2+N+2 PCB-Aufbau für HDI-Platinen

Wie bei jeder anderen fortschrittlichen PCB kommt der Erfolg im HDI-Design durch das Entwerfen des richtigen Stackups. Dies ist sicherlich im Hinblick auf Signal- und Leistungsintegrität wahr, es spielt aber auch für die Herstellung eine Rolle; das HDI-PCB-Stackup, das Sie verwenden, muss sich an einen Satz standardisierter Verarbeitungsschritte halten, die erforderlich sind, um das Board aufzubauen. Gemäß den IPC-2226 HDI-PCB-Standards gibt es mehrere Arten von standardisierten HDI-PCB-Stackups, die

Ein häufig verwendetes HDI-Stackup, das das Routing in Bauteile mit moderater Pinanzahl und hoher Dichte, wie hochdichte BGA-Komponenten, unterstützt, ist das 2+N+2 PCB-Lagen-Stackup für HDI-Boards. Dieses Stackup verwendet sequentielle Laminierung mit mehreren HDI-Schichten und einer konventionellen Innenlage, um den Lagenstapel aufzubauen. Wir werden dieses Stackup in diesem Artikel näher betrachten, sowie wie es mit anderen fortschrittlichen Stackups verwendet in HDI-PCBs zusammenhängt.

Über das 2+N+2 PCB-Stackup für HDI

Die Struktur eines 2+N+2 PCB-Lagenstapels ist in den IPC-2226 Standards definiert (bekannt als Typ III); diese Struktur wird unten gezeigt. Dieses Diagramm ist eine explodierte Ansicht des Lagenstapels, um die Anzahl der sequenziellen Laminierungen in den oberen/unteren Teilen des Stapels sowie den Aufbauprozess für diesen PCB-Stapel zu zeigen. Die oberen Schichten sind die HDI-Routing-Schichten, bei denen Mikrovias auf dünnen Dielektrika verwendet werden, um Zugang zu den inneren Schichten im Stapel zu erhalten. Die „2“ in 2+N+2 bezieht sich auf die Tatsache, dass zwei sequenzielle Laminierungsschritte im PCB-Stapel benötigt werden, damit die zwei oberen HDI-Schichten auf den inneren Schichtabschnitt gestapelt werden können.

i+N+i PCB-Stapel

Allgemeiner ausgedrückt, ist diese Struktur als ein i+N+i Stackup bekannt, bei dem die äußeren Abschnitte aus i sequenziell laminierten Schichten bestehen, die mit Mikrovias verbunden sind. Der innere Teil des Schichtstapels ist an den oberen und unteren Enden mit einem vergrabenen Via mit den äußeren Abschnitten verbunden, und der vergrabene Via-Teil (auch Kern-Via genannt) verbindet sich auch mit den anderen inneren Schichten. Theoretisch könnten Sie eine beliebige Anzahl von sequenziell laminierten Schichten auf der Außenseite des Stackups verwenden, solange dies von Ihrem Fertigungshaus hergestellt werden kann. Zum Beispiel sind 3+N+3 und 4+N+4 Schichtstapel auch gängige Optionen, die von HDI-PCB-Fertigungshäusern angeboten werden.

Technisch gibt es auch kein Limit für N in der Theorie, obwohl dies praktisch je nach Dicke der Außenschichten und der Gesamtschichtanzahl begrenzt sein wird. Die Zuverlässigkeitsprobleme (die weiter unten noch besprochen werden) bei Mikrovia-Stapeln treten in dieser inneren Schicht nicht auf, da ein mechanisch gebohrtes Durchgangsloch verwendet wird, um die inneren Schichten vor der Laminierung mit den äußeren Schichten zu verbinden. Dies bildet ein vergrabenes Via, sobald der gesamte Stackup aufgebaut ist. Sobald der Stackup aufgebaut ist, können auch Durchgangslöcher in den fertigen Schichtstapel zwischen allen Schichten mit Standardbohr- und Plattierungsprozessen platziert werden.

Sequenzielle Laminierung (oder Aufbau)

Das Standardverfahren zum Erstellen des Stackups für eine HDI-PCB ist die sequenzielle Laminierung. Effektiv wird der Stackup gefertigt, indem jede Schicht einzeln geformt wird, und dann wird der gesamte 2+N+2-Stackup mit einem abschließenden Laminierungsschritt gebildet. Die am häufigsten verwendeten Materialtypen bei der sequenziellen Laminierung für HDI-Stackups sind mit Harz beschichtetes Kupfer (RCC), speziell metallisiertes Polyimid, reines Polyimid und gegossenes Polyimid. Auch PTFE- und FR4-Laminate werden in HDI-Schichtstackups verwendet.

Einige Fertigungsbetriebe werden Ihnen sagen, dass Sie in einem mit sequenzieller Laminierung erstellten Stackup keine gestapelten Vias verwenden können, aber ich denke, hier gibt es einige Verwirrung. Die 2+N+2-Struktur kann gestapelte Vias unterstützen, einschließlich des Kernvias, der möglicherweise in eine der sequenziell laminierten Schichten reicht. Ich denke, die Verwirrung entsteht bei der Implementierung eines gestapelten Vias, um zwei Schichten zu überspannen, wie im Typ I HDI-Stackup definiert (siehe unten). Stattdessen würden wir Skip-Vias verwenden, um von der Oberflächenschicht in eine innere Schicht zu routen, und dieses Schichtpaar würde auf die Kernviaschicht laminiert.

• Erfahren Sie mehr über den HDI-Fertigungsprozess in diesem Artikel.

Andere standardisierte HDI-Stackups

Der 2+N+2 Stackup ist wahrscheinlich der beliebteste HDI-Stackup, der hochpolige BGAs unterstützt, aber es gibt auch andere Stackups, die in den IPC-2226 Standards definiert sind. Diese werden als Typ I bis Typ VI bezeichnet, mit zunehmend steigender Komplexität. Diese Arten von Stackups werden unten gezeigt:

Über-Kern (Typ IV) beinhaltet das Aufbringen von Dielektrikum über eine interne Kernschicht und ist bei HDI-Stackups weniger verbreitet. Der komplexeste ist Typ V/VI, besser bekannt als Every Layer Interconnect (ELIC), bei dem gestapelte/versetzte Mikrovias im gesamten Stackup platziert werden.

• Erfahren Sie mehr über ELIC in diesem Artikel.

Unter diesen sind Typ I bis Typ III (2+N+2) am häufigsten. Beachten Sie jedoch, dass einige Hersteller empfehlen, 2+N+2 oder 3+N+3 Stackups aufgrund von Fähigkeits- oder Ausbeuteproblemen nicht zu überschreiten. Sie werden Ihnen stattdessen raten, sich auf eine Fanout-Strategie zu konzentrieren, um alle benötigten Leiterbahnen in jede Schicht zu integrieren und hochpolige BGAs zu erreichen. Ich würde dem zustimmen, aber wenn ein 4+N+4 Stackup benötigt würde, würde ich nach einer Fertigungsstätte suchen, die einfach ELIC unterstützt.

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