Diseño de apilamiento de PCB 2+N+2 para placas HDI

Como cualquier otra PCB avanzada, el éxito en el diseño HDI proviene de diseñar el apilado correcto. Si bien esto es ciertamente cierto en términos de integridad de señal y potencia, también importa para la fabricación; el apilado de PCB HDI que utilices debe conformarse a un conjunto de pasos de procesamiento estándar requeridos para construir la placa. De acuerdo con los estándares de PCB HDI IPC-2226, hay varios tipos de apilados de PCB HDI estandarizados que

Un apilado HDI común utilizado para soportar el enrutamiento en componentes BGA de alta densidad con un conteo moderado de pines es el apilado de capas de PCB 2+N+2 para placas HDI. Este apilado utiliza laminación secuencial con múltiples capas HDI y una capa interna convencional para construir el apilado de capas. Exploraremos más este apilado en este artículo, así como cómo se relaciona con otros apilados avanzados utilizados en PCBs HDI.

Acerca del Apilado de PCB 2+N+2 para HDI

La estructura de una pila de capas de PCB 2+N+2 está definida en las normas IPC-2226 (conocidas como Tipo III); esta estructura se muestra a continuación. Este diagrama es una vista explotada de la pila de capas para mostrar el número de laminaciones secuenciales en las partes superior/inferior del apilado, así como el proceso de construcción para este apilado de PCB. Las capas superiores son las capas de enrutamiento HDI, donde se utilizan microvías en dieléctricos delgados para acceder a las capas interiores en el apilado. El “2” en 2+N+2 se refiere al hecho de que se necesitan dos pasos de laminación secuenciales en el apilado de PCB para que las dos capas HDI superiores puedan ser apiladas sobre la sección de capa interna.

i+N+i Apilados de PCB

Más generalmente, esta estructura es conocida como un apilado i+N+i, donde las secciones exteriores consisten en i capas laminadas secuencialmente conectadas con microvías. La parte interna del apilado de capas está conectada a las secciones exteriores en los extremos superior e inferior con un vía enterrada, y la porción de la vía enterrada (llamada vía de núcleo) también se conecta a las otras capas internas. Podrías concebiblemente usar cualquier número de capas laminadas secuencialmente en el exterior del apilado siempre y cuando pueda ser producido por tu casa de fabricación. Por ejemplo, los apilados de capas 3+N+3 y 4+N+4 también son opciones comunes proporcionadas por las casas de fabricación de PCB HDI.

Además, técnicamente no hay límite para N en teoría, aunque prácticamente esto estará limitado dependiendo del grosor de la capa exterior y el conteo total de capas. Los problemas de fiabilidad (que se discutirán más adelante) encontrados en los apilados de microvías no están presentes en esta capa interna ya que se utiliza un orificio pasante perforado mecánicamente para conectar las capas internas antes de la laminación con las capas exteriores. Esto forma una vía enterrada una vez que el apilado completo está construido. Una vez que el apilado está construido, los orificios pasantes también pueden ser colocados en el apilado de capas terminado yendo entre todas las capas utilizando procesos estándar de perforación y chapado.

Laminación Secuencial (o Acumulación)

El proceso estándar utilizado para construir el apilado de un PCB HDI es la laminación secuencial. Efectivamente, el apilado se fabrica formando cada capa individualmente, luego el apilado completo de 2+N+2 se forma con un paso final de laminación. Los tipos de material más comunes utilizados en la laminación secuencial para apilados HDI son el cobre recubierto de resina (RCC), específicamente poliimida metalizada, poliimida pura y poliimida fundida. Los laminados de PTFE y FR4 también se utilizan en apilados de capas HDI.

Algunas casas de fabricación te dirán que no puedes usar vías apiladas en un apilado creado con laminación secuencial, pero creo que hay cierta confusión en este punto. La estructura 2+N+2 puede soportar vías apiladas, incluyendo con la vía central posiblemente extendiéndose en una de las capas laminadas secuencialmente. Creo que la confusión viene de implementar una vía apilada para abarcar dos capas como se define en el apilado HDI Tipo I (ver abajo). En cambio, utilizaríamos vías de salto para enrutar desde la capa superficial hacia una capa interna, y este par de capas sería laminado sobre la capa de la vía central.

• Aprende más sobre el proceso de fabricación HDI en este artículo.

Otros Apilados HDI Estandarizados

El apilamiento 2+N+2 es probablemente el más popular en HDI que soporta BGAs de alto conteo de pines, pero hay otros apilamientos que están definidos en las normas IPC-2226. Estos están etiquetados desde el Tipo I hasta el Tipo VI con una complejidad progresivamente creciente. Los tipos de apilamientos se muestran a continuación:

El sobre-núcleo (Tipo IV) implica depositar dieléctrico sobre una capa núcleo interna y es menos común entre los apilamientos HDI. El más complejo es el Tipo V/VI, mejor conocido como interconexión en cada capa (ELIC), donde se colocan microvías apiladas/escaladas a lo largo del apilamiento.

• Aprende más sobre ELIC en este artículo.

Entre estos, los Tipos I a III (2+N+2) son los más comunes. Sin embargo, ten en cuenta que algunos fabricantes te recomendarán evitar exceder los apilamientos 2+N+2 o 3+N+3 ya sea debido a problemas de capacidad o rendimiento. Te dirán que en su lugar te enfoques en una estrategia de fanout para ajustar todas las pistas que necesitas en cada capa y para conectar BGAs de alto conteo de pines. Estoy de acuerdo con esto, pero si se necesitara un apilamiento 4+N+4, buscaría una casa de fabricación que simplemente soporte ELIC.

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