Публикации

Несквозные отверстия и микроотверстия в печатной плате

Современные технологии

Несквозные отверстия и микроотверстия в печатной плате
статья Александра Акулина (akulin@pcbsoftware.com) размещена в журнале "Современная электроника" в номере №9 за 2019 год

В ряде случаев применение несквозных отверстий в печатной плате позволяет решить те или иные проблемы, улучшить массогабаритные характеристики изделия и снизить его стоимость. В статье приводятся основные принципы выполнения несквозных отверстий и рекомендации по применению различных технологических решений.

В процессе проектирования печатной платы разработчик иногда сталкивается с необходимостью выполнения несквозных отверстий – то есть переходов с одного слоя на другой, без сверления печатной платы насквозь. Это может быть вызвано следующими причинами:
     - сложный компонент с маленьким шагом выводов, например, BGA с шагом 0,5 мм и менее;
     - слишком плотная трассировка при небольшом размере печатной платы и необходимость создания дополнительных «каналов» трассировки в зоне под переходным отверстием;
     - необходимость устранения той части переходного отверстия, которая не задействована в электрическом контакте между слоями (так называемый stub), чтобы не создавать лишних проблем для высокоскоростных сигналов;
     - потребность в ограничении распространения сигнала только в нескольких слоях, с экранированием остальных слоёв – например, при разделении аналоговой и цифровой частей схемы.
В англоязычной литературе для обозначения таких отверстий применяют термины blind via (отверстие выходит только на один из внешних слоёв), buried via (отверстие полностью находится внутри платы, соединяя два или несколько внутренних слоёв), microvia или uvia (отверстие выполнено лазером между двумя соседними слоями). Технология, подразумевающая высокую плотность соединений, очень маленькие зазоры и ширину проводника на плате, и применение несквозных отверстий имеет обобщающее название HDI PCB (High Density Interconnect – межсоединения высокой плотности). Существует несколько международных стандартов, имеющих отношение к HDI-платам, их конструированию, производству и контролю качества, например:
     - IPC/JPCA-2315: Design Guide for High-density Interconnect Structures and Microvias;
     - IPC-2226: Sectional Design Standard for High-density Interconnect (HDI) Printed Boards;
     - IPC/JPCA-4104: Qualification and Performance Specification for Dielectric Materials for High-density Interconnect Structures (HDI);
     - IPC-6016: Qualification and Performance Specification for High-density Interconnect (HDI) Structures.
В русскоязычной литературе применяются термины «глухие отверстия», «слепые отверстия», «погребённые отверстия», «микроотверстия» и другие. При этом данные термины не всегда понимаются одинаково различными специалистами.
При формировании несквозных отверстий, при их описании в САПР печатных плат, важно заранее понимать, какая технология будет использоваться заводом-производителем для их создания. В этой статье будут описаны несколько основных типов несквозных отверстий на примере изготовления 4-слойной печатной платы с несквозным отверстием между слоями 1 и 2 (см. рис. 1). Здесь также приводятся рекомендации по их применению, в том числе для случая высокочастотных материалов и препрегов, таких как Rogers серии 4000. На основе приводимых ниже рекомендаций можно создавать более сложные конструкции, комбинируя между собой различные виды отверстий и технологий.

Существуют четыре основных вида несквозных отверстий:
     1) Stack up +HDI (прессование с фольгой снаружи плюс микроотверстия);
     2) Core+Core +HDI (ядро плюс ядро плюс микроотверстия);
     3) Drill + Resin flow (сверление плюс вытекание смолы);
     4) Drill + Resin plug (сверление плюс забивка смолой).
Рассмотрим последовательности операций по изготовлению каждого типа отверстий.

Stack up + HDI (прессование с фольгой снаружи + микроотверстия)
В таблице 1 приведена последовательность технологических операций.
Рекомендации при исполнении такого типа конструкции следующие:
     - нельзя использовать ВЧ-препрег типа Ro4450;
     - расстояние между слоями 1 и 2 должно быть менее 0,15 мм (рекомендуется 0,05…0,1 мм);
     - глубина отверстия не должна превышать его диаметр.

Core + Core + HDI (ядро + ядро + микроотверстия)
В таблице 2 приведена последовательность технологических операций.
Рекомендации для такой конструкции:
     - расстояние между слоями 1 и 2 должно быть менее 0,15 мм (рекомендуется 0,1 мм);
     - если препрег 1 слой Ro4450, нужно выбирать толщину меди не более 18 мкм;
     - если препрег 1 слой Ro4450, то конструкция Via-In-Pad (заполнение и дополнительная медная крышка на переходных отверстиях) в этой ситуации не рекомендуется.

Drill + Resin flow (сверление плюс вытекание смолы)
В таблице 3 приведена последовательность технологических операций.
Рекомендации для такой конструкции:
     - нельзя использовать только 1 слой препрега;
     - медь во внутренних слоях – не более 18 мкм;
     - если применяется препрег Ro4450, то конструкция Via-In-Pad невозможна;
     - диаметр отверстия не должен превышать 0,25 мм;
     - плотность таких несквозных отверстий не должна быть чрезмерной.

Drill + Resin plug (сверление плюс забивка смолой)
В таблице 4 приведена последовательность технологических операций.
Рекомендации для такой конструкции:
     - для обеспечения...

 получить полную версию статьи с таблицами и рисунками в формате PDF

Аналитические статьи »

Google
Поиск электронных компонентов