2+N+2 структура многослойной печатной платы для HDI плат

Закарайа Петерсон
|  Создано: 23 Марта, 2022  |  Обновлено: 3 Сентября, 2024
2+N+2 структура печатной платы

Как и в случае с любой другой передовой печатной платой, успех в проектировании HDI достигается за счет правильного выбора структуры слоев. Это важно не только с точки зрения целостности сигнала и питания, но и для производства; структура слоев HDI печатной платы должна соответствовать стандартному набору процессов, необходимых для ее создания. Согласно стандартам IPC-2226 для печатных плат HDI, существует несколько типов стандартизированных структур слоев HDI, которые

Одна из распространенных структур слоев HDI, используемая для маршрутизации в компоненты BGA с умеренным количеством контактов и высокой плотностью, - это структура слоев печатной платы 2+N+2 для плат HDI. Эта структура использует последовательное ламинирование с несколькими слоями HDI и традиционным внутренним слоем для формирования стека слоев. В этой статье мы подробнее рассмотрим эту структуру, а также то, как она связана с другими передовыми структурами, используемыми в печатных платах HDI.

О структуре слоев 2+N+2 для HDI

Структура стека слоев печатной платы 2+N+2 определена в стандартах IPC-2226 (известных как Тип III); данная структура представлена ниже. Эта диаграмма является развернутым видом стека слоев для демонстрации количества последовательных ламинирований в верхней/нижней частях стека, а также процесса наращивания для этого стека печатной платы. Верхние слои - это слои маршрутизации HDI, где микровиасы используются на тонких диэлектриках для доступа к внутренним слоям в стеке. "2" в 2+N+2 означает, что в стеке печатной платы необходимо два последовательных шага ламинирования, чтобы два верхних слоя HDI могли быть наслоены на внутренний секцию слоев.

2+N+2 PCB stackup
Структура стопки 2+N+2 печатной платы. Темно-зеленые слои — это основной материал, а светло-зеленые слои — это препрег.

i+N+i Стеки печатных плат

В более общем смысле, эта структура известна как стек с расположением i+N+i, где внешние секции состоят из i последовательно ламинированных слоев, соединенных микровиасами. Внутренняя часть стека слоев соединяется с внешними секциями на верхнем и нижнем концах с помощью закрытого переходного отверстия, и закрытая часть переходного отверстия (называемая основным переходом) также соединяется с другими внутренними слоями. В теории, вы можете использовать любое количество последовательно ламинированных слоев снаружи стека, при условии, что его можно произвести на вашем производстве. Например, стеки слоев 3+N+3 и 4+N+4 также являются распространенными вариантами, предлагаемыми производителями HDI печатных плат.

Также технически нет предела для N в теории, хотя на практике это будет ограничено в зависимости от толщины внешних слоев и общего количества слоев. Проблемы надежности (о которых будет подробнее рассказано ниже), обнаруженные в стеках микровиас, отсутствуют в этом внутреннем слое, поскольку для соединения внутренних слоев перед ламинированием с внешними слоями используется механически просверленное сквозное отверстие. Это формирует закрытое переходное отверстие после того, как весь стек слоев будет построен. После построения стека слоев, сквозные отверстия также могут быть размещены в готовом стеке слоев, проходя через все слои с использованием стандартных процессов сверления и металлизации.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Последовательное ламинирование (или наращивание)

Стандартный процесс, используемый для создания стека HDI печатной платы, - это последовательное ламинирование. Фактически, стек формируется путем индивидуального создания каждого слоя, а затем весь стек 2+N+2 формируется с помощью окончательного этапа ламинирования. Наиболее распространенные типы материалов, используемых в последовательном ламинировании для стеков HDI, - это медь, покрытая смолой (RCC), в частности металлизированный полиимид, чистый полиимид и литой полиимид. Также в стеках слоев HDI используются ламинаты PTFE и FR4.

Некоторые производственные предприятия скажут вам, что вы не можете использовать стопки переходных отверстий в стеке, созданном с помощью последовательного ламинирования, но я думаю, что здесь есть некоторое недопонимание. Структура 2+N+2 может поддерживать стопки переходных отверстий, включая ядро переходного отверстия, которое может выходить в один из последовательно ламинированных слоев. Я думаю, путаница возникает при реализации стопки переходного отверстия для соединения двух слоев, как определено в стеке HDI типа I (см. ниже). Вместо этого мы бы использовали пропускные переходные отверстия для маршрутизации с поверхностного слоя во внутренний слой, и этот парный слой был бы ламинирован на слой с ядровым переходным отверстием.

HDI stackup fabrication process
Эта блок-схема от эксперта HDI Хэппи Холдена дает полное представление о процессе производства HDI. Узнайте больше о схеме и процессе производства HDI/микровиа в этой статье.

Другие стандартизированные стеки HDI

Стек 2+N+2, вероятно, является самым популярным стеком HDI, который поддерживает BGA с высоким количеством контактов, но существуют и другие стеки, определенные в стандартах IPC-2226. Они обозначаются как Тип I до Типа VI с постепенно возрастающей сложностью. Эти типы стеков показаны ниже:

HDI stackup types IPC

Надъядерный (Тип IV) включает в себя нанесение диэлектрика на внутренний ядерный слой и встречается реже среди стеков HDI. Самым сложным является Тип V/VI, более известный как соединение каждого слоя (ELIC), где микровиа, расположенные стопкой/смещенно, размещаются по всему стеку.

ELIC HDI Stackup
Структура стопки с межслойными соединениями для каждого слоя (ELIC).

Среди них наиболее распространены Тип I до Типа III (2+N+2). Однако обратите внимание, что некоторые производители рекомендуют избегать превышения стеков 2+N+2 или 3+N+3 из-за проблем с возможностями или выходом. Они скажут вам вместо этого сосредоточиться на стратегии разветвления, чтобы вместить все необходимые дорожки в каждый слой и соединить BGA с высоким количеством контактов. Я согласен с этим, но если бы потребовался стек 4+N+4, я бы искал производственное предприятие, которое поддерживает ELIC.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Когда вы будете готовы запрограммировать вашу структуру 2+N+2 в ваши инструменты ECAD, используйте Менеджер стека слоёв в Altium Designer® для определения вашего HDI-стека и создания правил трассировки. Вы и ваша команда сможете оставаться продуктивными и эффективно сотрудничать над сложными электронными проектами через платформу Altium 365™. Всё, что вам нужно для проектирования и производства сложной электроники, можно найти в одном программном пакете.

Мы только коснулись поверхности того, что возможно сделать с Altium Designer на Altium 365. Начните вашу бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.

Об авторе

Об авторе

Закарайа Петерсон (Zachariah Peterson) имеет обширный технический опыт в научных кругах и промышленности. До работы в индустрии печатных плат преподавал в Портлендском государственном университете. Проводил магистерское исследование на хемосорбционных газовых датчиках, кандидатское исследование – по теории случайной лазерной генерации. Имеет опыт научных исследований в области лазеров наночастиц, электронных и оптоэлектронных полупроводниковых приборов, систем защиты окружающей среды и финансовой аналитики. Его работа была опубликована в нескольких рецензируемых журналах и материалах конференций, и он написал сотни технических статей блогов по проектированию печатных плат для множества компаний.

Связанные ресурсы

Связанная техническая документация

Вернуться на главную
Thank you, you are now subscribed to updates.
Altium Need Help?