Proceso de Fabricación y Base de Diseño de PCB HDI

Palabras clave: Fabricación de PCB HDI

El deseo de empaquetar más elementos en soportes más modestos se ha expandido a medida que el panorama innovador ha cambiado. A medida que se empaquetan más componentes en una región más reducida, las PCB fabricadas mediante métodos de interconexión de alta densidad (HDI) frecuentemente tienen una huella general reducida. Una PCB HDI puede acomodar más componentes en un espacio más pequeño mediante el uso de vías micro, ciegas y enterradas, vías en almohadillas y trazas muy finas. Mostraremos los fundamentos del diseño HDI para que pueda fabricar una placa de PCB HDI robusta durante el ensamblaje de PCB HDI.

En el momento en que los analistas comenzaron a buscar formas de minimizar la cantidad de vías en las PCB en 1980, el diseño y fabricación de circuitos impresos de interconexión de alta densidad (HDI) tuvo sus inicios. Los primeros apilamientos industriales o láminas impresas secuencialmente se entregaron en 1984. Desde entonces, los diseñadores y fabricantes de componentes han buscado continuamente formas de integrar más funcionalidades en un solo chip y una sola placa.

Existen ciertos obstáculos de diseño y producción que superar al crear un diseño de placa PCB HDI.

Estos son algunos de los desafíos con los que podría encontrarse al crear una PCB HDI:

• espacio de trabajo de reunión reducido
• espaciado más ajustado y componentes más pequeños
• mayor número de componentes apilados en ambos lados de la PCB
• longitudes de trayecto de señal aumentadas debido a rutas de trazas más largas
• Para completar la placa, se requieren más rutas de trazas.

Podría desafiar las convenciones de diseño de PCB y producir PCB robustas con densidades de conexión extremadamente altas si cuenta con la combinación adecuada de herramientas de diseño y enrutamiento basadas en un motor de diseño guiado por principios. Al utilizar software de diseño de PCB de vanguardia específicamente diseñado para la Fabricación de PCB HDI, trabajar con enrutamiento de PCB de alta densidad y componentes de paso fino es sencillo. Con herramientas de diseño de primera clase, podría construir su propio diseño de placa HDI y prepararse para el proceso de fabricación HDI.

¿Qué Hace que el Diseño y Ensamblaje de Placas PCB HDI Sean Únicos?

Hay algunas formas pequeñas pero críticas en las que el proceso de fabricación HDI difiere del método tradicional de fabricación de PCB. Es vital tener en cuenta que los requisitos del fabricante limitarán la libertad de diseño e impondrán restricciones en el enrutamiento de la placa. Aunque su software de diseño aún puede respaldar el uso de trazas más delgadas, vías más pequeñas, más capas y componentes más reducidos, hacerlo requiere aprovechar la automatización. Los requisitos de Diseño para la Fabricación (DFM). El método de fabricación y los materiales utilizados para construir la placa determinarán los requisitos DFM exactos. Cuando se consideran las necesidades de fidelidad, los requisitos DFM también se vuelven críticos.

Estas demandas deben abordarse durante la selección de materiales:

• ¿Será la química del dieléctrico utilizado compatible con la química del material del sustrato central tal como está ahora?
• ¿Será adecuada la unión del cobre chapado al dieléctrico?
• ¿Proporcionará el dieléctrico un espaciado dieléctrico adecuado y confiable a las capas metálicas?
• ¿Podrá satisfacer mis requisitos térmicos?
• ¿Ofrecerá el dieléctrico la alta Tg ideal para el ajuste y la unión de cables?
• ¿Soportará el choque térmico cuando esté cubierto por varias capas SBU?
• ¿Habrá microvías enterradas y confiables?

En los sustratos HDI, se utilizan nueve tipos particulares de materiales dieléctricos generales. Muchos de ellos están cubiertos por hojas de corte IPC como IPC-4101B e IPC-4104A, mientras que muchos aún no están descritos por los estándares IPC. Los recursos son:

• Dieléctricos fluidos radiantes
• Dieléctricos para película seca fotosensible
• Película de poliamida adaptable
• Películas secas tratadas térmicamente
• Dieléctrico fluido térmico aliviado
• Lámina RCC de doble capa, reforzada y recubierta de resina
• Núcleos y prepregs FR-4 estándar
• Prepregs nuevos láser-resistentes de vidrio esparcido, recién salidos del plástico

Termoplásticos

La disposición de capas, mediante la ingeniería, la disposición de componentes, la expansión de BGA y las limitaciones del diseño, influye en la eficiencia de direccionamiento para HDI. El ancho de traza, el tamaño de las vías y la posición/evitación del direccionamiento para componentes BGA son los tres elementos más vitales a considerar al desarrollar su diseño HDI.

Siempre consulte sobre sus procesos de fabricación para producir PCBs HDI. Debe determinar los límites de sus procedimientos de producción, ya que esto afectará el tamaño de los elementos que podría incluir en su diseño. La vía esencial está determinada por el paso de bolas de los componentes BGA, lo que a su vez influye en la metodología de fabricación HDI necesaria para ensamblar la placa. Las microvías, una parte crítica de su PCB HDI, deben diseñarse cuidadosamente para permitir el direccionamiento de capa a capa.

Resumen de los Ciclos de Ensamblaje y Configuración de Placas PCB HDI

El proceso de fabricación de PCB convencional incluye muchas etapas; sin embargo, la creación de PCBs HDI requiere algunos pasos especiales que pueden no utilizarse en otras placas. Al igual que muchos otros sistemas, el proceso de diseño de placas HDI comienza con lo siguiente:

Utilice el componente BGA más grande de la placa o use el recuento de interfaz + dirección del CI más grande de la placa para calcular el número de capas necesario para direccionar todas las señales.

Para seleccionar materiales y obtener datos dieléctricos para su disposición de capas de PCB, contacte a su compañía de producción.

Determine el estilo de vía que se utilizará para transferir señales a través de las capas internas en función del número de capas y el grosor.

Si es necesario, realice una evaluación de fiabilidad para garantizar que los materiales no ejerzan demasiada tensión en las interconexiones durante el procesamiento de ensamblaje y operación.

Para permitir una producción y ensamblaje confiables, establezca reglas de diseño basadas en las capacidades del fabricante y las necesidades de fiabilidad (necesidad de lagrimas, anchos de traza, separaciones, etc.).

Los puntos básicos incluyen la generación de la disposición de capas y la garantía de las reglas de diseño, ya que afectan la fiabilidad y capacidad de direccionamiento de un producto. Cuando se completan estos pasos, un diseñador puede utilizar su programa ECAD para aplicar las medidas DFM y de fiabilidad de sus fabricantes como reglas de diseño.

Garantizar que el diseño sea sólido, direccionable y pueda fabricarse haciendo esto por adelantado es importante.

Haga que el tamaño de sus componentes cumpla con los requisitos DFM de HDI

A pesar de los estrictos requisitos DFM para separaciones en un PCB HDI, pueden cumplirse utilizando las reglas de diseño en su programa de configuración de PCB. Antes de planificar y direccionar, es vital obtener reglas DFM específicas, como:

• Limitaciones para el ancho y espaciado de trazas
• Límites en el anillo anular y la relación de aspecto, especialmente para diseños de alta fiabilidad
• El sistema de materiales de la placa garantiza una impedancia controlada en la disposición de capas principal.
• Si están disponibles, perfiles de impedancia para la disposición de capas o pares de capas seleccionados

Su capacidad para planificar su placa de circuito HDI para cumplir con estos detalles de DFM depende en gran medida de sus herramientas de diseño. Con el conjunto adecuado de herramientas de configuración, enrutar trazos controlados por impedancia en su PCB HDI es relativamente sencillo. Básicamente, establezca su ancho de trazo preferido y un perfil de impedancia mientras tiene en cuenta las recomendaciones de DFM de su fabricante. A medida que diseña su diseño HDI para el ensamblaje de PCB HDI, el motor DRC en línea en su software de enrutamiento verificará su trazado. Para asegurarse de haber considerado todos los requisitos relevantes de DFM para HDI, asegúrese de obtener un conjunto exhaustivo de especificaciones para el proceso de su fabricante.