Beherrschung von Blind- und Buried-Vias

Das nächste Mal, wenn Sie sich entscheiden, ein BGA-Paket in Ihrer PCB zu verwenden, könnte dies blinde und vergrabene Vias erfordern. Ein neuer Designer mag die Verwendung von blinden und vergrabenen Vias als komplex empfinden, aber scheuen Sie sich nicht vor ein wenig Komplexität. Wir haben wesentliche Ressourcen zusammengestellt, die Sie benötigen, um blinde und vergrabene Vias erfolgreich in einer HDI-PCB zu verwenden.

Blinde und vergrabene Vias sind keine neue Technologie; sie existieren bereits seit der Einführung von integrierten Schaltungs-Substraten, die in vielen Halbleiterpaketen verwendet werden. Blinde/vergrabene Vias erfordern jedoch die Einhaltung einiger wichtiger Designregeln in Bezug auf die Zuverlässigkeit der Struktur. Die unten zusammengestellten Ressourcen werden diese Fertigungsaspekte von blinden und vergrabenen Vias ansprechen, damit Designer erfolgreich sein können.

Der Einstieg in blinde und vergrabene Vias

Blinde Vias und vergrabene Vias sind zwei der Standardverbindungen, die in HDI-PCBs für die vertikale Verdrahtung verwendet werden. Je nach Stack-Up und Fertigungsprozess für eine HDI-PCB werden auch Durchgangsbohrungen und Skip-Vias verwendet. Diese Auswahl und Anordnung von Vias in einer HDI-PCB führen zu den unten gezeigten Standard-Stack-Up-Konstruktionen.

Von hier aus können Sie bereits die Lagenzuweisungen in HDI-PCB-Stack-Ups sehen, die blinde, vergrabene, Kern-, Durchgangs- und in einigen Fällen Skip-Vias beinhalten.

Passen Sie das HDI-Stack-Up an ein BGA-Paket an

Blind- und Buried-Vias werden normalerweise basierend auf der Notwendigkeit ausgewählt, in ein bestimmtes Paket hinein oder aus diesem heraus zu routen, normalerweise ein BGA. Sie werden ausgewählt, wenn mechanisch gebohrte Durchgangsbohrungen übermäßig große Durchmesser erfordern würden und nicht unter einem BGA-Paket passen würden, ohne Kupfer-zu-Kupfer-Abstände zu verletzen.

Zum Beispiel bietet der im folgenden Video präsentierte STM32-BGA-Footprint die Option, Durchgangsbohrungen oder Blind- und Buried-Vias für das Fanout-Routing zu verwenden. Werden Blind- und Buried-Vias verwendet, kann die Lagenanzahl niedriger gehalten werden, und dies kann die Einhaltung von Ätz-Toleranzen vereinfachen. Wenn jedoch die Ätz-Toleranzen es zulassen, könnten Sie größere Durchgangsbohrungen verwenden, wenn das Stack-Up bereits eine hohe Lagenanzahl aufweist.

Dimensionierung Ihrer Blind- und Buried-Vias

Sobald Sie festgestellt haben, dass Blind- und Buried-Vias die beste Option für das Fanout-Routing sind und Sie das geeignete Stack-Up bestimmt haben, müssen Sie den Lochdurchmesser und die Pad-Größe für die Blind- und Buried-Vias dimensionieren.

Die Loch- und Padgrößen, die für blinde und vergrabene Vias verwendet werden, werden basierend auf der Dicke der dielektrischen Schicht ausgewählt. Das Ziel ist es, ein kleines Aspektverhältnis (Verhältnis von Lochdurchmesser zu Dicke) zu halten. Sie müssen auch den Lochdurchmesser basierend auf dem Verfahren auswählen, das verwendet wird, um die Vias auf der Leiterplatte zu platzieren:

• Mechanisches Bohren kann bis zu 6 mils verwendet werden und kann für jedes PCB-Dielektrikum verwendet werden.
• Laserbohren kann unter 6 mils verwendet werden und kann nur auf spezifischen Dielektrika verwendet werden.

Idealerweise sollte das Aspektverhältnis für einzelne blinde und vergrabene Vias unter 2 gehalten werden, und idealerweise sollte das Aspektverhältnis bei 1 oder weniger liegen, wenn Sie blinde und vergrabene Vias bis zu hohen Lagenzahlen (3 oder mehr Schichten) stapeln. Es sei denn, Sie bauen ein exotisches Design, kann es erforderlich sein, Ihre blinden und vergrabenen Vias irgendwann zu staffeln. Stellen Sie sicher, dass Sie den Stack-up und die Via-Zuweisungen mit Ihrem HDI-Fertigungshaus überprüfen, um sicherzustellen, dass die Platine erfolgreich hergestellt werden kann.

Welches Dielektrikum sollte verwendet werden?

Wenn in Ihrem Design lasergebohrte Mikrovias erforderlich sind, dann werden laserbohrbare Prepregs für die äußeren Aufbauschichten des HDI-Stack-ups benötigt. Laserbohrbare Prepregs gibt es in vielen Varianten und Harzformulierungen, und sie werden mit vielen möglichen Glasgewebestilen hergestellt. Diese Materialtypen werden in diesem verlinkten Artikel von Happy Holden besprochen.

Der oben verlinkte Artikel enthält das folgende von Happy vorbereitete Bild. Dieses Bild zeigt die möglichen Glasgewebestile, die in Standard-Prepregs und laserbohrbaren Prepregs für HDI-Lagen-Stack-ups verwendet werden.

Basierend auf diesen verfügbaren Materialien und der von Ihnen für das Fanout-Routing angestrebten Via-Größe können Sie dann ein kommerziell erhältliches dielektrisches Material für die HDI-Aufbauschichten finden, das einen akzeptablen Dickenwert aufweist. Die Dicke kann basierend auf dem Aspektverhältnisbereich gewählt werden, den Sie für Ihre blinden und begraben Vias erreichen möchten. Das vervollständigt im Wesentlichen Ihren Lagen-Stack-up für eine HDI-PCB, und der einzige verbleibende Schritt wird sein, Übertragungsleitungen für alle Hochgeschwindigkeitsschnittstellen zu entwerfen.

Zusammenfassung

Blind- und Buried-Vias sind ein großer Treiber für viele fortschrittliche Produkte, aber die Auswahl von Blind- und Buried-Vias dreht sich um andere wichtige ingenieurtechnische Entscheidungen. Aspekte wie Ball- oder Pad-Abstand in Komponentenpaketen und die insgesamt benötigte Schichtanzahl im Design sind einige der Faktoren, die die Größe von Blind- und Buried-Vias bestimmen werden. Wenn Blind- und Buried-Vias benötigt werden, können Sie den folgenden Prozess zur Größenbestimmung und zur Abstimmung mit einer Schichtdicke in Betracht ziehen:

1. Schätzen Sie die Schichtanzahl basierend auf Pin-Anzahlen in BGAs oder hochdichten Steckverbindern.
2. Wählen Sie einen standardmäßigen HDI-Stapel und Schichtdicken.
3. Bestimmen Sie basierend auf dem dichtesten Pad- oder Ball-Abstand die benötigte Pad- und Lochgröße für Blind- und Buried-Vias.
4. Bestimmen Sie basierend auf dem Lochdurchmesser, ob Laserbohren benötigt wird, und wählen Sie ein kompatibles Material, das das Dickenziel erreicht.

Dies vervollständigt den Prozess zur Abstimmung Ihrer Blind- und Buried-Via-Größen mit den Materialien in Ihrem Stapel und gewährleistet Zuverlässigkeit.

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