Technologie PCB - Carte haute densité HDI

Obstacles à la mise en œuvre des initiatives de développement humain

L'utilisation de la technologie HDI peut être confrontée à plusieurs dilemmes, donc l'utilisation de cette technologie est risquée. Le dilemme typique est le suivant.

1 prévisibilité

Les clients doivent connaître l'état de la pile HDI, le nombre de trous et le prix, qui doivent être connus dès le début du projet et de la conception. Les fabricants doivent généralement faire une offre une fois la conception structurelle du produit terminée. Dans les travaux précédents, il n'y avait pratiquement pas de données pertinentes à consulter, ce qui permet au client de se sentir aveugle dans la conception et l'utilisation. Si le concept de micropores HDI Board n'est pas clair, la conception correcte peut ne pas être faite, ce qui entraîne des déchets. Ces problèmes s'améliorent progressivement et lorsqu'une expérience suffisante est accumulée, un certain degré d'estimation peut être fait.

2 modèles de conception

S'il existe un modèle de bobinage précis, les données de base des composants, les relations géométriques et les dimensions de la carte peuvent être importées, générant une analyse de la structure de l'empilement et des critères de conception, qui peut ensuite donner une idée approximative de l'état de performance du produit. À l'heure actuelle, seuls quelques fabricants relativement importants ont la capacité technique de simuler ce type de produit final.

Comme les cartes HDI deviennent de plus en plus courantes et que les aides informatiques disponibles mûrissent progressivement, si vous pouvez en apprendre davantage sur les caractéristiques des cartes HDI, vous aurez la possibilité de faire une bonne conception. La conception de nouveaux produits nécessite une structure d'empilage régulière, des canaux de câblage et des lignes directrices de câblage de grande surface. La mise en page de petites zones peut être relativement simple, mais la planification de produits complexes ne peut pas être résolue avec de simples outils assistés par ordinateur.

3 intégration de signaux

Pour utiliser une structure HDI, il est essentiel de comprendre les améliorations électriques qu’elle peut apporter. Sinon, les concepteurs habitués aux cartes de circuit imprimé traditionnelles peuvent encore préférer utiliser la conception via.

4 production de masse

La plupart des fabricants de cartes HDI à grande échelle se concentrent davantage sur les téléphones cellulaires et les produits de consommation. Cependant, pour participer plus largement aux nouveaux produits, les fabricants devraient également se concentrer sur les produits HDI moins demandés.

5 nouveaux matériaux

HDI introduit de nombreux nouveaux matériaux qui ne sont pas familiers aux utilisateurs, tels que: la peau de cuivre enduite de résine, le laminage sous vide de la couche diélectrique, etc. les caractéristiques du substrat sont de plus en plus importantes pour les performances de la carte, tandis que les substrats à faible perte et à faible permittivité sont Tous deux essentiels. Une résistance élevée à la chaleur est également nécessaire pour les procédés sans plomb et les nouveaux matériaux nécessitent des températures de décomposition relativement élevées, qui peuvent être mesurées avec un analyseur thermogravimétrique (TGA thermogravity analysis), une méthode d'essai spécifiée par ASTM D 3850. En effet, même si le matériau ne perd que 2 à 3% de son poids, en particulier lorsqu'il est confronté à plusieurs cycles thermiques, la fiabilité peut encore être sérieusement diminuée.

D'autres caractéristiques importantes du substrat comprennent: un renfort uniforme en fibre de verre est bon pour le traitement laser, des fibres de verre minces sont bonnes pour les caractéristiques électriques, un matériau mince et à fort coefficient diélectrique peut configurer plus de capacité entre le plan d'alimentation / masse, l'ajout d'un substrat supplémentaire peut produire une couche d'éléments passifs noyés, etc.

6 Problèmes d'assemblage

De nombreux assembleurs ne sont pas habitués à la structure de trous sur plot (VIP), pensant que cette structure partagerait le nombre de points de soudure, mais en réalité, la quantité de pâte à souder occupée par les feuilles minces et les petits trous ne peut être que de 1 à 3%. Forcer la conception de la carte à utiliser un remplissage complet est parfois inutile, ce qui peut augmenter le coût de production de la carte de plus de 10%. Si vous utilisez une disposition en os de chien (dogbone) sur une carte HDI, elle consommera beaucoup de surface et augmentera l'inductance du circuit (~ 25 NH / pouce). Le choix de ces structures aura un impact direct sur la régularité de l'assemblage ainsi que sur le coût et les performances du produit. La figure 9 montre la structure en coupe non remplie et complètement remplie.

En utilisant des trous sur les Plots, des trous borgnes et l'arrière de la carte, il n'y a pas de points d'essai universels via disponibles et il y a peu de place pour un Plot d'essai de 50 mil comme point d'essai haute densité. La capacité de réduire la taille des points de test et d'accès (Access) est une tâche importante pour HDI. En théorie, de nombreux outils et méthodes de test haute densité sont disponibles, mais dans la pratique, il peut être difficile de faire correspondre les produits. La conception DFT Test Design (DFT Test Design) permet aux ingénieurs de test et aux concepteurs de cartes de planifier ensemble. Ils peuvent anticiper les conditions de défaillance possibles, planifier des stratégies de test, comprendre la portée des défaillances et peser la planification de la proximité des tests avant la conception de la disposition / du bobinage de la carte.

Cet aspect est important pour la production de masse, car il implique la comparaison des coûts de test des produits. Certains logiciels peuvent prédire le type de défaillance possible de chaque contact, composant et signal de carte, ce qui permet de planifier un mode de test avec une couverture optimale. La liste des plots de test nécessaires peut fournir une couverture et une séquence de test optimales, et les concepteurs peuvent déterminer efficacement les méthodes de test en fonction de la proximité limitée de la surface de la plaque.

7 modèles requis pour la capacité de conception et d'estimation des coûts

Afin de concevoir efficacement une carte de circuit imprimé en utilisant la technologie HDI, nous devons faire attention à de nombreux changements possibles de structure empilée, de structure de trou et de normes de conception. À l'heure actuelle, l'industrie a développé certaines méthodes d'estimation basées sur son expérience afin que les travaux de conception puissent choisir la meilleure méthode d'empilement et la meilleure structure en fonction du plan.

L'ouverture minimale, le cercle de trou, la largeur du circuit, etc. utilisés dans la conception ont un impact significatif sur les performances de bonne vitesse, tandis que l'épaisseur du matériau, la structure empilée, le nombre de trous de fil, la densité de trou, etc. peuvent également avoir un impact significatif sur le coût. D'autres facteurs de coût tels que: le traitement de surface final du métal, le soutirage, les tolérances autorisées, etc. peuvent également influencer les coûts de production.

8 outils de conception CAD

Bien que les outils d'automatisation de la conception électronique (EDA) pour la conception de cartes HDI se développent lentement et qu'il existe déjà de nombreux produits matures dont les fonctionnalités s'améliorent également en fonction de la demande, les prix élevés sont plus gênants pour les petites entreprises de conception. Par rapport aux outils traditionnels de conception automatisée par trou traversant, les différences importantes et les fonctionnalités ajoutées sont les suivantes:

1) Structure entrelacée (adjacente), empilée (relative) et encastrée avec micropores aveugles

2) couche d'empilement complète (n'importe quelle couche) et structure d'empilement de couche symétrique

3) problème de trou borgne / trou enterré

4) Le plot (trou traversant dans le plot) a des trous dans la structure, les pièces peuvent être disposées au - dessus

5) plusieurs angles d'enroulement

6) automatisation de la configuration du secteur BGA

7) Position dynamique du trou et configuration de la ligne de pièces

8) propulsion et déplacement des trous de forage

9) la fonction automatique d'optimisation d'enroulement est requise pour traiter les trous borgnes / enterrés

10) lien avec les outils de simulation électrique, thermique et FPGA

11) Système d'inspection standard de conception pour la structure HDI

12) Il y a des normes locales de zone dans la zone de placement des composants

La conception typique de HDI, la disposition complexe de BGA String - out (Escape) et l'amélioration de l'état de l'entrée ultérieure dans le canal de câblage sont les parties les plus frappantes de ce type de problème.

9 performance électrique et intégration du signal

Adjacent au signal, à l'intégration de l'alimentation, à l'outil de disposition HDI, il peut prendre en charge d'autres conceptions HDI, ce qui confère à la structure de sortie d'excellentes performances électriques. Face à des IC avancés qui nécessitent des temps de montée plus rapides, il faut tenir compte du bruit parasite des porteuses négligées dans le passé. Ces bruits parasites comprennent: la capacité d'alimentation / plan de masse, l'inductance, la capacité d'encapsulation, l'inductance et les effets de carte. La capacité et l'inductance du connecteur, la capacité et l'inductance du fond de panier ou du câble, la capacité et l'inductance de la connexion entre les cartes de circuit et la capacité et l'inductance du plan d'alimentation / masse doivent également être prises en compte.

L'impact électrique des trous dans les réseaux à grande vitesse ne peut être négligé. Les Vias ont une capacité relativement élevée, une inductance et d'autres bruits parasites qui peuvent perturber sensiblement les performances du signal. Presque toutes les structures connectées autour des pores ont plus de dix fois la quantité de bruit parasite provenant des micropores.