiina rakentamaan? Jaa tavoitepinosi, impedanssitavoitteesi ja valmistustietosi. Highleap Electronics palauttaa valmistettavissa olevan ehdotuksen, paremmuusjärjestetyn DFM/SI/PI-riskiluettelon sekä selkeät vaihtoehdot viimeistelyille, laminointisykleille ja materiaaleille – suunnittelu ensin, tuotantovalmiina.

Mitä teemme palvelinten emolevyille

1) Arkkitehtuurin ja pinoamisen yhteissuunnittelu

• HDI-pinoamiset 1. ja 8. kertaluvulta sovitettu BGA-jaon, reititystiheyden ja budjetin mukaan.
• Impedanssisuunnittelu PCIe Gen5/6-, CXL-, DDR5- ja retimer-ketjuille, mukaan lukien tasostrategia ja paluureitin jatkuvuus.
• Kuponkien suunnittelu ja sijoittelu kontrolloidun impedanssin vaimennusta varten; ohjeita lasikuidun vaimennukseen ja kuparitasapainoon.
• Takaporauksen ja HDI:n välisen kompromissin analyysi tyngien ja laminointisyklien minimoimiseksi.

2) DFM-tarkistus rankatun riskin rekisterin avulla

• Viiva/tila, mikrovia-kuvasuhde, pinottu vs. porrastettu strategia, VIPPO-vaatimukset, poraus kupariin ja maskisäännöt hienojakoisten BGA-elementtien lähellä.
• Vakavuusasteikolla luokiteltu lista (vaikutus, perimmäinen syy, korjaus), jotta suunnittelutiimisi tietää tarkalleen, mitä muuttaa ja miksi – ennen prototyyppien valmistumista.

3) Materiaali- ja viimeistelystrategia

• Valinta pienihäviöisistä erittäin pienihäviöisiin hartsijärjestelmiin tiedonsiirtonopeuden, lämpöprofiilin ja syöttöriskin perusteella.
• Yksi hartsiperhe paneelia kohden, jos mahdollista, impedanssin ja saannon vakauttamiseksi.
• Viimeistele kompromissit (ENIG / ENEPIG / OSP / ImmAg / ImmSn) kokoonpanon virtauksen ja uudelleenjuoksutusmäärän mukaisesti.

4) NPI-, FA- ja pilottiversiot

• Ensimmäiset artikkelit, joissa on impedanssimittauksia ja mikroleikkauksia; VIPPO- ja hienojakoisten BGA-alueiden röntgennäytteenotto.
• DOE-asetukset täyttö-/tasomaisuus-, vääntymisen hallinnan ja sapluuna-/uudelleenjuoksutusparametreille 01005 / 0.3 mm:n jaolla.
• Luotettavuustarkastuksia koordinoidaan tarpeen mukaan (esim. lämpösyklit, IST) selkeiden hyväksymiskriteerien avulla.

5) Avaimet käteen -piirilevy palvelinohjelmille

• Sapluunan suunnittelu (aukot, porrastukset ylös/alas), Tg/CTE- ja VIPPO-kemiaan sovitettu uudelleenjuoksutusprofilointi.
• SPI, AOI, röntgen, lentoluotain/ICT soveltuvin osin; rajapinnan skannaus/JTAG-ketjuintegraatio ja perustoimintojen johdinsarjan yhteistyö.
• Jäljitettävyys hienojakoisilla BGA-piireillä ja suurilla CPU-/ASIC-piireillä; serialisointi/jäljitettävyys ja eräkohtainen dokumentointi.

6) Saman ohjelman aiheeseen liittyvät taulut

• Emolevyt (NVMe/SAS/SATA), PCIe-riser-/retimer-kortit, OCP-verkkokortit/mezz-kortit, virranjakokortit, tuuletinohjaimet ja hallintakortit, etupaneelin I/O-piirilevyt. Nämä ovat usein osa suurempia palvelinpiirilevyjen valmistus ohjelmia.
• Yhdistä pinot/materiaaliryhmät näillä piirilevyillä mahdollisuuksien mukaan impedanssin hallinnan, kuponkien, hankinnan ja kelputuksen yksinkertaistamiseksi.

7) Toimitusketjun ja elinkaaren tuki

• Osaluettelon toteutettavuus ja vaihtoehdot, AVL-yhteensopivuus, LTB/EOL-riskiarvioinnit ja toisen lähteen ehdotukset.
• Eräkohtaiset dokumentaatiopaketit (materiaalitiedot, testitulokset, matkustajat) ja FA-tuki kaikille kenttäpalautuksille.

8) Rakenna hyväksymiskriteeriesi mukaisesti

• Valmistamme asiakkaan määrittelemien standardien ja hyväksymiskriteerien mukaisesti (esim. IPC-A-600/610 luokka 2/3, kun niin on määritelty), ja mittaustiedot liitetään ensimmäisiin artikkeleihin. Suorituskykykeskeisissä sovelluksissa tämä lähestymistapa on hyvin yhdenmukainen suurteholaskentaan tarkoitettujen piirilevyjen valmistus ja GPU-piirilevyjen valmistus.