Освоение скрытых и закрытых переходов

В следующий раз, когда вы решите использовать корпус BGA на вашей печатной плате, это может потребовать использования скрытых и закрытых переходных отверстий. Новичку может показаться сложным использование скрытых и закрытых переходных отверстий, но не стоит бояться некоторой сложности. Мы собрали необходимые ресурсы, которые вам понадобятся для успешного использования скрытых и закрытых переходных отверстий в HDI печатной плате.

Скрытые и закрытые переходные отверстия - это не новая технология; они существуют с момента появления подложек интегральных схем, используемых во многих полупроводниковых пакетах. Использование скрытых/закрытых переходных отверстий требует соблюдения некоторых важных правил проектирования, связанных с надежностью конструкции. Ниже собраны ресурсы, которые рассматривают эти производственные аспекты скрытых и закрытых переходных отверстий, чтобы дизайнеры могли добиться успеха.

Начало работы со скрытыми и закрытыми переходными отверстиями

Скрытые и закрытые переходные отверстия - это два стандартных типа соединений, используемых в HDI печатных платах для вертикальной маршрутизации. Также используются сквозные переходные отверстия и переходные отверстия с пропуском, в зависимости от конструкции и процесса изготовления HDI печатной платы. Этот выбор и расположение переходных отверстий в HDI печатной плате приводят к стандартным конструкциям стека, показанным ниже.

Отсюда вы уже можете видеть распределение слоев в стеках HDI печатных плат, включающих скрытые, закрытые, основные, сквозные и, в некоторых случаях, переходные отверстия с пропуском.

Согласование стека HDI с пакетом BGA

Скрытые и закрытые переходные отверстия обычно выбираются исходя из необходимости прокладки входа/выхода в конкретный пакет, обычно BGA. Они выбираются, когда механически сверленные сквозные переходные отверстия требуют чрезмерно больших диаметров и не помещаются под пакетом BGA без нарушения допусков медь-к-меди.

Например, в представленном ниже на видео контуре BGA STM32, у вас есть возможность использовать сквозные переходные отверстия или скрытые и закрытые для маршрутизации вентилятора. Если использовать скрытые и закрытые переходные отверстия, количество слоев может быть снижено, что может упростить соблюдение допусков на травление. Однако, если допуски на травление позволяют, вы можете использовать большие сквозные переходные отверстия, когда стек уже имеет большое количество слоев.

Размеры ваших скрытых и закрытых переходных отверстий

Определив, что скрытые и закрытые переходные отверстия являются лучшим вариантом для маршрутизации вентилятора и определив подходящий стек, вам нужно будет определить диаметр отверстия и размер площадки для скрытых и закрытых переходных отверстий.

Размеры отверстий и площадок для скрытых и закрытых переходных отверстий выбираются на основе толщины диэлектрического слоя. Цель состоит в том, чтобы поддерживать небольшое соотношение сторон (отношение диаметра отверстия к толщине). Вам также нужно будет выбрать диаметр отверстия в зависимости от процесса, используемого для размещения переходных отверстий на печатной плате:

• Механическое сверление может использоваться до 6 милов и может применяться для любого диэлектрика печатной платы.
• Лазерное сверление может использоваться ниже 6 милов и применяется только к специфическим диэлектрикам.

В идеале, старайтесь поддерживать соотношение сторон ниже 2 для отдельных скрытых и закрытых переходных отверстий, и идеально поддерживать соотношение сторон на уровне 1 или меньше, если вы будете складывать скрытые и закрытые переходные отверстия до высоких слоев (3 или более слоев). Если вы не создаете экзотический дизайн, вам, возможно, придется в какой-то момент чередовать скрытые и закрытые переходные отверстия. Обязательно проверьте стек слоев и назначение переходных отверстий с вашим производителем HDI, чтобы убедиться, что плата может быть успешно изготовлена.

Какой диэлектрик следует использовать?

Когда в вашем дизайне требуются микровиас, просверленные лазером, тогда для внешних слоев HDI-стека потребуются препреги, подходящие для лазерного сверления. Препреги, подходящие для лазерного сверления, представлены во множестве разновидностей и формул смол, и они изготавливаются с использованием множества возможных стилей тканого стекловолокна. Эти типы материалов обсуждаются Хэппи Холденом в этой связанной статье.

В статье, на которую я ссылаюсь выше, содержится следующее изображение, подготовленное Хэппи. На этом изображении показаны возможные стили тканого стекловолокна, используемые в стандартных препрегах и препрегах, подходящих для лазерного сверления, используемых для стеков HDI-слоев.

Исходя из этих доступных материалов и размера виас, которого вы нацеливаетесь достичь для фанаут-маршрутизации, вы можете затем найти коммерчески доступный диэлектрический материал для слоев HDI-стека, который имеет приемлемое значение толщины. Толщину можно выбрать, исходя из диапазона соотношения сторон, которого вы хотите достичь для ваших скрытых и погребенных виас. Это, по сути, завершает ваш стек слоев для HDI-печатной платы, и единственным оставшимся шагом будет разработка линий передачи для любых интерфейсов высокой скорости.

Резюме

Слепые и закрытые переходы являются важным элементом многих передовых продуктов, но выбор слепых и закрытых переходов зависит от других важных инженерных решений. Такие аспекты, как шаг шариков или площадок в компонентах упаковки и общее количество слоев, необходимое в дизайне, являются некоторыми из факторов, которые будут определять размеры слепых и закрытых переходов. Если необходимы слепые и закрытые переходы, вы можете рассмотреть следующий процесс для их размеров и сочетания их с толщиной слоя:

1. Оцените количество слоев на основе количества контактов в BGA или высокоплотных соединителях.
2. Выберите стандартную HDI-структуру и толщины слоев.
3. Исходя из наиболее плотного шага площадок или шариков, определите необходимый размер площадки и отверстия для слепых и закрытых переходов.
4. Исходя из диаметра отверстия, определите, нужно ли лазерное сверление, и выберите совместимый материал, который соответствует целевой толщине.

Это завершает процесс согласования размеров ваших слепых и закрытых переходов с материалами в вашей структуре, обеспечивая надежность.

Вне зависимости от того, нужно ли вам создать надежную электронику питания или передовые цифровые системы, используйте полный набор функций проектирования печатных плат и мирового класса инструменты CAD в Altium Designer®. Для реализации сотрудничества в современной междисциплинарной среде, инновационные компании используют платформу Altium 365™ для удобного обмена данными проектирования и запуска проектов в производство.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните вашу бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.