Thành thạo việc sử dụng vias mù và vias chôn

Lần sau khi bạn quyết định sử dụng gói BGA trong PCB của mình, có thể bạn sẽ cần đến vias mù và vias chôn. Một nhà thiết kế mới có thể thấy việc sử dụng vias mù và vias chôn phức tạp, nhưng đừng sợ hãi trước một chút phức tạp. Chúng tôi đã tổng hợp những nguồn lực thiết yếu mà bạn cần để sử dụng thành công vias mù và vias chôn trong một PCB HDI.

Vias mù và vias chôn không phải là công nghệ mới; chúng đã xuất hiện từ khi bắt đầu sử dụng các substrat mạch tích hợp trong nhiều gói bán dẫn. Vias mù/chôn đòi hỏi phải tuân theo một số quy tắc thiết kế quan trọng liên quan đến độ tin cậy của cấu trúc. Các nguồn lực được tổng hợp dưới đây sẽ giải quyết những khía cạnh sản xuất của vias mù và vias chôn để các nhà thiết kế có thể thành công.

Bắt Đầu với Vias Mù và Vias Chôn

Vias mù và vias chôn là hai loại kết nối tiêu chuẩn được sử dụng trong PCB HDI cho việc định tuyến dọc. Vias xuyên lỗ và vias bỏ qua cũng được sử dụng, tùy thuộc vào cấu trúc chồng và quy trình sản xuất cho một PCB HDI. Sự lựa chọn và sắp xếp các vias trong một PCB HDI dẫn đến các cấu trúc chồng tiêu chuẩn được hiển thị dưới đây.

Từ đây, bạn có thể thấy sự phân công lớp trong cấu trúc chồng PCB HDI liên quan đến vias mù, vias chôn, lõi, vias xuyên lỗ và trong một số trường hợp, vias bỏ qua.

Phù hợp HDI Stack-Up với gói BGA

Các loại via mù và via chôn thường được chọn dựa trên nhu cầu đấu nối vào/ra khỏi một gói cụ thể, thường là BGA. Chúng được chọn khi các via xuyên lỗ được khoan cơ học yêu cầu đường kính quá lớn và không vừa với gói BGA mà không vi phạm khoảng cách đồng-đồng.

Ví dụ, trong bản in chân BGA STM32 được trình bày trong video dưới đây, bạn có tùy chọn sử dụng via xuyên lỗ hoặc via mù và via chôn cho việc đấu nối quạt. Nếu sử dụng via mù và via chôn, số lượng lớp có thể được giữ ở mức thấp hơn, và điều này có thể làm cho việc tuân thủ các giới hạn ăn mòn trở nên đơn giản hơn. Tuy nhiên, nếu các giới hạn ăn mòn cho phép, bạn có thể sử dụng via xuyên lỗ lớn hơn khi stack-up đã có số lượng lớp cao.

Kích thước Via Mù và Via Chôn của Bạn

Sau khi bạn xác định rằng via mù và via chôn là lựa chọn tốt nhất cho việc đấu nối quạt và bạn đã xác định stack-up phù hợp, bạn sẽ cần phải xác định đường kính lỗ và kích thước pad cho via mù và via chôn.

Kích thước lỗ và pad được sử dụng cho vias mù và vias chôn được chọn dựa trên độ dày của lớp điện môi. Mục tiêu là duy trì tỷ lệ khía cạnh nhỏ (tỷ lệ giữa đường kính lỗ và độ dày). Bạn cũng cần chọn đường kính lỗ dựa trên quy trình được sử dụng để đặt vias vào bảng mạch:

• Khoan cơ khí có thể được sử dụng đến 6 mils và có thể được sử dụng cho bất kỳ điện môi PCB nào.
• Khoan bằng laser có thể được sử dụng dưới 6 mils và chỉ có thể được sử dụng trên các điện môi cụ thể.

Lý tưởng nhất, giữ tỷ lệ khía cạnh dưới 2 đối với từng vias mù và vias chôn riêng lẻ, và lý tưởng nhất là giữ tỷ lệ khía cạnh ở mức 1 hoặc ít hơn nếu bạn sẽ xếp chồng vias mù và vias chôn lên đến số lượng lớp cao (3 lớp trở lên). Trừ khi bạn đang xây dựng một thiết kế độc đáo, bạn có thể được yêu cầu phải xếp chồng vias mù và vias chôn của mình ở một số điểm nào đó. Hãy chắc chắn kiểm tra sự chồng chất và phân công vias với nhà sản xuất HDI của bạn để đảm bảo rằng bảng mạch có thể được sản xuất thành công.

Điện Môi Nào Nên Được Sử Dụng?

Khi thiết kế của bạn yêu cầu việc khoan vias bằng laser, thì prepregs có thể khoan bằng laser sẽ cần thiết cho các lớp xây dựng bên ngoài của chồng HDI. Prepregs có thể khoan bằng laser có nhiều loại và công thức nhựa khác nhau, và chúng được xây dựng với nhiều kiểu dệt thủy tinh khả dĩ. Các loại vật liệu này được thảo luận bởi Happy Holden trong bài viết liên kết này.

Bài viết mà tôi đã liên kết ở trên chứa hình ảnh sau đây được chuẩn bị bởi Happy. Hình ảnh này cho thấy các kiểu dệt thủy tinh có thể sử dụng trong prepregs tiêu chuẩn và prepregs có thể khoan bằng laser dùng cho chồng lớp HDI.

Dựa trên các vật liệu có sẵn và kích thước via mà bạn đang nhắm đến cho việc định tuyến fanout, bạn có thể tìm thấy một vật liệu điện môi có sẵn trên thị trường cho các lớp xây dựng HDI có giá trị độ dày chấp nhận được. Độ dày có thể được chọn dựa trên phạm vi tỷ lệ khía mà bạn muốn đạt được cho các vias mù và vias chôn. Điều đó cơ bản hoàn thành chồng lớp của bạn cho một PCB HDI, và bước cuối cùng còn lại sẽ là thiết kế đường truyền tín hiệu cho bất kỳ giao diện tốc độ cao nào.

Tóm tắt

Các via mù và via chôn là những yếu tố quan trọng giúp kích hoạt nhiều sản phẩm tiên tiến, nhưng việc lựa chọn via mù và via chôn xoay quanh các quyết định kỹ thuật quan trọng khác. Các khía cạnh như khoảng cách giữa các bóng hoặc pad trong gói thành phần và tổng số lớp cần thiết trong thiết kế là một số yếu tố sẽ quyết định kích thước của via mù và via chôn. Nếu cần sử dụng via mù và via chôn, bạn có thể xem xét quy trình sau để xác định kích thước của chúng và kết hợp chúng với độ dày của lớp:

1. Ước lượng số lượng lớp dựa trên số lượng chân trong BGA hoặc các kết nối mật độ cao.
2. Chọn một cấu trúc HDI tiêu chuẩn và độ dày của các lớp.
3. Dựa trên khoảng cách pad hoặc bóng dày đặc nhất, xác định kích thước pad và lỗ cần thiết cho via mù và via chôn.
4. Dựa trên đường kính lỗ, xác định xem có cần khoan bằng laser không và chọn vật liệu tương thích đáp ứng mục tiêu độ dày.

Điều này hoàn thành quy trình phối hợp kích thước via mù và via chôn của bạn với các vật liệu trong cấu trúc của bạn đồng thời đảm bảo độ tin cậy.

Dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy sử dụng bộ tính năng thiết kế PCB đầy đủ và công cụ CAD hàng đầu thế giới trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường liên ngành ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.