HDI печатных плат обладают свойствами высокой плотности, включая лазерные микровыступы, структуры последовательного ламинирования, тонкие линии и высокопроизводительные тонкие материалы. Такая повышенная плотность позволяет выполнять больше функций на единицу площади. Печатные платы HDI, изготовленные по передовой технологии, имеют несколько слоев заполненных медью микровыступов, что создает структуру, позволяющую создавать еще более сложные межсоединения. Эти сложные структуры обеспечивают необходимую маршрутизацию и целостность сигналов для современных высокотехнологичных чипов с большим количеством выводов, мелким шагом и высокой скоростью.

Компания Hemeixin является одной из первых компаний, предоставивших своим клиентам возможность изготовления объемных печатных плат с высокой плотностью межсоединений. Наши постоянные инвестиции в разработку технологии Microvia мирового класса, позволили нам стать ведущим производителем HDI печатных плат. Наш богатый опыт и стремление предоставить комплексное решение для наших клиентов помогают решить проблемы проектирования на ранних стадиях, сократить время выполнения заказа и предоставить высококачественный, экономически эффективный продукт.

Via in Pad Process

Вдохновение технологиями поверхностного монтажа конца 1980-х годов позволило расширить границы применения BGA, COB и CSP на меньших квадратных дюймах поверхности. Процесс "via in pad" позволяет размещать виа в пределах поверхности плоских площадок. Проходы покрываются и заполняются проводящей или непроводящей эпоксидной смолой, затем закрываются крышкой и покрываются лаком, что делает их практически невидимыми.

Звучит просто, но для завершения этого уникального процесса требуется в среднем восемь дополнительных шагов. Специальное оборудование и обученные техники тщательно следят за процессом, чтобы добиться идеального скрытого виа.

Типы заполнений

Существует множество различных типов материалов для заполнения транзисторов: непроводящая эпоксидная смола, проводящая эпоксидная смола, медный наполнитель, серебряный наполнитель и электрохимическое покрытие. Все они приводят к тому, что сквозной канал, заглубленный в плоскую землю, полностью припаивается, как обычные земли. Виа и микровиа сверлятся, глухо или заглубляются, заполняются, затем покрываются и скрываются под поверхностями поверхностный монтаж. Обработка отверстий такого типа требует специального оборудования и занимает много времени. Многократные циклы сверления и сверление на контролируемую глубину увеличивают время процесса.

Технология лазерного сверления HDI печатных плат 

Сверление мельчайших микроотверстий позволяет разместить больше технологий на поверхности платы. Используя луч света диаметром 20 микрон (1 мил), этот луч высокого воздействия может прорезать металл и стекло, создавая крошечное сквозное отверстие. Существуют новые продукты, такие как однородные стеклянные материалы, которые представляют собой ламинат с низкими потерями и низкой диэлектрической проницаемостью. Эти материалы обладают повышенной термостойкостью для бессвинцовой сборки и позволяют использовать отверстия меньшего размера.

Структуры HDI печатных плат

HDI печатных плат поставляются в нескольких вариантах компоновки. Одни из самых распространенных - 1-n-1 печатных плат и 2-n-2 печатных плат. печатных плат 1-n-1 содержит одно наращивание взаимосвязанных слоев высокой плотности, поэтому это самая "простая" форма печатной платы HDI. Она требует одного последовательного ламинирования с каждой стороны сердечника. печатных плат 2n-2 имеет два слоя HDI и позволяет располагать микровыводы в шахматном порядке или укладывать их друг на друга. Сложные конструкции обычно включают заполненные медью микровибрационные структуры, уложенные друг на друга. Структуры могут подниматься до очень высоких уровней X-n-X, хотя сложность и стоимость обычно ограничивают наращивание. Другим важным вариантом является любой слой HDI. При этом используется очень плотная разводка HDI, так что проводники на любом слое печатной платы могут свободно соединяться с лазерными микровибрационными структурами. Такие конструкции используются в чипах GPU и CPU в смартфонах и других мобильных устройствах.

2+N+2 печатных плат Stackup для HDI печатные платы

Структура стека слоев печатной платы 2+N+2 определена в стандартах IPC-2226 (известна как тип III); эта структура показана ниже. Эта диаграмма представляет собой покомпонентный вид стека слоев, показывающий количество последовательных ламинаций в верхней и нижней частях стека, а также процесс сборки этого стека печатных плат. Верхние слои - это слои маршрутизации HDI, где микровыступы используются на тонком диэлектрике для доступа к внутренним слоям в стеке. Буква "2" в слове 2+N+2 означает, что в процессе сборки печатной платы требуется два последовательных этапа ламинирования, чтобы два верхних слоя HDI могли быть уложены на секции внутренних слоев.

i+N+i HDI печатных плат Stackup

В более общем случае такая структура известна как i+N+i, где внешние секции состоят из i последовательно ламинированных слоев, соединенных микропроводами. Внутренняя часть стопки слоев соединяется с внешними секциями на верхнем и нижнем концах с помощью заглубленных сквозных отверстий, а часть заглубленных сквозных отверстий (называемая сердцевинными сквозными отверстиями) также соединяется с другими внутренними слоями. Вы можете использовать любое количество последовательно ламинированных слоев на внешней стороне пакета при условии, что они могут быть изготовлены в компании hemixin печатных плат fabrication house. Например, стеки из 3+N+3 и 4+N+4 слоев также являются распространенными вариантами, предлагаемыми предприятиями по производству HDI печатных плат.

Кроме того, теоретически не существует предела для N, хотя практически он будет ограничен в зависимости от толщины внешнего слоя и общего количества слоев. Проблемы надежности (которые будут рассмотрены ниже), возникающие в микровибрационных стеках, отсутствуют в этом внутреннем слое, поскольку для соединения внутренних слоев перед ламинированием с внешними слоями используется механически просверленное сквозное отверстие. Это формирует заглубленные сквозные отверстия, как только вся стопка будет собрана. После сборки стопки сквозные отверстия также могут быть размещены в готовой стопке слоев, проходя между всеми слоями с использованием стандартных процессов сверления и нанесения покрытия.

Складывание HDI печатных плат с любым слоем

В соответствии со стандартами IPC-2226 существует несколько стандартных конструкций печатных плат, используемых для поддержки маршрутизации HDI печатных плат, что позволяет прокладывать трассировку к компонентам BGA с мелким шагом. В большинстве стандартных конструкций укладки печатных плат HDI используется сердцевина (заглубленная) и/или сквозное отверстие, касающееся всех слоев. В стандартных конструкциях сложения HDI печатных плат могут также использоваться проходные отверстия на поверхностном слое в дополнение к стандартным глухим/заглубленным микроотверстиям, чтобы обеспечить доступ BGA-разветвителей к внутренним слоям печатной платы.

Поскольку печатные платы содержат еще больше слоев и становятся тоньше, чем когда-либо, для повышения плотности межсоединений используются новые методы. Наиболее сложный стиль маршрутизации и проектирования HDI, используемый сегодня, называется "межслойное соединение каждого слоя" (ELIC). Этот стиль маршрутизации основан на простой идее: расширить микровыступы по всему стеку печатной платы, чтобы сигналы могли проходить по высокоплотным межсоединениям между любым набором слоев печатной платы. Это может показаться безобидным предложением, но оно накладывает ограничения на производственный процесс и набор материалов, используемых для создания печатной платы.

ELIC иногда называют любым слоем HDI, что означает, что сигналы могут передаваться по высокоплотным межсоединениям между любыми слоями в стеке. Такие усовершенствованные HDI печатных плат содержат несколько слоев заполненных медью микропроводов, уложенных в стопку, что позволяет создавать еще более сложные межсоединения. При использовании ELIC на плате HDI каждый слой имеет свои собственные медные микровыводы, просверленные лазером. В ELIC для создания соединений через каждый слой используются только уложенные друг на друга микровыводы с медным наполнением. Это позволяет выполнять соединения между любыми двумя слоями печатной платы после укладки слоев. Это не только обеспечивает повышенный уровень гибкости, но и позволяет разработчикам максимально увеличить плотность межсоединений на любом слое.

На изображении ниже показан вид бокового поперечного сечения стека ELIC HDI. Это изображение микросрезов содержит уложенные микровыступы по всей поверхности печатной платы, но оно также может содержать уложенные микровыступы в разных областях.

Сквозные отверстия больше не нужны, поскольку все соединения между платами изготавливаются в процессе начальной сборки. Поскольку в ELIC используется структура с медным заполнением, методы нанесения покрытия на заполненные межслойные отверстия (например, VIPPO) не требуются. Эта конкретная сборка идет вразрез с предупреждением IPC о надежности микровыводов, так как мы имеем уложенные микровыводы, охватывающие всю сборку печатной платы. Не все производители могут гарантировать выход печатных плат ELIC без скрытых дефектов, образовавшихся в результате переплавки. Будьте внимательны при выборе производителя, который может предоставить такие гарантии, и убедитесь, что они применяют свои правила DFM, чтобы гарантировать, что ваша плата пройдет критерии качества и приемки.

Скип Виас

Проходные отверстия необходимы для создания межсоединений высокой плотности (HDI) на печатных платах. Пропускные отверстия аналогичны глухим отверстиям, поскольку они позволяют соединять верхний или нижний слой материала печатной платы с внутренним слоем. Глухой переход соединяет следующие слои печатной платы, в то время как пропускной переход может соединять несколько слоев.

Печатные платы с пропускными отверстиями также бывают заглубленными (так называемые стержневые отверстия), то есть отверстия могут соединять несколько внутренних слоев в конструкции печатной платы. Эти отверстия должны быть заполнены либо проводящим, либо непроводящим наполнителем. Поскольку электрические проводники являются хорошими теплопроводниками, устройства, работающие при высокой плотности тока, будут выделять значительное количество тепла, и отверстия с проводящим наполнителем могут быть полезны для отвода тепла от определенных компонентов.

Пропускной канал - это канал печатной платы, который проникает через несколько слоев схемы, но не имеет электрического соединения с определенным слоем или слоями. Он может быть перекрывающим, глухим или заглубленным. Например, показанный ниже проход 3-6 также является пропуском, который проходит через четыре слоя схемы и соединяет два слоя схемы.

В некоторых случаях микропровод проникает через целых два слоя. Глухие отверстия, которые подходят под это описание, известны как проходные отверстия. Однако производители не рекомендуют использовать пропускные отверстия, поскольку характер отверстия может привести к осложнениям при нанесении покрытия.

Соотношение сторон любого отверстия определяет, насколько легко его можно покрыть гальваническим покрытием в процессе производства. Проходные отверстия в многослойной плате, скорее всего, будут иметь более высокое соотношение сторон благодаря своей глубине. Высокое аспектное отношение сложнее для нанесения покрытия, и для него требуется раствор для нанесения покрытия с более высоким поверхностным натяжением и низкой вязкостью. Это обеспечит проникновение гальванического раствора в отверстие за счет капиллярного действия и тщательное осаждение электрического контакта на внутренней поверхности отверстия.

Размещение проходных отверстий в печатной плате требует таких же жестких допусков, как и размещение сквозных отверстий. Проходные отверстия обычно сверлятся лазером, и небольшие боковые смещения во время сверления могут исказить внутреннюю поверхность отверстия, создавая проблемы с нанесением покрытия и даже делая плату непригодной для использования в крайних случаях. Процесс лазерного сверления в меру сложен, и, конечно, цена производства возрастает.

Правильное гальваническое покрытие позволяет получить виа с глубоким непрерывным проводящим слоем, который более долговечен, чем другие виа, так как глубокое гальваническое покрытие на скиповых виа улучшает их адгезию к материалу платы. Основная точка отказа находится в нижней части виа, так как ламинат может быть склонен к растрескиванию в этом месте.

Несмотря на некоторые трудности, разумное использование пропускных отверстий может фактически улучшить процесс ламинирования. Например, подключение непосредственно от L1 к L3 с помощью одного пропускающего виа предпочтительнее, чем использование уложенных виа, поскольку это сокращает количество циклов ламинирования. Прежде чем приступить к производству, обязательно проконсультируйтесь с производителем и убедитесь, что он может удовлетворить ваши требования к проходным отверстиям.

Виа-в-паде, наложенные на пропускные виасы

Наряду с традиционными конструкциями можно использовать технику проектирования, известную как "виа-в-пад с покрытием" (VIPPO). Конструкции "виа-в-паде" уже уменьшают индуктивность и могут обеспечить быстрый путь непосредственно к земле, что полезно в высокочастотных схемах. Использование конструкций "виа-в-паде", таких как VIPPO, с глубоким пропуском виа также может улучшить адгезию площадки к плате.

Если во время пайки оставить незаполненными проходные отверстия, припой может стечь по горловине отверстия. Это может помешать правильной пайке при автоматизированном производстве, и даже ручное производство становится сложнее, поскольку трудно определить, сколько дополнительного припоя требуется для подключения компонентов к площадкам. Смещение межслойного отверстия в площадке имеет значение только при больших площадках, и, возможно, стоит проложить короткую трассу между пропущенным межслойным отверстием и точкой пайки.

По этой причине проходные отверстия должны быть заполнены проводящей или непроводящей эпоксидной смолой. В конструкции VIPPO покрытие располагается над верхним отверстием виа, что предотвращает затекание в капилляр виа и может помочь обеспечить надежное соединение с электронными компонентами, расположенными непосредственно на площадке.

В первую очередь при выборе эпоксидного наполнителя следует стремиться к тому, чтобы коэффициент теплового расширения наполнителя соответствовал коэффициенту теплового расширения окружающего материала ламината. Непроводящие эпоксидные шпатлевки имеют коэффициенты теплового расширения, близкие к коэффициентам большинства ламинатных материалов. Непроводящие эпоксидные наполнители стали очень популярны по этой причине, и эти эпоксидные наполнители также являются менее дорогим вариантом.

Ламинирование и материалы для HDI печатных плат

Передовая многослойная технология позволяет разработчикам последовательно добавлять дополнительные пары слоев для формирования многослойной печатной платы. Использование лазерного сверла для создания отверстий во внутренних слоях позволяет наносить покрытие, формировать изображение и травить перед прессованием. Этот дополнительный процесс известен как последовательное наращивание. При изготовлении SBU используются пустоты с твердым заполнением, что позволяет улучшить терморегулирование, повысить прочность межсоединений и надежность платы.

Медь со смоляным покрытием была разработана специально для того, чтобы помочь при плохом качестве отверстий, увеличить время сверления и обеспечить возможность изготовления более тонких печатных плат. RCC имеет ультранизкий профиль и ультратонкую медную фольгу, которая закреплена на поверхности с помощью мельчайших узелков. Этот материал химически обработан и загрунтован для создания тончайших и тонких линий и расстояний.

При нанесении сухого резиста на ламинат по-прежнему используется метод нагретого валика для нанесения резиста на основной материал. Этот старый технологический процесс, теперь рекомендуется предварительно нагреть материал до нужной температуры перед процессом ламинирования печатных плат HDI. Предварительный нагрев материала позволяет лучше и равномерно наносить сухой резист на поверхность ламината, отводить меньше тепла от горячих валов и обеспечивать стабильную температуру на выходе ламинированного продукта. Постоянная температура на входе и выходе приводит к меньшему захвату воздуха под пленкой; это очень важно для воспроизведения тонких линий и интервалов.

Мы понимаем, насколько важно для наших клиентов иметь технологические продукты, которые быстрее и легче, чем у их конкурентов, и поэтому мы являемся ведущим производителем печатных плат High Density Interconnect печатных плат.

Мы являемся экспертами в производстве печатных плат, особенно когда речь идет о создании миниатюрных компонентов, специализированного оборудования и высококачественных тонких материалов для использования в схемах. Наши предприятия стремятся быть в курсе самых передовых технологий и оборудования, чтобы производить лучшие HDI печатных плат для наших клиентов.

Если к вашему продукту предъявляются высокоскоростные электрические требования, такие как возможность передачи высокочастотных сигналов, снижение ненужного излучения и контроль импеданса, наши производственные мощности по изготовлению HDI печатных плат обеспечат вас всем необходимым.

Для производства HDI печатных плат требуются микровыступы высокой плотности, тонкие линии и надежные высокоэффективные тонкие материалы. Хотя процесс производства HDI печатных плат может быть сложным и запутанным, результаты оправдывают вложенные средства, поскольку компактность и меньший вес печатных плат по сравнению с обычными аналогами означает, что устройства более устойчивы к физическим столкновениям.

Такая высокая плотность на единицу площади привела к росту производства HDI печатных плат для удовлетворения растущего спроса на использование в различных областях, таких как сети 4g, смартфоны, вычислительная техника и другие высокотехнологичные приложения.

Кроме того, преимущества использования HDI печатных плат включают в себя повышение экономической эффективности, поскольку одна HDI печатных плат может обеспечить ту же функциональность, для которой традиционно требовалось бы несколько плат. То есть больше пользы за меньшие деньги!

Если ваш бизнес хочет использовать в своей продукции межсоединения высокой плотности, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время и отправьте нам свои спецификации для получения предложения.

Наши специалисты по производству HDI печатных плат помогут рассмотреть ваши проекты "под ключ" и проконсультируют по наилучшему подходу для достижения желаемых целей.