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HDI PCB Aufstapeln

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HDI PCB Stack up – Der ultimative FAQ-Leitfaden

Der HDI-Leiterplattenstapel ist ein wichtiges Konzept in der Industrie. Kein Wunder, dass mehrere Fragen das Internet überschwemmen.

Die Menschen wollen Antworten, und dieser Leitfaden ist bestrebt, dringend benötigte Lösungen bereitzustellen.

Haben Sie Fragen zu den Vor- und Nachteilen des HDI-Leiterplattenaufbaus?

Halten Sie sich fest, ziehen Sie es durch, und dieser ultimative Leitfaden wird Ihnen immense Erleuchtung bieten.

Was ist HDI PCB Stack-up?

Erster Halt: HDI ist eine Abkürzung für High-Density Interconnect. Es handelt sich also um Leiterplatten mit einer höheren Verdrahtungsdichte als die Standard-Leiterplatten.

Da wir die Tatsache oben festgestellt haben, wollen wir nun sehen, was HDI PCB Stapel ist.

Der HDI-Leiterplattenstapel umfasst die Verwendung von Mikro-, vergrabenen und blinde Durchkontaktierungen zu einem kompakten Brett. Es ist die zugrunde liegende Substanz, in der die Komponentenbaugruppe liegt.

HDI-PCB-Stack-up

HDI-PCB-Stack-up

Welche Arten von HDI-Leiterplattenstapeln gibt es?

Sie haben eine gute Auswahl an HDI-Leiterplattenstapeln zur Auswahl. Sie sind;

0-N-0 (Typ I)

Bei dieser Art von HDI-Stapelung dominieren die Lasermikrovias.

Die folgenden Verfahren sind typisch für den 0-N-0(Typ I)-HDI-Stapelaufbau

  • Laminierung des Kerns durch den Hersteller
  • Mechanisches Bohren des Kerns
  • Beschichten der mechanischen Bohrmaschine
  • Der Hersteller formt die lasergebohrten Vias
  • Bilden der endgültigen Durchgangsloch-Vias

Abbildung 2 – 0-N-0 HDI-Leiterplattenstapel

0-N-0 HDI PCB Stack-up

1-N-1 (Typ II)

Hersteller verwenden die begraben Vias und Micro-Vias in dieser Art von HDI-PCB-Stack-up. Die Zahl "1" zeigt zwei HDI-Schichten auf beiden Seiten des Kerns an.

Siehe den Prozess unten;

  • Laminierung des Kerns
  • Mechanisches Bohren des Kerns
  • Beschichten der mechanischen Bohrmaschine
  • Der Hersteller erstellt eine innere Schicht
  • Der Hersteller fügt zwei weitere Schichten durch sequentielles Laminieren hinzu
  • Der mechanische Bohrer wird zu einer vergrabenen Durchkontaktierung
  • Der Hersteller formt die lasergebohrten Vias
  • Bilden der endgültigen Durchgangsloch-Vias

-1-N-1-HDI-PCB-Stapel

1-N-1 HDI PCB Stack-up

2-N-2 (Typ III)

Dies kommt mit Mikro-Vias. Die Zahl „2“ bedeutet doppelte Laminierung auf beiden Seiten des Kerns. Diese doppelte Laminierung fügt vier Kupferschichten hinzu.

Daher gibt es insgesamt sechs Schichten. Beim Typ-III-HDI-Stack-up galvanisiert der Hersteller die Microvias mit Kupfer.

Abbildung 4 – 2-N-2 HDI-Leiterplattenstapel

 2-N-2 HDI PCB Stack-up

Was ist beim Design von HDI-Leiterplattenstapeln zu beachten?

Möchten Sie einen HDI PCB Stack-up entwerfen? Bitte beachten Sie, dass Sie einige Dinge beachten sollten, bevor Sie den Prozess starten.

Sie umfassen;

Thermische

Eine Kante des HDI PCB-Stapel ist hochwertige thermische Leistung. Daher sollten Sie Komponenten verwenden, die dem Stapel helfen, dieses Kunststück zu erreichen.

Berücksichtigen Sie die thermische Stabilität der Microvias. Bei Hochgeschwindigkeitsdesigns müssen Sie die Leiterbahnbreiten berücksichtigen.

Impedanzkontrolle

Sie müssen den Aufbau so gestalten, dass die Impedanz die Signalqualität nicht beeinträchtigt. Daher sollten Leiterbahnbreiten, Dicke der dielektrischen Schicht und Abstände innerhalb von 10 % tolerant sein.

Elektromagnetische Interferenz

Da HDI für Hochgeschwindigkeitsdesigns geeignet ist, sollten Sie die Rauschsignale berücksichtigen.

Was sind die Vorteile von HDI PCB Stackup?

Der HDI-Leiterplattenaufbau bietet mehrere Vorteile. Mal sehen, was sie sind;

Kosteneffizient

HDI PCB ermöglicht es Ihnen, alle Funktionalitäten in einem Board zu haben. Daher geben Sie nicht so viel aus, als wenn Sie die Funktionen in separaten Leiterplatten hätten.

HDI PCB verbessert auch die Produktleistung; Daher erhalten Sie eine gute Kapitalrendite.

Leicht und flexibel

HDI-Leiterplatten haben ein ideales Gewicht und nehmen nicht viel Platz ein. Daher sind sie für Ballungsgebiete geeignet.

Qualitätsleistung

HDI PCB Stack-up reduziert die Lücke zwischen elektrischen Komponenten auf der Platine. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der Leiterplatte gesteigert.

Es gibt eine bessere Signalintegrität mit dem HDI-Leiterplattenaufbau. Die HDI-Technologie schafft kürzere Signalwege und reduziert die Signalreflexion.

Schneller zu bauen

Der Aufbau des HDI-Leiterplattenstapels ist für Hersteller recht bequem. Darüber hinaus nehmen seine Prozesse nur minimale Zeit in Anspruch; Daher können Kunden das Produkt schneller erhalten.

Höchste Zuverlässigkeit

Die HDI-Leiterplatte umfasst Durchkontaktierungen, die die Platine widerstandsfähig gegen extreme Umgebungsbedingungen machen.

Was sind Vias im HDI PCB Stackup Design?

Durchkontaktierungen sind eine wesentliche Komponente im HDI-PCB-Stack-up-Design.

Vias sind Löcher auf den Leiterplatten (PCB). Sie ermöglichen die Verbindung zwischen verschiedenen Lagen der Multilayer-Leiterplatte.

Durchkontaktierungen

Durchkontaktierungen

Vias umfasst;

  • Fass: Dies ist ein leitfähiges Rohr, das das Bohrloch füllt
  • Pad: verbindet oder verbindet jedes Ende des Zylinders mit den elektrischen Komponenten
  • Antipad: Dies ist ein Durchgangsloch zwischen dem Lauf und der Nicht-Verbindungsschicht

Welche Arten von Durchkontaktierungen werden beim Design von HDI-Leiterplattenstapeln verwendet?

Es gibt verschiedene Arten von Durchkontaktierungen, die ihre Anwendung beim Design von HDI-Leiterplattenstapeln finden.

Arten von Vias

Arten von PCB-Durchkontaktierungen

Mal sehen, was sie sind.

Blinde Durchkontaktierungen

Blind Vias sind Löcher, die der Hersteller mit einem Laser oder Bohrer herstellt. Es verbindet die externe Schicht mit der internen Schicht eines mehrschichtigen HDI-PCB-Designs.

Dieses Via hat den Namen „Blind Vias“, weil es sich um ein Loch handelt, das nur auf einer Seite der Leiterplatte sichtbar ist. Sacklöcher sind ziemlich teuer und schwierig zu konstruieren.

Durchkontaktierungen

Diese Art von Via tritt von oben nach unten auf der Leiterplatte auf. Der Hersteller erstellt es mit einem Bohrer oder Laser.

Da die Durchkontaktierungen von oben nach unten verlaufen, verbinden sie alle mehrlagigen HDI-Leiterplattenlagen.

Through-Hole Vias erweisen sich als die günstigsten Vias. Sie sind auch einfach zu konstruieren.

Es gibt zwei Arten von Durchgangslöchern, nämlich;

  • Nicht plattierte Durchgangslöcher: Sie haben keine Kupferpads
  • Durchkontaktierte Löcher: Sie haben Kupferpads

Mikrovias

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um die kleinsten Durchkontaktierungen mit einem Durchmesser von weniger als 150 Mikrometern. Sie verbinden eine Lage der Leiterplatte mit der angrenzenden Lage.

Die Mikrovias erzeugt der Hersteller mit einem Laser. Aufgrund ihrer Größe finden sie Relevanz in komplexeren Designs, die dichtere PCBs erfordern.

Vergrabene Durchkontaktierungen

Es ist eine Durchkontaktierung innerhalb der Leiterplatte, die Sie aufgrund ihres Namens von außen nicht erkennen können. Daher hat es den Namen Buried Vias.

Vergrabene Durchkontaktierungen verbinden zwei interne Schichten aus mehrschichtiger HDI-Leiterplatte. Da es sich um ein galvanisiertes Loch handelt, ist ein separater Bohrer erforderlich.

Was sind die Anwendungen des HDI-Leiterplattenstapels?

Der HDI-PCB-Stack-up hat seine Anwendung in mehreren Branchen und Geräten

Luft- und Raumfahrt

Der HDI-PCB-Stack-up ist für elektronische Designs für Flugzeuge, Raketensysteme und andere Luftverteidigungssysteme von Bedeutung.

Dies ist möglich, weil der HDI CB-Stack-up für extreme Umgebungsbedingungen geeignet ist.

Gesundheitswesen

Die HDI-Technologie ist im medizinischen Bereich und anderen verwandten Bereichen des Gesundheitswesens wichtig. Sie finden HDI-Leiterplatten beispielsweise in Geräten wie Hörgeräten, Friedensstiftern, Röntgengeräten usw.

Consumer-Gadgets oder -Geräte

Sie können den HDI-Leiterplattenstapel für Verbrauchergeräte wie Computer, Smartphones, Haushaltsgeräte, Tablets usw. verwenden.

Andere Anwendungen der HDI-Leiterplatte umfassen;

  • Intelligente Kleidung
  • VR-Headsets
  • Smartwatches usw

Was ist ein HDI-Layout in Bezug auf den HDI-Leiterplattenstapel?

Das HDI-Layout ist die Art der Anordnung von High-Density-Komponenten der Leiterplatte. Es ist eine Reihe von Techniken, die es ermöglichen, dass alle Teile in das HDI-Board passen.

Ein HDI-Layout beinhaltet Folgendes:

  • Dünnere Spuren
  • Kleinere Vias
  • Niedrigere Signalpegel
  • Höhere Schichtanzahl

Was sind die drei Ansätze, die Hersteller verwenden, um HDI-Leiterplattenstapel zu montieren?

Es gibt drei Ansätze, die Hersteller verwenden, um den HDI-Leiterplattenstapel zusammenzubauen.

Mal sehen, was sie sind;

Sequentielle Laminierung

Bei der sequentiellen Laminierung fügt ein Hersteller ein Dielektrikum zwischen zwei Kupferschichten zusammen mit einem laminierten Unterverbund ein.

Hersteller verwenden die Buried Vias, Bling Platted-Through und Blind Vias für die sequentielle Laminierung.

Standardlaminierung

Die regelmäßige Laminierung beinhaltet die Herstellung aufeinanderfolgender Schichten des HDI-Materials. Dann geht der Hersteller weiter, um die Schichten zu binden.

Die Idee hinter der Laminierung ist es, Kupfer daran zu hindern, versehentlich Signale zu leiten. Das plattierte Durchgangsloch ist für diesen Ansatz dominant.

Laminierungsaufbau mit Microvias

Dies ist immer noch der Laminierungsprozess, aber diesmal unter Verwendung von Microvias.

Woher weiß ich, dass ein Material für die Herstellung von HDI-Leiterplattenstapeln geeignet ist?

Eine falsche Wahl von Leiterplattenmaterial gefährdet den gesamten HDI-Prozess. Daher sollten Hersteller einige Schlüsselfragen beantworten, um geeignete Materialien für die Aufgabe zu erhalten.

  • Wird das Material die thermischen Anforderungen erfüllen? Wenn ja, dann ist es für den Prozess geeignet.
  • Ist das Dielektrikum mit dem Kernsubstratmaterial kompatibel? Unabhängig davon, welches Dielektrikum Sie verwenden, muss es mit dem Kernsubstratmaterial kompatibel sein.
  • Sind die Microvias zuverlässig?
  • Ist das Material thermoschockbeständig?
  • Hat das Dielektrikum eine gute Haftung des plattierten Kupfers?

Was ist die Struktur von HDI-PCB in Beziehung zum HDI-PCB-Stackup?

Eine HDI-Leiterplatte ist eine Leiterplatte mit folgendem;

  • Mehrere Schichten
  • 127 mm Microvia-Durchmesser
  • 35 mm Pad-Durchmesser
  • 10 mm Zeilenabstand

Experten gehen davon aus, dass der Aufbau von HDI-Leiterplatten symmetrisch ist. Dass die HDI-Leiterplatte symmetrisch ist, bedeutet, dass sie sowohl innere als auch äußere Schichten hat.

Die Innenlagen sind perfekt symmetrisch und die Buried Vias durchdringen diese innere Symmetrieachse.

Andererseits versteift die äußere Schicht die innere Schicht, und die Sacklöcher trennen sie.

Dabei spielt der symmetrische Aufbau der HDI-Leiterplatte eine entscheidende Rolle. Die folgenden Probleme können auftreten, wenn die HDI-Leiterplatte unsymmetrisch ist.

  • Die Platine kann sich aufgrund von Spannungs- und Temperaturunterschieden verbiegen
  • Orte mit einer höheren Konzentration von Kupferdrähten haben mehr Harze
  • Es wird eine ungleichmäßige Dicke geben, was zu höheren Kosten führt

Was ist die Zukunftsaussicht in Bezug auf den Marktwert von HDI PCB Stackup?

Die Einführung der HDI-Technologie bei Leiterplatten hat dem Markt einen großen Schub gegeben.

Die Tatsache ist unbestreitbar, da HDI PCB in der Elektronikbranche, der Automobilindustrie und der IT-/Kommunikationsbranche Anwendung findet.

Die breite Anwendung der HDI-Leiterplatte schafft ein hervorragendes Marktwachstumspotenzial.

Laut Report Linker prognostiziert der Marktanalyst, dass die HDI-Technologie bis 16.4 einen Marktwert von 2025 Milliarden Dollar erreichen wird. Dies zeigt ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 6 % bis 8 % zwischen 2020 und 2025.

Zu den Treibern für den HDI-Leiterplattenmarkt gehören:

  • Geringeres Gewicht und kleinere Größe der Komponenten
  • Seine hohe Leistung
  • Steigende Nachfrage nach hoher Effizienz
  • Rasantes Wachstum des Marktes für Unterhaltungselektronik

Was ist das Konzept des HDI-Leiterplattenstapels mit BGAs?

BGA ist eine Abkürzung für Ball Grid Arrays. Es ist ein Chipträger für integrierte Schaltkreise.

Hersteller verwenden BGAs, um elektronische Komponenten dauerhaft auf der Leiterplatte zu montieren.

Das Konzept, das HDI-Leiterplattenstapel und BGAs zusammenbringt, ist das BGA-Escape-Routing.

BGA-Escape-Routing spricht von der Platzierung von Komponenten (Pins), um die Verbindung zwischen den Platinenschichten zu erleichtern.

BGAs erhöhen die Chance, sich auf jede Schicht des HDI-PCB-Stapels zu bewegen.

Welche Schwierigkeiten treten beim HDI-PCB-Stackup auf?

Im Folgenden sind die Herausforderungen des HDI-Leiterplattenaufbaus aufgeführt.

  • Durchkontaktierungen neigen dazu, empfindlich zu sein. Dies liegt daran, dass sie wichtige Materialien für den Aufbau von HDI-Leiterplatten sind, jedoch anfällig für hohe thermische Belastungen sein können.
  • Hersteller haben keine andere Wahl, als die entsprechenden Materialien zu verwenden. Es gibt keinen Raum für die Verwaltung von Material oder Improvisationen.
  • Plattierungsprobleme: Hersteller müssen die Seitenverhältnisse einhalten, um eine Plattierungsintegrität zu erreichen
  • Die Geräte für HDI-Leiterplatten sind ziemlich teuer
  • Wenn Hersteller Prepregs verwenden, neigen die Gläser in den Prepregs dazu, die Laserrichtung zu ändern. Die Richtungsänderung führt zu einer schlechten Formqualität der Laser-Durchgangslöcher

Was ist der Unterschied zwischen der HDI-Platine und einer gewöhnlichen Leiterplatte in Bezug auf den HDI-Leiterplattenstapel?

Das HDI-Board unterscheidet sich in den folgenden Bereichen von gewöhnlichen PCBs.

Streckung

Die gewöhnliche PCB hat ein großes Seitenverhältnis, während die HDI-Platine ein kleines Seitenverhältnis besitzt

Schichten

Die gewöhnliche Leiterplatte hat zahlreiche Schichten, aber die HDI-Leiterplatte hat weniger Schichten

Dichte

Die gewöhnliche Leiterplatte hat eine durchschnittliche oder minimale Komponentendichte. Im Gegensatz dazu weist die HDI-Leiterplatte eine hohe Bauteildichte auf.

Bohren

Mechanisches Bohren ist für die gewöhnliche Leiterplatte relevant, während Hersteller das Laserbohren in der HDI-Leiterplatte einsetzen.

LEISTUNG

Die HDI-Leiterplatte bietet eine verbesserte Leistung im Vergleich zu einer gewöhnlichen Leiterplatte mit durchschnittlicher Leistung.

Gewicht

Die gewöhnliche Leiterplatte neigt dazu, schwer zu sein, während die HDI-Leiterplatte leicht ist.

Low-Pitch-Pakete

Die gewöhnliche Leiterplatte ist nicht mit Low-Pitch-Gehäusen kompatibel. Andererseits funktioniert die HDI-Leiterplatte perfekt mit Low-Pitch-Gehäusen.

Was ist die HDI-Leiterplattenlaminatstruktur in Bezug auf den HDI-Leiterplattenstapel?

Laminate sind Teilverbunde (Sublayer) der HDI-Leiterplatte.

Sie haben unterschiedliche Strukturen, also sehen wir uns ein paar davon an.

  • Einschichtige HDI-Leiterplatte: Dies ist eine Schicht aus sechs Lagen Leiterplatte, die eine Laminatstruktur von 1 + 4 + 1 hat
  • Primäre HDI-6-Schicht-Platte mit Laminatstruktur (1+N+1), wobei N eine gerade Zahl und N größer oder gleich 2 ist.
  • Sekundäre 8-Lagen-Platte mit Struktur (1+1+N+1+1), wobei N eine gerade Zahl und N größer oder gleich 2 ist.

Was sind die Merkmale von HDI PCB Stackup?

Die HDI-Leiterplatte hat ihre einzigartigen Eigenschaften. Sie beinhalten;

  • Extrem kleine Vias. Die Industrie nennt sie Micro Vias. Die Microvias werden vom Hersteller mit Laser gebohrt und haben ein Seitenverhältnis von 1:1
  • Buried Vias sind ein weiteres Merkmal des HDI-Leiterplattenaufbaus. Die vergrabenen Durchkontaktierungen verbinden die inneren Schichten des Stapels miteinander.
  • Blind Vias sind auch in der Mischung vorhanden. Sie verbinden äußere Schichten mit den inneren Schichten. Die blinden Durchkontaktierungen stellen die Verbindung her, ohne in die gesamte Platine einzudringen.
  • Vorhandensein von Elic, bei denen es sich um gestapelte kupfergefüllte Mikrovias handelt, die die verschiedenen Schichten der Leiterplatte verbinden

Was sind die Dos und Don'ts von HDI PCB Stackup?

Die Gebote und Verbote von HDI-Leiterplatten weisen auf die besten Praktiken hin, die ein Hersteller beim Umgang mit HDI-PCN-Stapeln anwenden muss.

Was Hersteller tun sollten

Im Folgenden sind die bewährten Verfahren in Bezug auf den Aufbau von HDI-Leiterplatten aufgeführt.

  • Die Dicke der Signalschichten muss mit der der Prepegs, Masseschichten, der Leistung und des Kerns korrelieren. Daher wird jede Abweichung von dieser Anweisung dazu führen, dass die Dicke die Leiterbahnberechnungen und Mikrodurchkontaktierungen ausgleicht.
  • Überprüfen Sie Ihr HDI-PCB-Design noch einmal. Legen Sie dann die Bodenschichten und Leistungsschichten eng aneinander. Führen Sie als Nächstes dieselbe Aktion mit inneren Leistungsschichten und Signalschichten durch.
  • Verlegen Sie Hochgeschwindigkeitsschichten auf den dünnsten Mikrostreifen.
  • Verwenden Sie mehrere geerdete Leistungsschichten, um die Erdungsimpedanz zu minimieren
  • Überprüfen Sie die Spezifikationen des Herstellers. Stellen Sie sicher, dass alles, was Sie mit der Leiterplatte entwerfen und erreichen möchten, die Fähigkeiten des Herstellers nicht übersteigt. Zu berücksichtigende Dinge sollten Leiterbahnbreite, Kupfergewicht usw. sein.
  • Sie können die Montageabschirmung verbessern, indem Sie umlaufende Schutzspuren und eine Abschirmung auf Platinenebene hinzufügen.
  • Eine gute Kommunikation mit den Herstellern ist von entscheidender Bedeutung. Es wäre großartig, wenn Sie dem Hersteller Fragen stellen würden, falls Sie sich bei irgendetwas nicht sicher sind.
  • Sie können die HDI-Leistungsintegrität erhöhen, indem Sie die Masseschichten und Leistungsschichten nebeneinander platzieren.
  • Versuchen Sie, für alle HDI-Schichten dasselbe Material zu verwenden. Die Wirkung minimiert die Delaminierung.

Dinge, die Hersteller nicht tun sollten

  • Verwenden Sie einen Stapeltyp, der zu Ihrem Design passt. Verwenden Sie zum Beispiel bitte keinen Typ-II-Aufbau für ein Design, zu dem ein Typ-I-Aufbau am besten passt.
  • Verwenden Sie für komplexere Konstruktionen nur Typ IV, V, VI
  • Legen Sie nicht zwei Signalschichten an benachbarten Positionen aneinander.
  • Vernachlässigen Sie nicht die Anleitung des Herstellers oder den Ablaufprozess

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