Подробное объяснение распространенных структур стека печатных плат HDI

Распространенные структуры слоёв для плат HDI PCB

Печатные платы HDI (High-Density Interconnect) характеризуются наличием микропереходов, малыми расстояниями между проводниками и многослойной компоновкой, что обеспечивает плотную межсоединенность и компактность конструкции. Эти характеристики делают печатные платы HDI подходящими для высокопроизводительных приложений с ограниченным пространством.

Распространенные структуры слоев для печатных плат HDI:

1. Структура 2+N+2: 2 внутренних слоя, N внешних слоев (используется для 6-слойных плат).
2. Структура 3+N+3: 3 внутренних слоя, N внешних слоев (используется для 8-слойных плат).
3. Структура 4+N+4: 4 внутренних слоя, N внешних слоев (используется для плат с 10 и более слоями).
4. Структура 5+N+5: 5 внутренних слоя, N внешних слоев (используется для плат с 12 и более слоями).

Скрытые переходные отверстия: Скрытые переходные отверстия соединяют внутренние слои с внешними, уменьшая толщину печатной платы.

Скрытые переходные отверстия: Скрытые переходные отверстия создают соединения между внутренними слоями, оптимизируя использование слоев.

Обычно глухие и скрытые переходные отверстия имеют диаметр от 0.075 до 0.2 мм и создаются с использованием таких методов, как лазерное сверление, плазменное травление и фоточувствительное травление, причем наиболее распространенным является лазерное сверление.

Печатные платы HDI с их высокой плотностью компонентов и межсоединений идеально подходят для сложных проектов, таких как 5G, IoT и автомобильные приложения. Их стековая конструкция разрабатывается индивидуально в соответствии с конкретными требованиями каждого проекта.

Простая ламинированная печатная плата первого порядка (6-слойная ламинированная плата первого порядка, структура штабелирования (1+4+1))

Этот тип стека HDI-печатных плат, а именно ламинированная печатная плата первого порядка, является самым простым: внутренняя многослойная плата не имеет скрытых отверстий и собирается методом однократного прессования. Несмотря на то, что это ламинированная 6-слойная плата первого порядка, процесс её изготовления очень похож на процесс изготовления обычной многослойной печатной платы, ламинированной один раз. Ключевое отличие заключается в необходимости лазерного сверления глухих переходных отверстий и нескольких технологических операций.

Поскольку эта структура HDI-печатной платы не имеет скрытых отверстий, второй и третий слои могут быть использованы в качестве основной платы в процессе производства, а четвёртый и пятый слои – в качестве дополнительной основной платы. Внешний слой дополняется диэлектрическим слоем и медной фольгой, а средний – диэлектрическим слоем и прессуется один раз, что очень просто и менее затратно по сравнению с традиционными ламинированными платами первого порядка.

Обычная ламинированная печатная плата HDI первого порядка (6-слойная ламинированная плата HDI первого порядка, многослойная структура (1+4+1))

Структура стека HDI-печатных плат этого типа имеет вид (1+N+1), где N≥2, N — чётное число. Эта структура является основной конструкцией ламинированных плат первого порядка в отрасли в настоящее время. Внутренняя многослойная плата имеет скрытые переходные отверстия и требует двойной опрессовки для завершения. Помимо глухих отверстий, этот тип однослойной ламинированной платы также имеет скрытые отверстия.

Если разработчик сможет преобразовать этот тип HDI-печатной платы в вышеупомянутый первый тип простой ламинированной печатной платы первого порядка, это будет выгодно как для предложения, так и для спроса. После нашего предложения многие наши клиенты решили заменить структуру стекирования обычных ламинированных HDI-плат первого порядка на простую ламинированную плату первого порядка, аналогичную первому типу.

Обычная ламинированная печатная плата HDI второго порядка (8-слойная ламинированная плата HDI второго порядка, структура штабелирования (1+1+4+1+1))

Структура стека HDI-платы этого типа выглядит следующим образом: (1+1+N+1+1), (N≥2, N — четное число). В настоящее время эта структура является основной конструкцией ламинированных HDI-плат второго порядка, используемых в отрасли. Внутренняя многослойная плата имеет скрытые переходные отверстия и требует трёхкратной прессовки для завершения сборки. Основная причина этого — отсутствие стека отверстий, что делает её изготовление умеренно сложным.

Однако, как упоминалось выше, если оптимизировать скрытые переходные отверстия слоёв (3–6) к скрытым переходным отверстиям слоёв (2–7), можно сократить число прессований на одну. Такая оптимизация процесса может привести к снижению стоимости при сохранении структурной целостности платы HDI. Этот тип аналогичен примеру ниже.

Еще одна обычная ламинированная печатная плата HDI второго порядка (8-слойная ламинированная плата HDI второго порядка, структура штабелирования (1+1+4+1+1))

Структура такого типа HDI-печатной платы имеет вид (1+1+N+1+1), (N≥2, N — четное число). Несмотря на то, что это структура HDI-платы второго порядка, поскольку скрытые переходные отверстия расположены не между слоями (3–6), а между слоями (2–7), такая конструкция позволяет сократить количество прессов на один, что позволяет оптимизировать HDI-печатную плату второго порядка, которая обычно требует трех прессов, до двух.

Однако этот тип платы представляет собой ещё одну сложность при изготовлении HDI-печатных плат. В слоях (1-3) имеются глухие переходные отверстия, которые для изготовления разделяются на глухие переходные отверстия слоёв (1-2) и (2-3). Для создания внутренних глухих переходных отверстий слоёв (2-3) необходимо использовать заполнение переходных отверстий. То есть, внутренние глухие переходные отверстия двухслойной ламинации создаются заполнением переходных отверстий. Как правило, HDI-печатные платы с заполнением переходных отверстий стоят дороже, а их изготовление значительно сложнее.

Поэтому для обычных ламинированных HDI-плат второго порядка рекомендуется избегать использования стековых отверстий и стараться преобразовать (1-3) глухих переходных отверстия в смещенные (1-2) глухие переходные отверстия и (2-3) скрытые (глухие) переходные отверстия. Опытные проектировщики HDI-печатных плат могут использовать такой подход к предотвращению и упрощению конструкции или оптимизации для снижения стоимости производства своих изделий.

Еще одна нетрадиционная ламинированная печатная плата HDI второго порядка (6-слойная ламинированная плата HDI второго порядка, структура штабелирования (1+1+2+1+1))

Структура такого типа HDI-печатной платы имеет вид (1+1+N+1+1), где N≥2, N – четное число. Несмотря на то, что это структура ламинированной платы второго порядка, в ней также имеются глухие отверстия, расположенные в нескольких слоях, а глубина этих отверстий значительно увеличена. Глубина глухих отверстий в слоях (1-3) удвоена по сравнению с обычными глухими отверстиями в слоях (1-2). Заказчики, использующие эту конструкцию, предъявляют особые требования и не допускают, чтобы глухие отверстия в слоях (1-3) превращались в глухие отверстия, расположенные в нескольких слоях (1-2) (2-3).

Помимо сложности лазерного сверления, последующее меднение (PTH) и гальваническое покрытие также представляют сложность. Как правило, производители печатных плат, не имеющие определённого технического уровня, сталкиваются с трудностями при изготовлении таких плат. Сложность изготовления значительно выше, чем у обычных ламинированных плат второго порядка. Такая конструкция не рекомендуется, если нет особых требований.

Ламинированный HDI второго порядка с компоновкой глухих отверстий, заглубленные отверстия (2–7) слоев над сложенными глухими отверстиями. (8-слойная ламинированная плата HDI второго порядка, структура штабелирования (1+1+4+1+1))

Структура стека HDI-печатных плат этого типа имеет вид (1+1+N+1+1), где N≥2, N – четное число. Такая структура в настоящее время используется в некоторых ламинированных платах второго порядка в промышленности. Внутренняя многослойная плата имеет скрытые отверстия и требует двойной прессовки для завершения сборки. Основная причина заключается в том, что отверстия расположены друг над другом, что заменяет вышеупомянутый пятый пункт конструкции с глухими отверстиями в межслойных переходах.

Основная особенность этой конструкции заключается в том, что глухие отверстия необходимо располагать над скрытыми отверстиями (2–7), что усложняет производство. Расположение скрытых отверстий в слое (2–7) позволяет сократить количество слоев на один, оптимизировать процесс и добиться снижения стоимости.

Ламинированная HDI второго порядка с межслойной конструкцией глухих отверстий (8-слойная ламинированная плата HDI второго порядка, структура штабелирования (1+1+4+1+1))

Структура такого типа HDI-печатной платы имеет вид (1+1+N+1+1), где N≥2, N – четное число. В настоящее время эта структура представляет собой ламинированную плату второго порядка, изготовление которой в промышленных масштабах представляет определенную сложность. В такой конструкции внутренняя многослойная плата имеет скрытые отверстия в (3–6) слоях, и для завершения процесса требуется трёхкратная прессовка. Основная причина заключается в наличии конструкции с глухими межслойными отверстиями, что представляет высокую сложность в производстве.

Производителям HDI-печатных плат, не имеющим определённых технических возможностей, сложно изготавливать такие ламинированные платы второго порядка. Если этот слой с глухими отверстиями (1-3) оптимизировать и разделить на (1-2) и (2-3) глухих отверстия, то этот метод разделения глухих отверстий не будет методом стекирования, упомянутым в пунктах 4 и 6 выше. Вместо этого он будет представлять собой метод ступенчатого разделения глухих отверстий, что значительно снизит стоимость производства и оптимизирует производственный процесс.

Оптимизация других структур штабелирования плат HDI

Аналогичные принципы оптимизации можно применить к структурам ламинирования третьего порядка и печатных плат с более высокой плотностью компонентов (HDI), чтобы избежать ненужных циклов ламинирования. Смещение переходных отверстий для устранения стековых переходов сокращает количество этапов изготовления и повышает выход годных изделий в процессе производства печатных плат с высокой плотностью компонентов (HDI).

Важно отметить, что, несмотря на многочисленные преимущества, стеки HDI-печатных плат, для них также требуются специальные рекомендации по проектированию HDI-печатных плат и опыт их производства. Чтобы в полной мере использовать преимущества технологии HDI, разработчикам необходимо тщательно учитывать такие факторы, как целостность сигнала, управление температурой и технологичность.

Кроме того, тесное сотрудничество с опытными производителями печатных плат и надежными компаниями по изготовлению печатных плат высокого качества имеет важное значение для обеспечения успешного производства печатных плат высокого качества.

Общий ИЧР выглядит следующим образом

Понимание различных структур стеков HDI-печатных плат предоставляет разработчикам большую гибкость в распределении слоёв, вариантах маршрутизации и размещении компонентов. Это позволяет эффективно использовать доступное пространство и оптимизировать компоновку печатной платы.

Почему стоит выбрать Highleap Electronic для производства печатных плат HDI

Компания Highleap Electronic является лучшим выбором для производства HDI-печатных плат благодаря своим передовым производственным возможностям и обширному опыту в области технологий высокоплотных межсоединений. Наши современные производственные мощности оснащены новейшим оборудованием для прецизионного лазерного сверления, плазменного травления и передовыми фоточувствительными технологиями, что гарантирует соответствие каждой HDI-печатной платы высочайшим стандартам качества и производительности.

В нашей команде работают высококвалифицированные инженеры, специализирующиеся на оптимизации многослойных конструкций для повышения целостности сигнала, качества подачи питания и теплоотвода, что гарантирует надежность и эффективность ваших печатных плат HDI .

Кроме того, Highleap Electronic стремится предоставлять клиентам исключительное обслуживание и поддержку на протяжении всего производственного процесса. От первоначальных консультаций по проектированию до поставки готовой продукции мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы понять их особые требования и предложить индивидуальные решения, отвечающие их уникальным потребностям.

Наша приверженность постоянному совершенствованию и инновациям гарантирует, что мы всегда опережаем отраслевые тенденции и технологические достижения, предлагая вам передовые решения для печатных плат HDI , которые обеспечат уверенное и успешное продвижение ваших проектов.

Часто задаваемые вопросы о HDI PCB Stackup Professional

1. Каковы основные соображения по оптимизации целостности сигнала в стеках HDI PCB?

Для оптимизации целостности сигнала в стеках HDI-печатных плат проектировщикам необходимо сосредоточиться на минимизации перекрёстных помех, управлении импедансом печатных проводников и обеспечении правильной маршрутизации сигнала. Использование маршрутизации с контролируемым импедансом, маршрутизации дифференциальных пар и исключение ненужных переходных отверстий может значительно улучшить качество сигнала.

2. Как выбор материалов влияет на характеристики печатных плат HDI?

Выбор материалов для печатных плат HDI, включая тип диэлектрика и медной фольги, напрямую влияет на электрические характеристики платы, терморегулирование и механическую стабильность. Высококачественные диэлектрические материалы с низкими потерями могут повысить скорость сигнала и снизить потери мощности, а медь с высокой проводимостью обеспечивает эффективную подачу энергии.

3. Каковы преимущества использования микроотверстий в конструкциях печатных плат HDI?

Микроотверстия в конструкциях печатных плат HDI позволяют повысить плотность компонентов и улучшить электрические характеристики за счет сокращения путей прохождения сигнала и снижения паразитной индуктивности. Они также облегчают многоуровневые соединения, повышая общую надежность платы и целостность сигнала.

4. Как дизайнеры могут эффективно решать проблемы с температурой в печатных платах HDI?

Эффективного управления температурным режимом в печатных платах HDI можно добиться за счет использования тепловых переходов, радиаторов и правильной конструкции слоев. Включение материалов с высокой теплопроводностью и обеспечение достаточного потока воздуха в конечном продукте также может помочь рассеивать тепло и поддерживать оптимальные рабочие температуры.

5. Каковы общие проблемы при производстве печатных плат HDI и как их можно решить?

Общие проблемы при производстве печатных плат HDI включают обеспечение точного сверления микроотверстий, поддержание выравнивания слоев и достижение стабильного качества ламинирования. Эти проблемы можно решить, используя передовые методы лазерного сверления, строгие меры контроля качества и работая с опытными производителями печатных плат, специализирующимися на технологии HDI.