Leiterplattentechnisch - Leiterplatte mit hoher Dichte HDI

Hindernisse für die Umsetzung von HDI

Es gibt mehrere mögliche Dilemmata für den Einsatz der HDI-Technologie, so dass der Einsatz dieser Technologie Risiken ausgesetzt ist. Das typische Dilemma ist wie folgt.

1 Vorhersehbarkeit

Kunden müssen den HDI-Stapelstatus, die Anzahl der Löcher und den Preis kennen, der zu Beginn des Projekts und der Konstruktion bekannt sein muss. Hersteller müssen oft ein Angebot machen, nachdem das Produktstrukturdesign abgeschlossen ist. Es gibt fast keine relevanten Daten, auf die man sich während der vorangegangenen Arbeiten beziehen kann, wodurch sich Design und Nutzung von Kunden wie ein blinder Mann anfühlen. Ist das Konzept der HDI-Plattenmikrowells unklar, kann es sein, dass die korrekte Konstruktion nicht hergestellt wird, was zu Abfall führt. Diese Probleme verbessern sich allmählich, und wenn genügend Erfahrung gesammelt wird, kann ein gewisser Grad an Schätzung vorgenommen werden.

2 Design Modell

Wenn es ein genaues Wickelmodell gibt, können die grundlegenden Komponentendaten, die geometrische Beziehung und die Leiterplattengröße importiert werden, um eine Stapelstruktur- und Designkriterienanalyse zu generieren, und dann kann der Produktleistungsstatus grob verstanden werden. Derzeit verfügen nur wenige relativ große Hersteller über die technische Fähigkeit, das Endprodukt dieser Art zu simulieren.

Da HDI-Boards immer häufiger geworden sind und die verfügbaren Computerhilfen allmählich ausgereift sind, haben Sie die Möglichkeit, gute Designs zu erstellen, wenn Sie mehr über die Eigenschaften von HDI-Boards erfahren können. Neues Produktdesign erfordert eine regelmäßige Stapelstruktur, Routingkanäle und großflächige Verdrahtungsrichtlinien. Kleines Layout mag relativ einfach sein, aber die Planung komplexer Produkte lässt sich mit einfachen computergestützten Werkzeugen nicht herausfinden.

3 Signalintegration

Um HDI-Struktur zu verwenden, muss man den elektrischen Verbesserungseffekt verstehen, den es bringen kann.

4 Massenproduktion

Die meisten Hersteller, die HDI-Platinen in Massenproduktion produzieren, werden Mobiltelefonen und Verbraucherprodukten mehr Aufmerksamkeit schenken. Um jedoch stärker an neuen Produkten beteiligt zu sein, sollten Hersteller auch auf HDI-Produkte achten, die wenig nachgefragt werden.

5 Neue Materialien

HDI führt viele neue Materialien ein, mit denen einige Benutzer nicht vertraut sind, wie: harzbeschichtete Kupferhaut, Vakuumlaminierung von dielektrischen Schichten usw. Die Eigenschaften des Substrats werden immer wichtiger für die Leistung der Leiterplatte, und das verlustarme Substrat und die niedrige dielektrische Konstante sind beide Schlüssel. Hohe Hitzebeständigkeit ist auch eine notwendige Bedingung für den bleifreien Prozess, und neue Materialien erfordern eine relativ hohe Materialzerlegungstemperatur, die mit einem thermogravimetrischen Analysator (TGA-Thermal gravimetric Analyze) gemessen werden kann, einer Prüfmethode gemäß ASTM D 3850. Selbst wenn das Material gerade bei mehreren thermischen Zyklen nur eine Gewichtsabnahme von 2-3% aufweist, kann es dennoch zu einem gravierenden Rückgang der Zuverlässigkeit kommen.

Andere wichtige Substrateigenschaften umfassen: gleichmäßige Glasfaserverstärkung ist vorteilhaft für die Laserbearbeitung, dünne Glasfaser ist vorteilhaft für elektrische Eigenschaften, dünne und hohe dielektrische Koeffizienten Materialien können mit mehr Kapazität zwischen der Leistungs-/Masseebene konfiguriert werden, Hinzufügen zusätzlicher Substrate kann eingebettete passive Komponentenschichten und so weiter produzieren.

6 Montageprobleme

Viele Monteure sind nicht an die Loch-auf-Pad (VIP)-Struktur gewöhnt und denken, dass diese Struktur die Menge der Lötstellen teilen wird, aber in der Tat kann die Menge der Lötpaste, die von dünnen Platten und kleinen Löchern belegt wird, nur 1 bis 3%. Das Erzwingen des Leiterplattendesigns zum vollständigen Ausfüllen ist manchmal unnötig, was die Produktionskosten der Leiterplatte um mehr als 10%. Wenn das Dogbone (Dogbone) Layout auf der HDI-Platine verwendet wird, verbraucht es viel Fläche und erhöht die Induktivität der Schaltung (~25nH pro Zoll). Die Auswahl dieser Strukturen wirkt sich direkt auf die Laufruhe der Montage und die Produktkosten und -leistung aus. Abbildung 9 zeigt die ungefüllte und vollgefüllte Querschnittsstruktur.

Unter Verwendung von Löchern auf den Pads, blinden Löchern und der Rückseite der Leiterplatte gibt es keine allgemeinen Durchgangslochtestpunkte zur Verfügung, und es gibt fast keinen Platz, um 50mil-Testpads als Testpunkte mit hoher Dichte unterzubringen. Die Möglichkeit, die Größe von Testpunkten und Zugängen (Access) zu reduzieren, ist eine wichtige Aufgabe von HDI. Theoretisch stehen viele hochdichte Testwerkzeuge und -methoden zur Verfügung, aber in der Praxis kann es schwierig sein, Produkte aufeinander abzustimmen. DFT-Design For Testing (DFT-Design For Testing) ermöglicht Testingenieuren und Leiterplattendesignern, gemeinsam zu planen. Sie können mögliche Ausfallbedingungen vorhersagen, Teststrategien planen, den Umfang von Fehlern verstehen und die Planung der Testnähe vor dem Leiterplattenlayout/Wicklungsdesign abwägen.

Dieser Aspekt ist für die Massenproduktion sehr wichtig, da er einen Vergleich der Kosten für Produkttests beinhaltet. Einige Software kann die möglichen Fehlerarten jedes Kontakt-, Bauteil- und Platinensignals vorhersagen, so dass der Testmodus mit der besten Abdeckung geplant werden kann. Listen Sie die erforderlichen Testpads auf, die die beste Testabdeckung und -sequenz bieten können, und der Designer kann die Testmethode basierend auf der begrenzten Oberflächennähe der Leiterplatte effektiv bestimmen.

7 Design- und Kostenschätzungsfunktionen erfordern Modelle

Um Leiterplatten effektiv mit HDI-Technologie zu entwerfen, müssen wir auf viele mögliche Stapelstrukturänderungen, Lochstrukturen und Designkriterien achten. Derzeit hat die Industrie einige Schätzmethoden basierend auf ihrer Erfahrung entwickelt, so dass die Entwurfsarbeit die beste Stapelmethode und Struktur gemäß dem Plan wählen kann.

Die minimale Öffnung, der Lochkreis, die Schaltungsbreite usw., die im Design verwendet werden, haben einen erheblichen Einfluss auf die Ertragsleistung, während die Materialstärke, die Stapelstruktur, die Linienlochzahl, die Lochdichte usw. auch einen erheblichen Einfluss auf die Kosten haben. Andere Kostenfaktoren, wie: endgültige Metalloberflächenbehandlung, Zuschnitt, zulässige Toleranzen usw. beeinflussen auch die Produktionskosten.

8 Konstruktionswerkzeug-CAD

Obwohl die Entwicklung von EDA-Tools (Electronic Design Automation) für HDI-Leiterplattendesign langsam ist, gibt es bereits viele ausgereifte Produkte, und ihre Funktionen haben sich mit der Nachfrage verbessert, aber der hohe Preis ist für kleine Designunternehmen lästiger. Verglichen mit herkömmlichen Werkzeugen für die Durchgangsautomatisierung werden die wichtigen Unterschiede und Funktionen wie folgt hinzugefügt:

1) Staggered (benachbarte) Struktur, gestapelte (gegenüberliegende) und eingebettete Struktur mit blinden Mikrovias

2) Vollständig gestapelte Schicht (beliebige Schicht) und symmetrische Schicht gestapelte Struktur

3) Blind/vergrabenes Loch Spalt Problem

4) Es gibt Löcher in der Pad (Via-in-Pad) Struktur und die Teile können darauf angeordnet werden

5) Mehrere Wickelwinkel

6) Automatisierung der Konfiguration des BGA-Lüfters

7) Dynamische Lochposition und Konfiguration der Teilelinie

8) Drücken und Verschieben des Lochs

9) Automatische Wicklungsoptimierungsfunktion wird benötigt, um mit blinden/vergrabenen Löchern umzugehen

10) Verbindung mit elektrischen, thermischen und FPGA Simulationswerkzeugen

11) Prüfsystem der Designkriterien mit HDI-Struktur

12) Es gibt ein lokales Flächenkriterium im Bauteilplatzierungsbereich

Das typische HDI-Design, das komplexe Layout des BGA-String-Out (Escape) und die Verbesserung des Zustandes des später in den Verdrahtungskanal eintretenden Kanals sind die auffälligeren Teile dieses Problems.

9 Elektrische Leistung und Signalintegration

Neben dem Signal, der Leistungsintegration und den HDI-Layoutwerkzeugen kann es weiteres HDI-Design unterstützen, so dass die Ausgangsstruktur ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hat. Angesichts fortschrittlicher ICs, die schnellere Anstiegszeiten erfordern, muss das parasitäre Geräusch des Trägers berücksichtigt werden, das in der Vergangenheit vernachlässigt wurde. Zu diesen parasitären Geräuschen gehören: Kapazität der Leistungs-/Masseebene, Induktivität, Gehäusekapazität, Induktivität und Leiterplatteneffekte. Die Kapazität und Induktivität des Steckers, die Kapazität und Induktivität der Backplane oder des Kabels, die Kapazität und Induktivität der Verbindung zwischen den Leiterplatten und die Kapazität und Induktivität der Leistungs-/Masseebene sollten ebenfalls berücksichtigt werden.

Der elektrische Einfluss des Lochs im Hochgeschwindigkeitsnetz kann nicht ignoriert werden. Das Durchgangsloch hat relativ hohe Kapazität, Induktivität und andere parasitäre Rauschen, die zu einer offensichtlichen Störung der Signalleistung werden können. Fast alle Strukturen, die um die Vias gebunden sind, haben mehr als zehnmal so viel parasitäres Geräusch von den Mikrovias.