高密度互連印刷電路板PCB設(shè)計(jì):如何進(jìn)行HDI
高密度互連印刷電路板HDI要求的主要原因來(lái)自芯片供應(yīng)商。PCB設(shè)計(jì)原始的球柵陣列封裝支持常規(guī)通孔。針腳逐漸變得更加舒適。1.27毫米的間距變成1毫米,然后從0.8下降到0.65毫米。這是可以選擇鍍通孔(PTH)通孔的最終節(jié)點(diǎn)。
下一步是0.5毫米級(jí)BGA。我們?nèi)匀豢梢栽诤噶蠅|中使用通孔嵌入,但是存在兩個(gè)問題。一種是必須填充和蓋住通孔,以便獲得平坦的表面,該表面不允許回流期間的焊料流走。另一件事是,典型的“ 8/18”通孔的最終孔徑為0.2毫米,捕獲墊為0.45毫米。在0.5毫米間距的設(shè)備上,留有50微米的跡線,在跡線的兩側(cè)都留有氣隙。那只是不切實(shí)際。
微型通孔的PCB設(shè)計(jì)是進(jìn)入HDI池的第一步。主要的好處是微通孔是錯(cuò)誤的!除了其較小的尺寸外,真正的好處是微通孔跨越了一對(duì)層。PCB設(shè)計(jì)時(shí)您可以從第1層“鉆取”到第2層,然后在第2層扇形散開到PTH,以進(jìn)行其余的路由。這是HDI的最簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)可能很明顯,但是我要花一點(diǎn)時(shí)間指出,“鉆孔”是用激光完成的。
實(shí)際上,兩個(gè)激光器比一個(gè)更好。有一個(gè)波長(zhǎng)可以穿透銅,而另一個(gè)波長(zhǎng)可以很好地切入介電材料,但大部分會(huì)反射掉銅。您想用紅外CO2激光穿透金屬,然后切換到摻釹釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)的紫外激光,以穿透絕緣層。一旦碰到內(nèi)部第2層金屬,它就會(huì)停止脈動(dòng),而不會(huì)燃燒穿過(guò)金屬。
PCB設(shè)計(jì)這是關(guān)鍵。即使您要堆疊微導(dǎo)通孔以從第1層到第3層,您仍然希望第2層上的焊盤成為激光器的目標(biāo)。堆疊微孔的成本很小。在 PCB上使用了細(xì)小夾縫的交錯(cuò)微孔方法。這樣做的缺點(diǎn)是,它會(huì)吃掉更多傳統(tǒng)的第2層接地層。實(shí)現(xiàn)制造商的請(qǐng)求需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)您銷售數(shù)百萬(wàn)個(gè)小部件時(shí),便是很重要。請(qǐng)注意,PCB設(shè)計(jì)在HDI板上,接地層的理想位置不一定是第2層。
因此,存在尺寸差異和單層跨度,但是在設(shè)計(jì)帶有微孔的PCB之前還有另一個(gè)因素需要了解。一旦孔燒蝕掉材料,就必須進(jìn)行電鍍。幾乎不可能鍍上一個(gè)狹窄的深孔,因此介電材料必須非常薄才能使用微孔。該比率在0.6到1到1到1的范圍內(nèi)。使成品孔的大小與電介質(zhì)厚度相同將是最前沿,并且對(duì)于大多數(shù)制造廠來(lái)說(shuō)可能是不可能的。您確實(shí)希望材料比孔直徑薄。
解決方案的核心:核心過(guò)孔
這意味著始終需要薄的電介質(zhì)。正如最近某些消費(fèi)產(chǎn)品的價(jià)格上漲一樣,HDI友好材料可能會(huì)存在交貨時(shí)間和價(jià)格壓力。成本和性能之間的平衡是通過(guò)微孔的有限使用實(shí)現(xiàn)的。我會(huì)說(shuō)3-N-3堆疊是最有效的方法。讓我打開3-N-3的包裝。您從一塊N層厚的木板開始。為了討論的目的,我們將其稱為N = 4。三分表示核心周圍添加的層數(shù)。
車間將通過(guò)幾何圖形使用PTH以常規(guī)方式制作4層板。該板將成為成品板的核心。然后,他們?cè)?/span>4層的每一面上再層壓一層。這些層約為50微米厚,以支撐75-100微米的過(guò)孔。他們一遍又一遍地進(jìn)行層壓和激光加工,最終得到三個(gè)激光通孔層,四個(gè)機(jī)械通孔層和另外三個(gè)激光通孔層,總共10層。
除薄的半固化片外,主要的成本動(dòng)因是層壓周期。從兩個(gè),四個(gè),六個(gè)或更多的核心層開始并不是一件大事。這就是為什么通用術(shù)語(yǔ)將所有這些核心堆棧都?xì)w為“ N”層。它將板子再次放入壓機(jī),等待所有板塊在熱和壓力下膠合在一起,從而增加成本。壓力機(jī)通常是工廠中最昂貴的設(shè)備。它們的工作速度不如鉆孔機(jī)或電鍍槽。一家擁有一臺(tái)壓力機(jī)的商店存在瓶頸,因此必須為HDI板定價(jià)。
HDI的略有不同的方法-我最喜歡的疊放
一個(gè)不錯(cuò)的辦法是在外層上使用薄電介質(zhì)來(lái)制造HDI板的核心,并在第二次層壓循環(huán)之前在核心上創(chuàng)建微孔。這稱為2-N-2加堆疊。與3-N-3版本相比,它需要更少的印刷機(jī)行程。不利的是,芯孔向著堆疊的頂部和底部進(jìn)一步延伸了一層。芯孔突出的層通常是接地層的良好層。
PCB設(shè)計(jì)從布線角度來(lái)看,具有跨度為1-2、2-3、3-4、4-7、7-8、8-9和9-10的通孔可以解決大多數(shù)令人煩惱的扇出問題。許多電路板可以用更少的技術(shù)來(lái)完成,有些電路板可能一直需要微孔。到那時(shí),該電路板的兩側(cè)都裝有元件,并且可能具有帶有一千個(gè)或更多引腳的細(xì)間距BGA器件。當(dāng)您完成其中一種類型的木板時(shí),成就感就會(huì)像潮水一樣沖刷您和您的腕管。
豐樂壹博專業(yè)PCB設(shè)計(jì)、PCB Layout、PCBA一站式生產(chǎn)。
下一步是0.5毫米級(jí)BGA。我們?nèi)匀豢梢栽诤噶蠅|中使用通孔嵌入,但是存在兩個(gè)問題。一種是必須填充和蓋住通孔,以便獲得平坦的表面,該表面不允許回流期間的焊料流走。另一件事是,典型的“ 8/18”通孔的最終孔徑為0.2毫米,捕獲墊為0.45毫米。在0.5毫米間距的設(shè)備上,留有50微米的跡線,在跡線的兩側(cè)都留有氣隙。那只是不切實(shí)際。
微型通孔的PCB設(shè)計(jì)是進(jìn)入HDI池的第一步。主要的好處是微通孔是錯(cuò)誤的!除了其較小的尺寸外,真正的好處是微通孔跨越了一對(duì)層。PCB設(shè)計(jì)時(shí)您可以從第1層“鉆取”到第2層,然后在第2層扇形散開到PTH,以進(jìn)行其余的路由。這是HDI的最簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)可能很明顯,但是我要花一點(diǎn)時(shí)間指出,“鉆孔”是用激光完成的。
實(shí)際上,兩個(gè)激光器比一個(gè)更好。有一個(gè)波長(zhǎng)可以穿透銅,而另一個(gè)波長(zhǎng)可以很好地切入介電材料,但大部分會(huì)反射掉銅。您想用紅外CO2激光穿透金屬,然后切換到摻釹釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)的紫外激光,以穿透絕緣層。一旦碰到內(nèi)部第2層金屬,它就會(huì)停止脈動(dòng),而不會(huì)燃燒穿過(guò)金屬。
PCB設(shè)計(jì)這是關(guān)鍵。即使您要堆疊微導(dǎo)通孔以從第1層到第3層,您仍然希望第2層上的焊盤成為激光器的目標(biāo)。堆疊微孔的成本很小。在 PCB上使用了細(xì)小夾縫的交錯(cuò)微孔方法。這樣做的缺點(diǎn)是,它會(huì)吃掉更多傳統(tǒng)的第2層接地層。實(shí)現(xiàn)制造商的請(qǐng)求需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)您銷售數(shù)百萬(wàn)個(gè)小部件時(shí),便是很重要。請(qǐng)注意,PCB設(shè)計(jì)在HDI板上,接地層的理想位置不一定是第2層。
因此,存在尺寸差異和單層跨度,但是在設(shè)計(jì)帶有微孔的PCB之前還有另一個(gè)因素需要了解。一旦孔燒蝕掉材料,就必須進(jìn)行電鍍。幾乎不可能鍍上一個(gè)狹窄的深孔,因此介電材料必須非常薄才能使用微孔。該比率在0.6到1到1到1的范圍內(nèi)。使成品孔的大小與電介質(zhì)厚度相同將是最前沿,并且對(duì)于大多數(shù)制造廠來(lái)說(shuō)可能是不可能的。您確實(shí)希望材料比孔直徑薄。
解決方案的核心:核心過(guò)孔
這意味著始終需要薄的電介質(zhì)。正如最近某些消費(fèi)產(chǎn)品的價(jià)格上漲一樣,HDI友好材料可能會(huì)存在交貨時(shí)間和價(jià)格壓力。成本和性能之間的平衡是通過(guò)微孔的有限使用實(shí)現(xiàn)的。我會(huì)說(shuō)3-N-3堆疊是最有效的方法。讓我打開3-N-3的包裝。您從一塊N層厚的木板開始。為了討論的目的,我們將其稱為N = 4。三分表示核心周圍添加的層數(shù)。
車間將通過(guò)幾何圖形使用PTH以常規(guī)方式制作4層板。該板將成為成品板的核心。然后,他們?cè)?/span>4層的每一面上再層壓一層。這些層約為50微米厚,以支撐75-100微米的過(guò)孔。他們一遍又一遍地進(jìn)行層壓和激光加工,最終得到三個(gè)激光通孔層,四個(gè)機(jī)械通孔層和另外三個(gè)激光通孔層,總共10層。
除薄的半固化片外,主要的成本動(dòng)因是層壓周期。從兩個(gè),四個(gè),六個(gè)或更多的核心層開始并不是一件大事。這就是為什么通用術(shù)語(yǔ)將所有這些核心堆棧都?xì)w為“ N”層。它將板子再次放入壓機(jī),等待所有板塊在熱和壓力下膠合在一起,從而增加成本。壓力機(jī)通常是工廠中最昂貴的設(shè)備。它們的工作速度不如鉆孔機(jī)或電鍍槽。一家擁有一臺(tái)壓力機(jī)的商店存在瓶頸,因此必須為HDI板定價(jià)。
HDI的略有不同的方法-我最喜歡的疊放
一個(gè)不錯(cuò)的辦法是在外層上使用薄電介質(zhì)來(lái)制造HDI板的核心,并在第二次層壓循環(huán)之前在核心上創(chuàng)建微孔。這稱為2-N-2加堆疊。與3-N-3版本相比,它需要更少的印刷機(jī)行程。不利的是,芯孔向著堆疊的頂部和底部進(jìn)一步延伸了一層。芯孔突出的層通常是接地層的良好層。
PCB設(shè)計(jì)從布線角度來(lái)看,具有跨度為1-2、2-3、3-4、4-7、7-8、8-9和9-10的通孔可以解決大多數(shù)令人煩惱的扇出問題。許多電路板可以用更少的技術(shù)來(lái)完成,有些電路板可能一直需要微孔。到那時(shí),該電路板的兩側(cè)都裝有元件,并且可能具有帶有一千個(gè)或更多引腳的細(xì)間距BGA器件。當(dāng)您完成其中一種類型的木板時(shí),成就感就會(huì)像潮水一樣沖刷您和您的腕管。
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