Projektowanie układu warstw PCB 2+N+2 dla płyt HDI

Tak jak w przypadku każdej zaawansowanej PCB, sukces w projektowaniu HDI wynika z zaprojektowania odpowiedniego układu warstw. Jest to prawda nie tylko w kontekście integralności sygnału i zasilania, ale ma to również znaczenie dla produkcji; stosowany układ warstw PCB HDI musi być zgodny z zestawem standardowych etapów przetwarzania wymaganych do zbudowania płyty. Zgodnie z normami IPC-2226 dla PCB HDI, istnieje kilka typów standaryzowanych układów warstw PCB HDI, które

Jednym z powszechnie stosowanych układów warstw HDI, używanych do obsługi trasowania do komponentów BGA o umiarkowanej liczbie pinów i wysokiej gęstości, jest układ warstw PCB 2+N+2 dla płyt HDI. Ten układ wykorzystuje sekwencyjną laminację z wieloma warstwami HDI i konwencjonalną warstwą wewnętrzną do budowy stosu warstw. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu układowi, jak również temu, jak jest on związany z innymi zaawansowanymi układami stosowanymi w PCB HDI.

O układzie warstw 2+N+2 PCB dla HDI

Struktura warstwowa PCB 2+N+2 jest zdefiniowana w standardach IPC-2226 (znanych jako Typ III); struktura ta jest pokazana poniżej. Diagram ten jest rozwinięciem widoku warstw, aby pokazać liczbę sekwencyjnych laminacji w górnej/dolnej części układu warstw, jak również proces budowy tego układu PCB. Górne warstwy to warstwy trasowania HDI, gdzie mikropoprowadzenia są używane na cienkich dielektrykach do dostępu do wewnętrznych warstw w układzie. „2” w 2+N+2 odnosi się do faktu, że w układzie PCB potrzebne są dwa sekwencyjne kroki laminacji, aby dwie górne warstwy HDI mogły być umieszczone na wewnętrznej sekcji warstw.

i+N+i Układy warstw PCB

Bardziej ogólnie, ta struktura jest znana jako układ i+N+i, gdzie zewnętrzne sekcje składają się z i sekwencyjnie laminowanych warstw połączonych mikroprzewiązaniami. Wewnętrzna część układu warstw jest połączona z zewnętrznymi sekcjami na górnych i dolnych końcach za pomocą przewiązania zakopanego, a zakopana część przewiązania (nazywana przewiązaniem rdzeniowym) łączy się również z innymi wewnętrznymi warstwami. Można by teoretycznie użyć dowolnej liczby sekwencyjnie laminowanych warstw na zewnątrz układu, o ile może to być wyprodukowane przez twoją fabrykę. Na przykład, układy warstw 3+N+3 i 4+N+4 są również powszechnymi opcjami oferowanymi przez fabryki produkujące płytki PCB HDI.

Technicznie nie ma również limitu dla N w teorii, chociaż praktycznie będzie to ograniczone w zależności od grubości zewnętrznych warstw i całkowitej liczby warstw. Problemy z niezawodnością (które zostaną omówione poniżej) znalezione w stosach mikroprzewiązań nie występują w tej wewnętrznej warstwie, ponieważ do połączenia wewnętrznych warstw przed laminacją z warstwami zewnętrznymi używany jest mechanicznie wiercony otwór przelotowy. Tworzy to przewiązanie zakopane, gdy cały układ warstw jest zbudowany. Po zbudowaniu układu, otwory przelotowe mogą być również umieszczone w gotowym układzie warstw przechodzącym przez wszystkie warstwy, używając standardowych procesów wiercenia i platerowania.

Sekwencyjna laminacja (lub budowa)

Standardowym procesem stosowanym do budowy stosu warstw dla PCB HDI jest sekwencyjna laminacja. Efektywnie, stos warstw jest produkowany przez formowanie każdej warstwy indywidualnie, a następnie cały stos 2+N+2 jest formowany za pomocą końcowego etapu laminacji. Najczęściej używanymi typami materiałów w sekwencyjnej laminacji dla stosów HDI są miedź pokryta żywicą (RCC), specjalnie metalizowany poliimid, czysty poliimid i poliimid odlewany. Laminaty PTFE i FR4 są również używane w stosach warstw HDI.

Niektóre zakłady produkcyjne mogą powiedzieć, że nie można używać via stosowanych w stosie utworzonym za pomocą sekwencyjnej laminacji, ale myślę, że istnieje pewne zamieszanie w tej kwestii. Struktura 2+N+2 może wspierać via stosowane, włącznie z rdzeniem via, który może sięgać do jednej z warstw laminowanych sekwencyjnie. Myślę, że zamieszanie wynika z implementacji via stosowanych do pokrycia dwóch warstw, jak określono w stosie HDI typu I (patrz poniżej). Zamiast tego, użylibyśmy via pomijających do trasowania z warstwy powierzchniowej do warstwy wewnętrznej, a ta para warstw byłaby laminowana na warstwę rdzenia via.

• Dowiedz się więcej o procesie produkcji HDI w tym artykule.

Inne standardowe stosy HDI

Układ 2+N+2 jest prawdopodobnie najpopularniejszym układem HDI wspierającym BGA o wysokiej liczbie pinów, ale istnieją również inne układy zdefiniowane w standardach IPC-2226. Są one oznaczone jako Typ I do Typu VI, z progresywnie rosnącą złożonością. Poniżej przedstawiono te typy układów:

Układ nadrdzeniowy (Typ IV) polega na nanoszeniu dielektryka na wewnętrzną warstwę rdzenia i jest mniej powszechny wśród układów HDI. Najbardziej złożonym jest Typ V/VI, lepiej znany jako połączenie każdej warstwy (ELIC), gdzie mikropoprzeziaszki ułożone są w stos lub przesunięte są rozmieszczone na całej wysokości układu.

• Dowiedz się więcej o ELIC w tym artykule.

Wśród nich, Typ I do Typu III (2+N+2) są najbardziej powszechne. Należy jednak zauważyć, że niektórzy producenci mogą zalecać unikanie przekraczania układów 2+N+2 lub 3+N+3 z powodu możliwości lub problemów z wydajnością. Powiedzą ci, aby zamiast tego skupić się na strategii rozwijania ścieżek, aby zmieścić wszystkie potrzebne ścieżki na każdej warstwie i dotknąć BGA o wysokiej liczbie pinów. Zgadzam się z tym, ale gdyby był potrzebny układ 4+N+4, szukałbym zakładu produkcyjnego, który po prostu wspiera ELIC.

Gdy będziesz gotowy do zaprogramowania swojego układu 2+N+2 w narzędziach ECAD, użyj Menadżera Stosu Warstw w Altium Designer®, aby zdefiniować swój układ HDI i utworzyć zasady trasowania. Ty i Twój zespół będziecie mogli pozostać produktywni i efektywnie współpracować nad zaawansowanymi projektami elektroniki za pomocą platformy Altium 365™. Wszystko, czego potrzebujesz do projektowania i produkcji zaawansowanej elektroniki, można znaleźć w jednym pakiecie oprogramowania.

Dopiero zaczęliśmy odkrywać, co jest możliwe do zrobienia z Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.