Opanowanie techniki ślepych i zakopanych przelotek

Kiedy następnym razem zdecydujesz się użyć obudowy BGA na swojej płytce PCB, może to wymagać zastosowania ślepych i zakopanych przelotek. Nowy projektant może uznać użycie ślepych i zakopanych przelotek za skomplikowane, ale nie należy bać się trochę skomplikowania. Zebraliśmy niezbędne zasoby, których będziesz potrzebować, aby z powodzeniem używać ślepych i zakopanych przelotek w PCB HDI.

Ślepe i zakopane przelotki to nie nowa technologia; są obecne od czasu pojawienia się substratów obwodów zintegrowanych używanych w wielu obudowach półprzewodników. Użycie ślepych/zakopanych przelotek wymaga jednak przestrzegania pewnych ważnych zasad projektowania związanych z niezawodnością struktury. Poniżej zebrane zasoby adresują te aspekty produkcyjne ślepych i zakopanych przelotek, aby projektanci mogli odnieść sukces.

Rozpoczynając z ślepymi i zakopanymi przelotkami

Ślepe przelotki i zakopane przelotki to dwa standardowe połączenia używane w PCB HDI do pionowego trasowania. W zależności od układu warstw i procesu fabrykacji PCB HDI, używane są również przelotki przez wszystkie warstwy i przelotki omijające. Wybór i rozmieszczenie przelotek w PCB HDI prowadzi do standardowych konstrukcji układu warstw pokazanych poniżej.

Stąd już widać przydział warstw w układach warstw PCB HDI, obejmujących ślepe, zakopane, rdzeniowe, przez wszystkie warstwy, a w niektórych przypadkach, przelotki omijające.

Dopasuj układ HDI do obudowy BGA

Ślepe i zakopane przelotki są zwykle wybierane na podstawie potrzeby prowadzenia ścieżek do/ze specyficznego układu, zazwyczaj BGA. Są wybierane, gdy mechanicznie wiercone przelotki przez całą płytę wymagałyby zbyt dużych średnic i nie zmieściłyby się pod obudową BGA bez naruszania odległości między miedzianymi elementami.

Na przykład, w przedstawionym poniżej wideo odcisku BGA STM32, masz możliwość użycia przelotek przez całą płytę lub ślepych i zakopanych przelotek do rozprowadzania połączeń. Jeśli użyte zostaną ślepe i zakopane przelotki, liczba warstw może zostać ograniczona, co może ułatwić zachowanie tolerancji trawienia. Jednakże, jeśli tolerancje trawienia na to pozwalają, możesz użyć większych przelotek przez całą płytę, gdy układ już ma dużą liczbę warstw.

Wymiary Twoich Ślepych i Zakopanych Przelotek

Po ustaleniu, że ślepe i zakopane przelotki są najlepszą opcją dla rozprowadzania połączeń i po określeniu odpowiedniego układu warstw, będziesz musiał dobrać średnicę otworu i rozmiar pady dla ślepych i zakopanych przelotek.

Rozmiary otworów i padów używane dla ślepych i zakopanych przelotek są dobierane na podstawie grubości warstwy dielektrycznej. Celem jest utrzymanie małego stosunku wymiarowego (stosunku średnicy otworu do grubości). Będziesz musiał również wybrać średnicę otworu na podstawie procesu używanego do umieszczania przelotek na płytce drukowanej:

• Wiercenie mechaniczne może być stosowane do 6 mils i może być używane dla dowolnego dielektryka PCB.
• Wiercenie laserowe może być stosowane poniżej 6 mils i może być używane tylko dla określonych dielektryków.

Idealnie, utrzymaj stosunek wymiarowy poniżej 2 dla indywidualnych ślepych i zakopanych przelotek, i idealnie utrzymaj stosunek wymiarowy na poziomie 1 lub mniejszym, jeśli będziesz układać ślepe i zakopane przelotki do wysokich liczb warstw (3 lub więcej warstw). Chyba że budujesz egzotyczny projekt, możesz być zobowiązany do przesunięcia twoich ślepych i zakopanych przelotek w pewnym momencie. Upewnij się, że sprawdziłeś układ warstw i przydział przelotek z twoją fabryką HDI, aby zapewnić, że płyta może być wyprodukowana pomyślnie.

Jaki dielektryk powinien być użyty?

Gdy w twoim projekcie wymagane są mikroprzewierty wykonane laserem, wówczas potrzebne będą laserowo-przewiercalne prepregi dla zewnętrznych warstw budowy stosu HDI. Prepregi laserowo-przewiercalne występują w wielu odmianach i formułach żywicznych, są także budowane z wieloma możliwymi stylami tkaniny szklanej. Te typy materiałów są omówione przez Happy'ego Holdena w powiązanym artykule.

Artykuł, do którego powyżej zamieściłem link, zawiera następujący obraz przygotowany przez Happy'ego. Obraz ten pokazuje możliwe style tkaniny szklanej używane w standardowych prepregach oraz w prepregach laserowo-przewiercalnych używanych do stosów warstw HDI.

Na podstawie tych dostępnych materiałów oraz rozmiaru via, na który celujesz dla rozprowadzania fanout, możesz następnie znaleźć komercyjnie dostępny materiał dielektryczny dla warstw budowy HDI, który ma akceptowalną wartość grubości. Grubość można wybrać na podstawie zakresu stosunku wysokości do średnicy, który chcesz osiągnąć dla twoich ślepych i zakopanych via. To w zasadzie kończy twój stos warstw dla PCB HDI, a jedynym pozostałym krokiem będzie zaprojektowanie linii transmisyjnych dla wszelkich interfejsów wysokiej prędkości.

Podsumowanie

Ślepe i zakopane przelotki są dużym czynnikiem umożliwiającym tworzenie wielu zaawansowanych produktów, ale wybór tych przelotek obraca się wokół innych ważnych decyzji inżynierskich. Aspekty takie jak rozstaw kulek lub padów w obudowach komponentów oraz całkowita liczba warstw potrzebna w projekcie to niektóre z czynników, które będą kierować rozmiarem ślepych i zakopanych przelotek. Jeśli potrzebne są ślepe i zakopane przelotki, można rozważyć następujący proces ich wymiarowania i dopasowania do grubości warstwy:

1. Oszacuj liczbę warstw na podstawie liczby pinów w BGA lub złączach o wysokiej gęstości.
2. Wybierz standardowy układ HDI i grubości warstw.
3. Na podstawie najgęstszego rozstawu padów lub kulek określ rozmiar pada i otworu potrzebny dla ślepych i zakopanych przelotek.
4. Na podstawie średnicy otworu określ, czy potrzebne jest wiercenie laserowe i wybierz kompatybilny materiał, który spełnia cel grubości.

To kończy proces dopasowywania rozmiarów ślepych i zakopanych przelotek do materiałów w twoim układzie, zapewniając niezawodność.

Czy potrzebujesz zbudować niezawodną elektronikę mocy czy zaawansowane systemy cyfrowe, użyj kompletnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD w Altium Designer®. Aby zaimplementować współpracę w dzisiejszym środowisku interdyscyplinarnym, innowacyjne firmy korzystają z platformy Altium 365™, aby łatwo udostępniać dane projektowe i wprowadzać projekty do produkcji.

Dopiero zaczynamy odkrywać możliwości, jakie daje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.