Проектирование 10-слойных печатных плат HDI с микропереходами и выходом через BGA-корпус.
Рисунок 1. Проектирование 10-слойной печатной платы HDI с учетом микропереходов и выхода BGA-компонентов.
Содержание
- Когда 10-слойной плате действительно нужен HDI
- Как читать и выбирать числа 1+8+1, 2+6+2 и 3+4+3
- Геометрия микропереходов, контактные площадки для захвата и переходные отверстия в контактной площадке.
- Многослойные, расположенные в шахматном порядке и с пропуском микроотверстий
- Последовательное ламинирование и технологический процесс HDI
- Планирование эвакуации из BGA с помощью карты расположения точек и меток.
- Материалы, импеданс и целостность сигнала
- Квалификационные испытания, испытания на надежность и производственный контроль.
- Стоимость, факторы, влияющие на сроки выполнения заказа, и пакет коммерческого предложения.
- Контрольный список для выпуска HDI перед изготовлением
Десятислойная печатная плата HDI определяется не просто наличием десяти медных слоев или малого шага BGA-компонентов. Это десятислойная печатная плата, использующая один или несколько методов высокоплотных межсоединений — обычно это микроотверстия, просверленные лазером, глухие или скрытые межсоединения, переходные отверстия в контактных площадках, последовательное наращивание, тонкая геометрия проводников или их комбинация — для создания каналов трассировки, которые обычная конструкция с металлизированными сквозными отверстиями не может обеспечить в пределах доступной площади платы. Таким образом, надежная конструкция HDI начинается с решения проблем трассировки и надежности, а не с модной нотации наращивания.
Компания Highleap Electronics производит многослойные платы обычного и HDI типов и проводит анализ всей архитектуры межсоединений перед выпуском макета. Анализ должен объединять четыре решения, которые часто рассматриваются отдельно: стратегия вывода компонентов из корпуса, количество уровней наращивания, материал и диэлектрическая конструкция, а также план квалификации. Для каждого проекта требуется индивидуальный подход. DFM и анализ структуры слоев Это подходящий момент для подтверждения этих решений. Общая информация о заводе доступна на сайте. Страница, посвященная производству печатных плат HDIВ то время как данная статья посвящена выбору инженерных решений для десятислойных конструкций.
Когда 10-слойной плате действительно нужен HDI
Использование HDI оправдано, когда оно решает измеримые ограничения по плотности, электрическим, механическим параметрам или надежности. Его не следует добавлять только потому, что изделие содержит BGA-корпус с шагом выводов 0.5 мм, использует быстрый интерфейс или описывается как премиальная конструкция. Некоторые корпуса с шагом выводов 0.5 мм имеют обширные схемы депопуляции и могут быть реализованы с помощью одного уровня микропереходов. Другие корпуса с тем же шагом выводов имеют полные поля контактов, несколько областей питания и множество высокоскоростных пар, и могут потребовать двух уровней наращивания или другого количества слоев. Схема расположения выводов корпуса имеет как минимум такое же значение, как и номинальный шаг выводов.
Типичные причины использования HDI на десятислойной плате
- Побег из посылки: Доступ к внутренним рядам BGA-компонентов невозможен при имеющейся геометрии контактных площадок и антиконтактов для сквозных отверстий.
- Восстановление маршрутного канала: Большие поля сквозных отверстий занимают слишком много места на нескольких слоях и блокируют плоскости питания или опорные плоскости.
- Более короткие вертикальные переходы: Глухие микропереходы позволяют уменьшить ненужную длину переходных отверстий и паразитную индуктивность, когда целевой сигнальный слой находится близко к стороне компонента.
- Размещение контактных площадок через переходные отверстия: Для сохранения плотности разветвления необходимо заполнить и выровнять микроотверстие непосредственно в контактной площадке компонента.
- Компактный механический корпус: Контур платы не может увеличиваться в размерах, а добавление дополнительных слоев трассировки приведет к неприемлемым ограничениям по толщине, стоимости или соотношению сторон.
- Разделенное межсоединение: В отдельных районах необходим индекс человеческого развития (HDI), в то время как в регионах с меньшей плотностью застройки можно оставить традиционные варианты, что позволяет использовать частичное строительство с учетом HDI, а не полностью многослойное решение.
Случаи, когда индекс человеческого развития может быть не лучшим первым решением
Если причиной засорения является неправильная ориентация компонентов, ненужные изменения слоев, слишком большие антиплощадки, чрезмерные зоны ограничения доступа или неэффективная стратегия выводов питания, добавление микропереходов может скорее скрыть проблему компоновки, чем решить ее. Небольшое увеличение размеров платы, изменение варианта удаления компонентов из BGA, перемещение одной группы сигналов на другую сторону или использование двенадцатислойной обычной платы может быть менее рискованным, чем принудительное создание сложной десятислойной HDI-структуры. Перед определением класса изготовления следует сравнить эти альтернативы в ходе анализа проекта.
| Наблюдаемое ограничение | Первый инженерный вопрос | Возможный ответ |
|---|---|---|
| Внутренние ряды BGA не могут выйти наружу. | Вызвана ли блокировка геометрией местности, распределением полей или слоев? | Встроенные контактные площадки, один или несколько уровней наращивания, измененное разветвление или другой вариант корпуса. |
| Опорные плоскости сильно перфорированы | Можно ли ограничить использование сквозных отверстий только теми слоями, которые они фактически соединяют? | Скрытые микропереходы, скрытые переходы, измененные переходы между слоями или дополнительные слои трассировки |
| Высокоскоростная пара имеет чрезмерное количество переходных отверстий. | Какой способ прокладки канала предпочтительнее: глухое отверстие, обратное сверление или отсутствие смены слоев? | Выберите переход с наименьшим риском после моделирования канала. |
| Толщина доски уже достигла предела. | Нарушат ли добавление слоев механические ограничения или ограничения, связанные с соотношением сторон? | Используйте HDI избирательно, уменьшайте толщину диэлектрика только там, где это безопасно, или пересмотрите конструкцию корпуса. |
| Перегружена только одна зона размещения устройств. | Нужно ли устанавливать одинаковую конструкцию на всю плату? | Рассмотрите вариант частичного HDI или локализованного разветвления, а не построение на любом слое. |
Как читать и выбирать числа 1+8+1, 2+6+2 и 3+4+3
В общепринятой симметричной записи А+В+АКаждая буква «А» обозначает количество слоев меди, добавленных вне центральной подсистемы, состоящей из слоев «В». Сумма этих чисел определяет общее количество слоев меди. Таким образом, 1+8+1, 2+6+2 и 3+4+3 — это конструкции из десяти слоев. Само по себе это обозначение не определяет каждое соединение переходных отверстий, точное количество операций прессования, функции слоев или наличие скрытых переходных отверстий в центральной подсистеме. Эти детали должны быть указаны на чертеже и в утвержденной схеме расположения слоев.
| Строительство | Типичные микроотверстия в смежных слоях | Основная последовательность пресс-релизов | Где это подходит | Основной риск, подлежащий рассмотрению. |
|---|---|---|---|---|
| + 1 8 1 + | L1-L2 и L10-L9 | Центральная 8-слойная подсистема, затем один внешний пресс для сборки; может потребоваться дополнительная субламинация, если в центре имеются скрытые переходные отверстия. | Умеренная плотность утечки, неглубокие переходы со стороны компонентов, ограниченные требования к сквозным отверстиям в контактной площадке. | Достаточно ли одного уровня микропереходных отверстий для трассировки фактических выводов? |
| + 2 6 2 + | Соединения L1-L2, L2-L3 и зеркальные соединения на нижней стороне | Центральный 6-слойный узел, первый пресс для сборки, затем второй пресс для сборки. | Плотные корпуса класса 0.5 мм, двухуровневые глухие переходы, контролируемое разветвление с обеих сторон. | Многослойные интерфейсы, кумулятивная регистрация и взаимодействие медных проводников. |
| + 3 4 3 + | Три смежных уровня застройки с каждой стороны | Центральный 4-слойный узел плюс три последовательных пресса для сборки. | Очень плотная эвакуация, где, как доказано, требуется три уровня глубины прокладки маршрута. | Выход годных изделий, изменение размеров, многократное воздействие тепла и надежность многослойных микроотверстий. |
| Асимметричный или частичный индекс человеческого развития | Определяется только там, где это необходимо. | Специфический для проекта | Односторонние высокоплотные компонентные поля или изделия с механическим ограничением. | Изгиб, скручивание и несбалансированное распределение меди/смолы. |
Не выбирайте для сбора урожая только участки, предназначенные для биогазовых установок.
Решение о компоновке платы должно приниматься на основе проведенного исследования путей выхода из корпуса. Как минимум, это исследование должно показывать количество сигнальных рядов, которые должны покинуть корпус, размещение переходных отверстий питания и заземления, расстояние между парами выводов, непрерывность опорной плоскости, предполагаемое направление разветвления на каждом сигнальном слое и количество доступных трасс между соседними контактными площадками или переходными отверстиями. Плата с компоновкой 2+6+2 не является автоматически «лучше», чем 1+8+1; она оправдана только тогда, когда второй уровень компоновки обеспечивает доступ к трассировке, который не может обеспечить первый уровень.
Межсоединений на любом уровне — это отдельное решение.
В любом слое HDI обычно используются заполненные микропереходные отверстия для соединения последовательных пар слоев по всей структуре. Это обеспечивает максимальную гибкость вертикальной трассировки, но также создает больше заполненных интерфейсов, больше технологических циклов и больше возможностей для совмещения или дефектов на границе раздела. Его не следует использовать в качестве стандартной замены для завершения архитектуры выхода. Если требуется любой слой, на чертеже следует указать допустимые стеки переходных отверстий, запрещенные высоты стеков, правила пропуска переходных отверстий и средство для испытаний на надежность.
Геометрия микропереходов, контактные площадки для захвата и переходные отверстия в контактной площадке.
Правила создания микроотверстий должны быть согласованы с изготовителем с учетом фактической толщины диэлектрика, лазерной системы, обработки фольги, процесса заполнения медью и возможностей совмещения. Универсальное правило «75 мкм отверстие с контактной площадкой 225 мкм» не является безопасным для каждого ламината или каждого уровня наплавки. Один и тот же номинальный размер лазерного отверстия может приводить к различным условиям входа, средней части стенки и целевой контактной площадки при изменении системы смол, типа стекла или медной фольги.
Параметры, которые должны быть включены в анализ проекта HDI.
- Лазерное отверстие и готовая геометрия: Укажите, является ли указанный размер размером отверстия для художественного оформления, номинальным диаметром входного отверстия, диаметром верхней части готового изделия или минимальным целевым диаметром.
- Толщина диэлектрика: Используйте толщину прессованного диэлектрика в месте расположения микроотверстия, а не каталожное значение для непрессованного препрега.
- Соотношение сторон: Изготовитель должен подтвердить соответствие заявленного диапазона глубины и диаметра. При консервативном проектировании обычно избегают создания переходного отверстия глубже его эффективного диаметра.
- Захват земель: Размеры определяются диаметром лазера, требуемой кольцевой поверхностью, бюджетом на регистрацию и возможностями технологического процесса для целевой площадки.
- Антипад: Это определяется по электрическому зазору, взаимодействию импедансных полей и точности совмещения при изготовлении; это не фиксированное расширение площадки захвата.
- Медный наполнитель: Определить метод заполнения, допустимые углубления или выступы, требования к выравниванию и будет ли переходное отверстие поддерживать другое микропереходное отверстие или контактную площадку компонента.
- Поверхностная медь после заполнения: Проверьте, не увеличивают ли нанесение защитного покрытия и заполняющего покрытия количество меди на внешнем слое или его накопление за пределами тонкой зоны травления.
Практический начальный период, а не правило выпуска.
Во многих серийных проектах HDI используются лазерные микроотверстия диаметром приблизительно 75-125 мкм с нанесенным методом прессования диэлектриком толщиной примерно 50-100 мкм. Эти значения полезны для ранних исследований размещения, но не являются разрешением на изготовление. Проект, находящийся на грани этого диапазона, может стать невыполнимым после выбора фактической конструкции из стекла, содержания смолы, целевой и конечной медной фазы. Утвержденные параметры многослойной структуры и характеристики DFM должны иметь приоритет над общими значениями из библиотеки.
Термины «сквозное отверстие в контактной площадке», «заполненное сквозное отверстие» и «закрытое сквозное отверстие» не являются взаимозаменяемыми.
Переходное отверстие, расположенное внутри контактной площадки компонента, обычно необходимо заполнить и выровнять, чтобы припой не стекал в отверстие, а контактная площадка оставалась ровной. Для микропереходных отверстий HDI обычно используется медное заполнение, если переходное отверстие поддерживает контактную площадку BGA или другое многослойное микропереходное отверстие. Механическое переходное отверстие, заполненное смолой и покрытое медью, представляет собой другую структуру с другими технологическими и надежными требованиями. В технических указаниях по изготовлению следует указать тип переходного отверстия, материал заполнения, требования к покрытию, допустимое углубление поверхности и метод контроля.
Для безземельных или сверхмалых сооружений требуется отдельная квалификация.
Конструкции, которые минимизируют или исключают традиционные контактные площадки, используют очень тонкие аддитивные проводники или работают в геометрии, подобной подложке, не должны представляться как обычное расширение стандартного субтрактивного HDI. Для них требуется анализ возможностей конкретного процесса, специальные правила оформления, критерии контроля и согласованный производственный маршрут. Десять слоев не гарантируют автоматическую доступность структуры SLP.
Рисунок 2. 10-слойная микропереходная и наращиваемая структура печатной платы HDI.
Многослойные, расположенные в шахматном порядке и с пропуском микроотверстий
Ступенчатые микроотверстия
Микропереходы, расположенные в шахматном порядке, смещены на последовательных уровнях наращивания и соединены коротким проводящим сегментом на промежуточном слое. Они занимают больше места для трассировки, чем вертикальный стек, но позволяют избежать размещения всех интерфейсов на одной оси и обычно упрощают заполнение медью. Там, где геометрия корпуса позволяет смещение без нарушения выхода сигнала или непрерывности плоскости, структуры в шахматном порядке часто являются менее рискованным вариантом для начала работы.
Сложенные микроотверстия
Многослойные микропереходы располагают последовательно заполненные переходные отверстия на одной оси. Они обеспечивают минимальную площадь вертикального межсоединения и могут быть необходимы в плотных корпусах с полной сеткой. Их надежность зависит не только от диаметра переходного отверстия: подготовка контактной площадки, качество медного покрытия, чистота интерфейса, структура покрытия, многократное воздействие ламинирования и количество уровней многослойной структуры — все это имеет значение. Опыт отрасли выявил скрытые отказы на границе раздела в некоторых многослойных конструкциях, поэтому при проектировании не следует рассматривать визуально приемлемый микросрез как единственное доказательство надежности.
Пропустить микроотверстия
Микропереходное отверстие с пропуском проходит через более чем один диэлектрический слой, чтобы достичь несмежной целевой области. Это не просто более глубокая версия переходного отверстия в соседнем слое. Лазер должен удалять несколько структур из смолы/стекла, сохраняя при этом целостность контактной площадки целевой области, а увеличенная глубина может сузить допустимое технологическое окно. Микропереходные отверстия с пропуском следует использовать только в том случае, если производитель подтвердил точное соответствие комбинации диэлектриков, глубины, размера отверстия и целевой структуры. На чертеже должно быть указано, разрешены ли микропереходные отверстия с пропуском; они не должны подразумеваться.
Гибридные структуры
На печатной плате могут использоваться расположенные в шахматном порядке микропереходные отверстия в большинстве мест, многослойные пары только там, где этого требует трассировка, скрытые механические переходные отверстия в центральной подсистеме и сквозные отверстия для разъемов. Такая смешанная архитектура часто более экономична и надежна, чем принудительное использование одного типа переходных отверстий во всей конструкции. Однако она требует карты переходных отверстий, которая четко определяет начальный и конечный слои и предотвращает случайное многослойное расположение на неподходящих интерфейсах.
| Через структуру | Преимущество плотности | Производственная нагрузка | Условие выпуска |
|---|---|---|---|
| Одноуровневые микроотверстия | Создает неглубокое разветвление и освобождает внутренние каналы маршрутизации. | Наименьшая сложность HDI | Подтвердите геометрию лазера, требования к выравниванию и заполнению. |
| Многоуровневая конструкция с ступенчатым расположением | Достигает более глубоких слоев за счет трассировки со смещением. | Увеличенная площадь слоя, но при этом избегается сплошная вертикальная укладка. | Проверьте пространство смещения и трассировку промежуточного слоя. |
| Многоуровневая многоярусная конструкция | Максимальная плотность в месте прохода | Заполнение медью, выравнивание и контроль границы раздела на каждом уровне. | Квалифицированная высота штабеля, купон и план перегрузки/обеспечения надежности. |
| Пропустить микроотверстие | Обходит промежуточный слой | Узкий диапазон параметров лазерной обработки и процесса нанесения покрытий. | Точная конструкция должна быть сертифицирована производителем. |
Последовательное ламинирование и технологический процесс HDI
Последовательное наращивание — это повторяющийся производственный цикл, а не однократное ламинирование с последующим лазерным сверлением. Каждая вновь добавленная пара диэлектрик/медь должна быть ламинирована, совмещена, обработана необходимым изображением, просверлена лазером, очищена, металлизирована и — если над ней будет располагаться еще одно микроотверстие — заполнена и выровнена перед добавлением следующего уровня наращивания.
Типичный поток 2+6+2
- Соберите шестислойный центральный подузл. Внутренние слои визуализируются, травятся и проверяются. Если в центре имеются скрытые переходные отверстия, перед завершением работы над центром может потребоваться сверление, металлизация и дополнительная подложка.
- Добавьте первую пару компонентов. Диэлектрики и медь для L2 и L9 ламинированы к центру. Компенсация точности позиционирования основана на измеренном перемещении центрального узла.
- Создайте микроотверстия первого уровня. Лазерное сверление отверстий L2-L3 и L9-L8, затем очистка, металлизация и нанесение покрытия или заполнение в соответствии с требованиями архитектуры следующего уровня.
- Добавьте вторую пару для наращивания. На подготовленные поверхности нанесите ламинат L1 и L10.
- Создайте внешние микроотверстия. Лазерная сверловка L1-L2 и L10-L9. Завершение работ путем заполнения/выравнивания в местах, где это необходимо для контактных площадок компонентов.
- Сформируйте оставшиеся сквозные отверстия или отверстия контролируемой глубины. Механическое сверление, удаление загрязнений и обработка сквозных отверстий выполняются последовательно для сохранения утвержденной структуры меди.
- Выполнение всех операций по нанесению внешнего слоя, созданию маски, финишной обработке, профилированию и тестированию.
В этом примере используется центральный пресс для сборки узлов плюс два пресса для сборки. Называя его «двухцикловым» или «трехцикловым» прессом, не уточняя, учитывается ли центральный пресс, это создает путаницу при закупках и проектировании. В коммерческом предложении и сопроводительном документе следует указывать фактическую последовательность процесса, а не полагаться на сокращения.
Какие изменения происходят при повторном ламинировании?
- Пространственное движение накапливается. Масштабирование изображения и компенсация сверления должны основываться на системе материалов, ориентации панели и истории измеренных процессов.
- Поток смолы становится более ограниченным. Наличие заполненных медью элементов, плотность слоев и локальный дисбаланс меди могут привести к дефициту смолы или неравномерной толщине диэлектрика.
- Поверхностная медь может образовывать накипь. Повторное нанесение покрытий методом обмотки, заполнения и покрытия панелей может снизить способность к травлению тонких наружных или наплавленных проводников.
- Усиление термической истории. При выборе материала необходимо учитывать условия прессования и сборки, но одной лишь температуры разложения недостаточно для определения его пригодности.
- Бюджеты на регистрацию сокращаются. Наибольшая глубина стека зависит от нескольких независимо зарегистрированных изображений, лазерных шаблонов и целевых площадок.
Полная последовательность изготовления описана в Руководство по процессу изготовления 10-слойных печатных платЦель чертежа HDI состоит в том, чтобы сделать процесс однозначным: каждое переходное отверстие должно иметь начальный слой, конечный слой, условие заполнения и допустимое соотношение с переходными отверстиями выше и ниже него.
Рисунок 3. План эвакуации из биогазовой установки с использованием схемы расположения точек и штифтов.
Планирование эвакуации из BGA с помощью карты расположения точек и меток.
Шаг выводов в корпусе является полезным параметром для предварительной оценки, но сам по себе он не может предсказать требуемую толщину выводов. Окончательный выход зависит от диаметра контактных площадок, стратегии нанесения паяльной маски, удаления шариков, количества рядов, распределения питания/заземления, требований к дифференциальным парам, допустимого сужения, доступных сигнальных слоев и того, могут ли трассы проходить между контактными площадками или площадками для захвата микропереходов.
Шаг 0.8 мм
Многие BGA-компоненты диаметром 0.8 мм можно развести с помощью обычной разводки в виде «собачьей кости» и механически просверленных переходных отверстий, особенно если корпус не имеет полной сетки. Технология HDI может быть полезна для уменьшения блокировки сквозных переходных отверстий, сохранения опорных плоскостей или сокращения некоторых высокоскоростных переходов, но не следует считать ее обязательной.
Шаг 0.65 мм
При толщине 0.65 мм возможны как традиционные, так и HDI-решения. Архитектура 1+8+1 с переходными отверстиями в контактных площадках может упростить разветвление, но выбор зависит от того, можно ли достичь внутренних рядов без нарушения требований к кольцевым элементам, паяльной маске или каналам трассировки. Часто успех определяется расположением силовых переходных отверстий больше, чем количеством сигналов.
Шаг 0.5 мм
В полноэкранных BGA-корпусах с шагом выводов 0.5 мм часто используются микропереходы в контактных площадках. Одного уровня наращивания может быть достаточно для корпуса с небольшим количеством выводов или с небольшим числом рядов; для плотной полноэкранной матрицы может потребоваться два уровня или пересмотр назначения слоев. Небезопасно обещать, что в каждом 16-рядном корпусе можно обойтись без схемы 2+6+2 без проверки схемы выводов, классов пар и распределения питания.
Шаг 0.4 мм
При шаге 0.4 мм геометрия контактных площадок, определение паяльной маски, сужение зоны выхода и планаризация медного покрытия становятся критически важными. Многоуровневая технология HDI является распространенной, но технология 3+4+3 не является обязательной. В некоторых корпусах выход возможен с использованием двух уровней наплавки и тщательного удаления примесей; в других требуется любой слой, более тонкие проводники или процесс, аналогичный процессу обработки подложки. Технологический процесс производства должен быть подтвержден до того, как будут окончательно утверждены параметры контактных площадок и библиотека переходных отверстий.
Шаг менее 0.4 мм
Корпуса размером менее 0.4 мм могут привести к переходу от традиционного субтрактивного HDI-технологирования к модифицированному полуаддитивному или подложечному изготовлению. Этот переход влияет на форму проводника, толщину меди, контроль качества, совмещение паяльной маски, формат панели и квалификацию поставщика. Его следует рассматривать как отдельный класс технологических процессов, а не как обычную опцию «минимальных микроотверстий».
Что должно дать исследование побега
- Схема расположения слоев для наиболее плотного участка упаковки;
- библиотека микропереходов и захватных площадок, привязанная к предлагаемой структуре;
- количество доступных каналов маршрутизации на каждом уровне;
- Электропитание и наземное обеспечение посредством распределения ресурсов, включая противовзрывное воздействие на самолеты;
- идентификация плоскости отсчета для каждого высокоскоростного маршрута;
- максимально необходимое слепое соединение и любые неизбежные стеки переходных отверстий;
- список допущений, требующих одобрения изготовителя.
Материалы, импеданс и целостность сигнала
Выбор материала HDI — это комбинированное решение, учитывающее технологический процесс, надежность и электрические характеристики. Низкий коэффициент рассеяния не гарантирует автоматически пригодность ламината для последовательного наращивания, а высокая температура разложения не гарантирует автоматически надежность микропереходных отверстий. Точная конструкция сердечника и препрега, обработка медной фольгой, текучесть смолы, стабильность размеров, отклик лазера и квалифицированная рецептура прессования — все это имеет значение.
Вопросы выбора материалов для десятислойной структуры HDI.
- Доступен ли выбранный препрег в стекловидном исполнении и с таким содержанием смолы, чтобы обеспечить необходимую толщину прессованного диэлектрика?
- Предоставил ли производитель информацию о перемещении размеров при предполагаемом количестве прессов для сборки?
- Обеспечивает ли лазерное сверление и удаление загрязнений в системе смол на заданной глубине микроотверстий?
- Может ли процесс заполнения медью обеспечить требуемую плоскостность без образования избыточного количества меди на поверхности?
- Одобрен ли данный ламинат для предполагаемого профиля оплавления при сборке и воздействия при доработке?
- Для высокоскоростных каналов доступны ли данные о расчетных значениях Dk, Df и шероховатости меди, относящиеся к реальным конструкциям, а не просто заголовки в технической документации на уровне семейства?
Высокоэффективные материалы, такие как Panasonic MEGTRON, Isola I-Tera или Tachyon, а также материалы серии Rogers RO4000, удовлетворяют различным электрическим и технологическим требованиям. Их нельзя объявлять взаимозаменяемыми только потому, что их номинальные значения Dk или Df кажутся близкими. Замена может изменить импеданс, вносимые потери, поведение стекловолокна, толщину прессования, реакцию сверления и движение ламината. Выбор альтернативных материалов должен контролироваться с помощью утвержденного списка или письменного разрешения заказчика после перерасчета плотности слоев.
Контролируемое сопротивление в области HDI
Тонкие проводники вблизи микропереходных отверстий чувствительны к качеству меди, толщине диэлектрика, паяльной маске, локальным плоскостным отверстиям и форме травления. Модель импеданса должна использовать фактическую предлагаемую структуру слоев и включать узкий сужающийся сегмент, где он имеет важное электрическое значение. Универсальное библиотечное значение, такое как «3 мил линии равны 50 Ом», не может быть перенесено между различными материальными системами или весами меди.
В технологической документации должны быть указаны все классы импеданса по слою, геометрии, опорной плоскости, целевому значению и допуску. Затем поставщик предоставляет информацию о ширине производственной линии и конструкции диэлектрика для утверждения. Проверка методом TDR должна проводиться в соответствии с документацией по закупке и соответствующей конструкцией образцов; количество и расположение образцов являются согласованными требованиями, а не автоматически «один на половину панели» или «один на четверть панели». Более подробная информация доступна в [ссылка на документацию]. инженерное руководство по управлению импедансом.
Микроотверстия не устраняют необходимости в анализе переходных процессов.
Более короткое глухое переходное отверстие обычно имеет меньше неиспользуемого отрезка, чем сквозное переходное отверстие, но переход все равно включает в себя емкость контактной площадки, разрыв антиконтакта, геометрию обратного пути и, возможно, изменение опорной плоскости. Высокоскоростные каналы следует оценивать как полные межсоединения. В некоторых случаях сквозное переходное отверстие с обратным сверлением предпочтительнее высокого стека микропереходных отверстий; в других случаях более чистым решением является неглубокое микропереходное отверстие. Выбор должен основываться на анализе канала и надежности, а не на правиле, согласно которому HDI всегда превосходит другие по электрическим характеристикам.
Рисунок 4. 10-слойная структура печатной платы HDI.
Квалификационные испытания, испытания на надежность и производственный контроль.
Стандарт IPC-6016 не следует указывать в качестве действующего стандарта приемки для плат HDI. Он был отменен, и соответствующие требования к соответствию HDI были перенесены в применимые спецификации продукции. Для жестких десятислойных плат HDI основной спецификацией характеристик обычно является IPC-6012 в редакции и классе, указанных в документации по закупкам. Гибкие и жестко-гибкие конструкции HDI рассматриваются в рамках IPC-6013; для высокочастотных плат может применяться IPC-6018, если это применимо. IPC-A-600 обеспечивает визуальную интерпретацию условий приемки, но не заменяет собой действующую спецификацию характеристик.
Почему для многослойных микроотверстий требуется нечто большее, чем обычная микробиопсия
Полированный поперечный разрез исследует очень небольшую часть структуры переходного отверстия и может не выявить слабый интерфейс, который открывается только после многократного оплавления или термических циклов. Для изделий с многоуровневой компоновкой, высокой степенью воздействия при сборке или жесткими условиями эксплуатации план квалификации должен сочетать структурный контроль с испытательным стендом с электрическим контролем. Точный образец, предварительная подготовка, количество циклов, температура и пороговое значение отказа должны быть определены в спецификации заказчика или согласованы с производителем.
Полезные инструменты квалификации и приемки.
- Моделирование сборки методом конвекционного оплавления: Используется для воздействия на плату или образец заданным профилем оплавления припоя перед проведением структурной или электрической оценки.
- Термоциклирование, вызванное постоянным током: Устройство нагревает электрически соединенный последовательно тестовый образец и отслеживает изменение сопротивления в течение повторяющихся циклов.
- Термический шок или циклическая термическая обработка: Используется, когда в технической спецификации изделия требуются изменения условий окружающей среды, соответствующие условиям эксплуатации.
- Анализ микросрезов: Оценивает состояние контактной площадки, качество заполнения, структуру покрытия, точность совмещения, диэлектрическую целостность и наличие признаков расслоения или растрескивания.
- Автоматический оптический контроль и лазерный контроль сверления: Проверяет наличие дефектов изображения, выравнивание мишени и геометрию отверстий на соответствующих этапах производства.
- Электрический тест: Проверяет целостность и изоляцию готовой платы в соответствии со спецификацией закупки.
- рефлектометр: Проверяет образцы с регулируемым импедансом, если указано регулирование импеданса.
Документы о квалификации, приемке партий и отгрузке различаются.
Периодически может проводиться квалификация возможностей поставщика на репрезентативной конструкции. Испытания первого образца могут потребоваться при внедрении новой структуры, материала или количества переходных отверстий. При приемке производственной партии могут использоваться образцы или пробы, определенные в соответствии с действующей спецификацией и документацией по закупке. Документы об отгрузке — это отчеты, фактически поставляемые вместе с платами. Эти три уровня не следует сводить к утверждению, что каждая плата или каждая панель проходит все испытания на надежность.
| Запись или тест | Типичное назначение | Когда это требуется |
|---|---|---|
| Сертификат на складирование и материалы | Подтверждает использование утвержденных материалов, конструкций и отслеживаемость партий. | Материалы, подлежащие контролю качества, высокоскоростные, регулируемые или сертифицированные заказчиком продукты. |
| Отчет по микросрезу | Документы обеспечивают структурную целостность и обеспечивают защиту репрезентативного образца. | Первый образец, определенные производственные партии, высоконадежные или сложные сквозные соединения. |
| Данные по оплавлению/термоциклированию | Оценивает стабильность межсоединений после заданного воздействия нагрузки. | Многослойные микропереходы, сильное воздействие внешних факторов при сборке или специфические требования к надежности изделия. |
| Отчет TDR | Проверяет сопротивление купона по отношению к указанным классам. | Заказы с регулируемым импедансом |
| Сертификат электротехнических испытаний | Подтверждает проверку целостности/изоляции готовых плат. | Обычно требуется для многослойного производства. |
Стоимость, факторы, влияющие на сроки выполнения заказа, и пакет коммерческого предложения.
Стоимость HDI определяется технологическими процессами и риском выхода годных изделий, а не универсальной надбавкой, привязанной к названию наращивания. Две номинально идентичные платы 2+6+2 могут иметь совершенно разную стоимость, если на одной используются расположенные в шахматном порядке микропереходы 100 мкм на стандартной панели, а на другой — многослойные переходы в контактных площадках, сверхтонкие линии, материал с низкими потерями, точная регистрация и обширная квалификационная документация.
Наибольшие факторы, влияющие на стоимость и сроки.
- количество этапов наращивания и субламинирования скрытых переходных отверстий;
- Количество микроотверстий в многослойном и шахматном расположении, а также максимальная высота стопки;
- Заполнение медью, выравнивание и допустимое углубление поверхности;
- минимальная ширина/расстояние между проводниками после требуемой последовательности нанесения покрытия;
- наличие материалов, размер панели и история стабильности размеров;
- готовая толщина, соотношение сторон сквозного отверстия и смешанные технологии переходных отверстий;
- Классы импеданса и требования к купонам;
- Классификация продукции, квалификация первого образца и необходимые отчеты;
- Размер платы, конструкция массива, использование панелей и прогнозируемый выход годной продукции;
- количество, распределение доставки и наличие возможности ускоренной доставки.
Поскольку эти входные данные взаимодействуют, в статье не приводятся фиксированные процентные показатели или гарантированное количество дней, необходимых для создания прототипа. руководство по стоимости 10-слойных печатных плат В нем объясняется, как сравнивать предложения, не путая цены на материалы, затраты на НИОКР в процессе производства, испытательное оборудование и логистику.
Необходимые файлы для составления сметы на высококвалифицированного специалиста по диагностике и ремонту металлоконструкций (HDI)
- Данные для изготовления в форматах Gerber X2, ODB++ или IPC-2581;
- Данные для сверления/трафаретной резки с ЧПУ, включая таблицу начальных/конечных слоев для каждого глухого, заглубленного и лазерного прохода;
- Чертеж с указанием толщины готового изделия, количества меди, типа отделки, класса прочности и допусков по размерам;
- предлагаемая конструкция или разрешение производителю на ее проектирование;
- Таблица импеданса, содержащая информацию о слое, геометрии, опорной плоскости, целевом значении и допуске;
- Данные BGA или изображение разветвления для наиболее плотных корпусов;
- Политика ограничений и замещения материалов;
- Требования к заполнению сквозных отверстий, покрытию и плоскостности;
- Требования к квалификации, купонам, проверке и отчетам;
- количество, график поставок, предпочтения по панелям/массивам и профиль сборки, когда надежность зависит от воздействия припоя.
Контрольный список для выпуска HDI перед изготовлением
Проект HDI готов к коммерческому предложению только в том случае, если обозначения расположения элементов, схема переходных отверстий и схема трассировки описывают одну и ту же физическую конструкцию. В печатной документации должны быть указаны все глухие, скрытые и сквозные переходные отверстия; указано, какие микропереходные отверстия расположены друг над другом, в шахматном порядке, с пропуском или находятся внутри контактной площадки; а также указаны требуемые условия заполнения, выравнивания и герметизации. В исследовании по удалению элементов из корпуса должно быть показано, почему необходим каждый уровень расположения элементов, а не только шаг расположения элементов в корпусе.
- Зафиксируйте центральный узел, порядок сборки и фактическую последовательность ламинирования.
- Подтвердите, что диаметр лазерного переходного отверстия, толщина диэлектрика, контактная площадка для захвата лазера, контактная площадка для мишени и соотношение сторон соответствуют одной квалифицированной геометрии.
- Выявите пакеты микропереходных отверстий, требующие квалификации надежности, специфичной для данной структуры.
- Перед утверждением изменений в макете верните схему расположения элементов и геометрию импеданса на утверждение.
- Определите структуру купонов, частоту выборки, критерии приемки и предоставляемые отчеты в закупочной документации.
- Квалификация технологического процесса поставщика, квалификация первого образца и стандартная приемка партии — это разные программы испытаний.
Наиболее надежным результатом обычно является наименее сложная схема сборки, которая обеспечивает зазор в корпусе, сохраняет опорные плоскости и соответствует плану квалификации продукта. Добавление еще одного уровня сборки может освободить место для трассировки, но также увеличивает накопление дефектов при совмещении, воздействие высоких температур, операции заполнения/выравнивания и риск повышения выхода годной продукции.
Рекомендуемые сообщения
Услуги компании Taconic по изготовлению печатных плат RF-35 — от прототипирования до серийного производства.
Рисунок 1. Taconic RF-35 PCB. Taconic RF-35 — это рабочая лошадка...
Производство печатных плат Isola Astra MT77
Рисунок 1. Производство печатных плат Isola Astra MT77. Isola Astra...
Услуги по изготовлению и сборке печатных плат Rogers RO4835 на заказ.
Рисунок 1. Печатная плата Rogers RO4835. Печатная плата Rogers RO4835 представляет собой...
Руководство по материалам и производству печатных плат Nelco N4000-13 | Highleap Electronics
Рисунок 1. Печатная плата Nelco N4000-13. Печатная плата Nelco N4000-13 представляет собой...
Как получить расценки на печатные платы
Давайте проведём для вас анализ DFM/DFA и предоставим отчёт. Вы можете безопасно загрузить свои файлы через наш сайт. Для составления коммерческого предложения нам необходима следующая информация:
-
- Gerber, ODB++ или .pcb, спец.
- Список спецификаций, если вам требуется сборка
- Количество
- Время поворота
Для услуг PCBA, пожалуйста, предоставьте ваш BOM (спецификация материалов) и любые конкретные инструкции по сборке. Мы также предлагаем анализ DFM/DFA для оптимизации ваших проектов для технологичности и сборки, обеспечивая плавный процесс производства.
