Dominando las Vías Ciegas y Enterradas

La próxima vez que decidas usar un paquete BGA en tu PCB, podría requerir vías ciegas y enterradas. Un diseñador nuevo puede encontrar el uso de vías ciegas y enterradas complejo, pero nunca temas un poco de complejidad. Hemos compilado recursos esenciales que necesitarás para usar vías ciegas y enterradas exitosamente en un PCB HDI.

Las vías ciegas y enterradas no son una tecnología nueva; han existido desde la aparición de los sustratos de circuitos integrados utilizados en muchos paquetes de semiconductores. Las vías ciegas/enterradas sí requieren seguir algunas reglas de diseño importantes relacionadas con la fiabilidad de la estructura. Los recursos compilados a continuación abordarán estos aspectos de fabricación de las vías ciegas y enterradas para que los diseñadores puedan tener éxito.

Comenzando con Vías Ciegas y Enterradas

Las vías ciegas y las vías enterradas son dos de los interconexiones estándar utilizadas en PCBs HDI para el enrutamiento vertical. Las vías pasantes y las vías saltadas también se utilizan, dependiendo del apilado y del proceso de fabricación para un PCB HDI. Esta selección y disposición de vías en un PCB HDI lleva a las construcciones de apilado estándar mostradas a continuación.

Desde aquí, ya puedes ver las asignaciones de capas en los apilados de PCB HDI que involucran vías ciegas, enterradas, núcleo, pasantes y, en algunos casos, vías saltadas.

Adapta el Apilado HDI a un Paquete BGA

Las vías ciegas y enterradas se seleccionan normalmente en función de la necesidad de enrutar hacia/desde un paquete en particular, normalmente un BGA. Se eligen cuando las vías pasantes perforadas mecánicamente requerirían diámetros excesivamente grandes y no cabrían debajo de un paquete BGA sin violar las separaciones de cobre a cobre.

Por ejemplo, en la huella BGA STM32 presentada en el video a continuación, tienes la opción de usar vías pasantes o vías ciegas y enterradas para el enrutamiento de expansión. Si se utilizan vías ciegas y enterradas, el conteo de capas puede mantenerse más bajo, y esto puede facilitar el cumplimiento de las tolerancias de grabado. Sin embargo, si las tolerancias de grabado lo permiten, podrías usar vías pasantes más grandes cuando el apilado ya tiene un alto número de capas.

Dimensionando Tus Vías Ciegas y Enterradas

Una vez que determines que las vías ciegas y enterradas son la mejor opción para el enrutamiento de expansión y hayas determinado el apilado apropiado, necesitarás dimensionar el diámetro del agujero y el tamaño del pad para las vías ciegas y enterradas.

Los tamaños de orificio y pad utilizados para vías ciegas y enterradas se seleccionan en función del grosor de la capa dieléctrica. El objetivo es mantener una pequeña relación de aspecto (relación entre el diámetro del orificio y el grosor). También necesitarás seleccionar el diámetro del orificio basado en el proceso utilizado para colocar las vías en la placa de circuito:

• La perforación mecánica se puede utilizar hasta 6 mils y se puede usar para cualquier dieléctrico de PCB.
• La perforación láser se puede utilizar por debajo de 6 mils y solo se puede usar en dieléctricos específicos.

Idealmente, mantén la relación de aspecto por debajo de 2 para vías ciegas y enterradas individuales, y idealmente mantén la relación de aspecto en 1 o menos si vas a apilar vías ciegas y enterradas hasta conteos de capas altos (3 o más capas). A menos que estés construyendo un diseño exótico, es posible que se requiera escalonar tus vías ciegas y enterradas en algún momento. Asegúrate de verificar el apilamiento y las asignaciones de vía con tu casa de fabricación HDI para asegurar que la placa se pueda producir con éxito.

¿Qué dieléctrico se debe utilizar?

Cuando se requieren microvías perforadas por láser en su diseño, entonces serán necesarios prepregs perforables por láser para las capas de construcción externa del apilado HDI. Los prepregs perforables por láser vienen en muchas variedades y formulaciones de resina, y están construidos con muchos estilos posibles de tejido de vidrio. Estos tipos de materiales son discutidos por Happy Holden en este artículo vinculado.

El artículo que he vinculado arriba contiene la siguiente imagen preparada por Happy. Esta imagen muestra los posibles estilos de tejido de vidrio utilizados en prepregs estándar y prepregs perforables por láser utilizados para apilados de capas HDI.

Basándose en estos materiales disponibles y el tamaño de vía que está apuntando para el enrutamiento de fanout, entonces puede encontrar un material dieléctrico comercialmente disponible para las capas de construcción HDI que tenga un valor de espesor aceptable. El espesor puede ser elegido basado en el rango de relación de aspecto que desea alcanzar para sus vías ciegas y enterradas. Eso esencialmente completa su apilado de capas para un PCB HDI, y el único paso restante será diseñar líneas de transmisión para cualquier interfaz de alta velocidad.

Resumen

Las vías ciegas y enterradas son un gran facilitador de muchos productos avanzados, pero la selección de vías ciegas y enterradas gira en torno a otras decisiones de ingeniería importantes. Aspectos como el pitch de bola o pad en paquetes de componentes y el conteo total de capas necesario en el diseño son algunos de los factores que impulsarán el dimensionamiento de las vías ciegas y enterradas. Si se necesitan vías ciegas y enterradas, puedes considerar el siguiente proceso para dimensionarlas y emparejarlas con un grosor de capa:

1. Estima el conteo de capas basado en el número de pines en BGAs o conectores de alta densidad.
2. Selecciona un apilado HDI estándar y los grosores de capa.
3. Basado en el pitch de pad o bola más denso, determina el tamaño de pad y agujero necesario para las vías ciegas y enterradas.
4. Basado en el diámetro del agujero, determina si se necesita perforación láser y selecciona un material compatible que alcance el objetivo de grosor.

Esto completa el proceso para alinear los tamaños de tus vías ciegas y enterradas con los materiales en tu apilado mientras aseguras la fiabilidad.

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