Design de Empilhamento 2+N+2 para Placas HDI

Como qualquer outra PCB avançada, o sucesso no design HDI vem de projetar o empilhamento correto. Embora isso seja certamente verdade em termos de integridade de sinal e energia, também é importante para a fabricação; o empilhamento de PCB HDI que você usa deve estar em conformidade com um conjunto de etapas de processamento padrão necessárias para construir a placa. De acordo com os padrões IPC-2226 de PCB HDI, existem vários tipos de empilhamentos padronizados de PCB HDI que

Um empilhamento HDI comum usado para suportar o roteamento em componentes BGA de alta densidade e contagem moderada de pinos é o empilhamento de camadas de PCB 2+N+2 para placas HDI. Este empilhamento utiliza laminação sequencial com múltiplas camadas HDI e uma camada interna convencional para construir o empilhamento de camadas. Exploraremos mais este empilhamento neste artigo, bem como como ele está relacionado a outros empilhamentos avançados usados em PCBs HDI.

Sobre o Empilhamento de PCB 2+N+2 para HDI

A estrutura de uma pilha de camadas de PCB 2+N+2 é definida nas normas IPC-2226 (conhecidas como Tipo III); esta estrutura é mostrada abaixo. Este diagrama é uma visão explodida da pilha de camadas para mostrar o número de laminações sequenciais nas partes superior/inferior do empilhamento, bem como o processo de construção para este empilhamento de PCB. As camadas superiores são as camadas de roteamento HDI, onde microvias são usadas em dielétricos finos para acessar as camadas internas no empilhamento. O “2” em 2+N+2 refere-se ao fato de que são necessários dois passos de laminação sequencial no empilhamento de PCB para que as duas camadas HDI superiores possam ser empilhadas na seção de camada interna.

i+N+i Empilhamentos de PCB

Mais genericamente, essa estrutura é conhecida como uma empilhagem i+N+i, onde as seções externas consistem em i camadas laminadas sequencialmente conectadas com microvias. A parte interna da pilha de camadas é conectada às seções externas nas extremidades superior e inferior com um via enterrada, e a parte da via enterrada (chamada de via de núcleo) também se conecta às outras camadas internas. Você poderia concebivelmente usar qualquer número de camadas laminadas sequencialmente na parte externa da empilhagem, desde que possa ser produzido pela sua casa de fabricação. Por exemplo, empilhamentos de camadas 3+N+3 e 4+N+4 também são opções comuns fornecidas por casas de fabricação de PCB HDI.

Além disso, tecnicamente não há limite para N em teoria, embora na prática isso será limitado dependendo da espessura da camada externa e da contagem total de camadas. Os problemas de confiabilidade (que serão discutidos mais abaixo) encontrados em pilhas de microvias não estão presentes nesta camada interna, pois um furo passante mecanicamente perfurado é usado para conectar as camadas internas antes da laminação com as camadas externas. Isso forma uma via enterrada uma vez que toda a empilhagem é construída. Uma vez que a empilhagem é construída, furos passantes também podem ser colocados na pilha de camadas finalizada, indo entre todas as camadas usando processos padrão de perfuração e metalização.

Laminação Sequencial (ou Acumulação)

O processo padrão usado para construir o empilhamento de uma PCB HDI é a laminação sequencial. Efetivamente, o empilhamento é fabricado formando cada camada individualmente, e então o empilhamento completo 2+N+2 é formado com uma etapa final de laminação. Os tipos de materiais mais comuns usados na laminação sequencial para empilhamentos HDI são cobre revestido com resina (RCC), especificamente poliimida metalizada, poliimida pura e poliimida fundida. Laminados de PTFE e FR4 também são usados em empilhamentos de camadas HDI.

Algumas casas de fabricação dirão que você não pode usar vias empilhadas em um empilhamento criado com laminação sequencial, mas eu acho que há alguma confusão neste ponto. A estrutura 2+N+2 pode suportar vias empilhadas, incluindo com a via do núcleo possivelmente se estendendo para uma das camadas laminadas sequencialmente. Eu acho que a confusão vem de implementar uma via empilhada para abranger duas camadas conforme definido no empilhamento HDI Tipo I (veja abaixo). Em vez disso, usaríamos vias de salto para rotear da camada superficial para uma camada interna, e este par de camadas seria laminado sobre a camada da via do núcleo.

• Saiba mais sobre o processo de fabricação HDI neste artigo.

Outros Empilhamentos HDI Padronizados

O empilhamento 2+N+2 é provavelmente o mais popular entre os empilhamentos HDI que suportam BGAs de alta contagem de pinos, mas existem outros empilhamentos definidos nas normas IPC-2226. Estes são rotulados de Tipo I a Tipo VI, com complexidade progressivamente crescente. Esses tipos de empilhamentos são mostrados abaixo:

Over-core (Tipo IV) envolve a deposição de dielétrico sobre uma camada interna central e é menos comum entre os empilhamentos HDI. O mais complexo é o Tipo V/VI, mais conhecido como interconexão em todas as camadas (ELIC), onde microvias empilhadas/alternadas são colocadas por todo o empilhamento.

• Aprenda mais sobre ELIC neste artigo.

Entre estes, Tipo I a Tipo III (2+N+2) são os mais comuns. Note, no entanto, que alguns fabricantes recomendarão que você evite exceder os empilhamentos 2+N+2 ou 3+N+3 devido a problemas de capacidade ou rendimento. Eles dirão para você focar em uma estratégia de fanout para encaixar todos os traços que você precisa em cada camada e para conectar BGAs de alta contagem de pinos. Eu concordo com isso, mas se um empilhamento 4+N+4 fosse necessário, eu procuraria uma casa de fabricação que suportasse ELIC.

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