Dominando Vias Cegas e Enterradas

Na próxima vez que decidir usar um pacote BGA em sua PCB, pode ser necessário o uso de vias cegas e enterradas. Um novo designer pode achar o uso de vias cegas e enterradas complexo, mas não tenha medo de um pouco de complexidade. Compilamos recursos essenciais de que você precisará para usar vias cegas e enterradas com sucesso em uma PCB HDI.

As vias cegas e enterradas não são uma tecnologia nova; elas existem desde o advento dos substratos de circuito integrado usados em muitos pacotes de semicondutores. Vias cegas/enterradas exigem a observação de algumas regras de design importantes relacionadas à confiabilidade da estrutura. Os recursos compilados abaixo abordarão esses aspectos de fabricação de vias cegas e enterradas para que os designers possam ter sucesso.

Começando com Vias Cegas e Enterradas

Vias cegas e vias enterradas são dois dos interconexões padrão usados em PCBs HDI para roteamento vertical. Vias passantes e vias de salto também são usadas, dependendo da montagem e do processo de fabricação para uma PCB HDI. Esta seleção e arranjo de vias em uma PCB HDI levam às construções de montagem padrão mostradas abaixo.

A partir daqui, você já pode ver as atribuições de camadas em montagens de PCB HDI envolvendo vias cegas, enterradas, núcleo, passantes e, em alguns casos, vias de salto.

Adequando o Empilhamento HDI a um Pacote BGA

Vias cegas e vias enterradas são normalmente selecionadas com base na necessidade de roteamento para dentro/fora de um pacote específico, normalmente um BGA. Elas são escolhidas quando vias passantes perfuradas mecanicamente exigiriam diâmetros excessivamente grandes e não caberiam sob um pacote BGA sem violar as distâncias de segurança entre cobres.

Por exemplo, na pegada BGA STM32 apresentada no vídeo abaixo, você tem a opção de usar vias passantes ou vias cegas e enterradas para o roteamento de fanout. Se vias cegas e enterradas forem usadas, a contagem de camadas pode ser mantida mais baixa, e isso pode facilitar a conformidade com as tolerâncias de corrosão. No entanto, se as tolerâncias de corrosão permitirem, você poderia usar vias passantes maiores quando o empilhamento já tiver uma alta contagem de camadas.

Dimensionando Suas Vias Cegas e Enterradas

Uma vez que você determinar que vias cegas e enterradas são a melhor opção para o roteamento de fanout e você tiver determinado o empilhamento apropriado, você precisará dimensionar o diâmetro do furo e o tamanho do pad para as vias cegas e enterradas.

Os tamanhos de furo e pad usados para vias cegas e enterradas são selecionados com base na espessura da camada dielétrica. O objetivo é manter uma pequena razão de aspecto (relação entre o diâmetro do furo e a espessura). Você também precisará selecionar o diâmetro do furo com base no processo usado para colocar as vias na placa de circuito:

• A perfuração mecânica pode ser usada até 6 mils e pode ser usada para qualquer dielétrico de PCB.
• A perfuração a laser pode ser usada abaixo de 6 mils e só pode ser usada em dielétricos específicos.

Idealmente, mantenha a razão de aspecto abaixo de 2 para vias cegas e enterradas individuais, e idealmente mantenha a razão de aspecto em 1 ou menos se você for empilhar vias cegas e enterradas até contagens de camadas altas (3 ou mais camadas). A menos que você esteja construindo um design exótico, pode ser necessário escalonar suas vias cegas e enterradas em algum momento. Certifique-se de verificar o empilhamento e as atribuições de via com sua casa de fabricação HDI para garantir que a placa possa ser produzida com sucesso.

Qual Dielétrico Deve Ser Usado?

Quando microvias perfuradas a laser são necessárias em seu projeto, então prepregs perfuráveis a laser serão necessários para as camadas de construção externa do empilhamento HDI. Prepregs perfuráveis a laser vêm em muitas variedades e formulações de resina, e são construídos com muitos estilos possíveis de tecido de vidro. Estes tipos de materiais são discutidos por Happy Holden neste artigo vinculado.

O artigo que linkei acima contém a seguinte imagem preparada pelo Happy. Esta imagem mostra os possíveis estilos de tecido de vidro usados em prepregs padrão e prepregs perfuráveis a laser usados para empilhamentos de camadas HDI.

Com base nesses materiais disponíveis e no tamanho de via que você está visando para o fanout de roteamento, você pode então encontrar um material dielétrico comercialmente disponível para as camadas de construção HDI que tenha um valor de espessura aceitável. A espessura pode ser escolhida com base na faixa de proporção de aspecto que você deseja atingir para suas vias cegas e enterradas. Isso essencialmente completa seu empilhamento de camadas para uma PCB HDI, e o único passo restante será projetar linhas de transmissão para quaisquer interfaces de alta velocidade.

Resumo

Vias cegas e enterradas são um grande facilitador de muitos produtos avançados, mas a seleção de vias cegas e enterradas gira em torno de outras decisões de engenharia importantes. Aspectos como o espaçamento entre bolas ou pads em pacotes de componentes e a contagem total de camadas necessárias no design são alguns dos fatores que irão determinar o dimensionamento das vias cegas e enterradas. Se vias cegas e enterradas forem necessárias, você pode considerar o seguinte processo para dimensioná-las e pareá-las com uma espessura de camada:

1. Estime a contagem de camadas baseada na contagem de pinos em BGAs ou conectores de alta densidade.
2. Selecione um empilhamento HDI padrão e espessuras de camadas.
3. Com base no espaçamento de pad ou bola mais denso, determine o tamanho do pad e do furo necessário para vias cegas e enterradas.
4. Com base no diâmetro do furo, determine se a perfuração a laser é necessária e selecione um material compatível que atenda ao alvo de espessura.

Isso completa o processo para alinhar os tamanhos de suas vias cegas e enterradas com os materiais em seu empilhamento, garantindo a confiabilidade.

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