微通孔高密度蓝调的答(dá)案

2021-08-06

微通孔高密度蓝调的答(dá)案

几乎不可(kě)避免的是，一个运行良好并持续很(hěn)長(cháng)时间的组件最终会被列入您不应指定用(yòng)于批量生产的零件清单。更新(xīn)、更好的部件正在开发中。这种想法是，您板上的微控制器和其他(tā)设备已经是细间距的，因此您可(kě)以容纳另一个。这就是我们最终得到那些五针调节器的方式，其中一个微小(xiǎo)的菱形针夹在四个斜角矩形之间。

图 1. 图片来源：有(yǒu)许多(duō)组件类型假定 HDI 技术将被视為(wèi)理(lǐ)所当然。

优势：组件到组件的间距

焊盘内通孔技巧通过实现 100% 的電(diàn)路板内部布線(xiàn)而没有(yǒu)暴露的走線(xiàn)，从而实现高组件密度。通常為(wèi)扇出孔预留的空间可(kě)用(yòng)于下一个具有(yǒu)以下规定的组件。

保持测试访问

 返工间隙 - 拆焊

 電(diàn)气隔离 - 屏蔽

散热考虑 - 散热器、热管

机械干扰 - 余量

取放精度

在上述参数范围内，放置可(kě)以像拼图游戏一样紧密。分(fēn)立 SMD 元件的放置可(kě)以变得非常舒适。当涉及到最小(xiǎo)的芯片帽和電(diàn)阻器时，它们各自的焊盘之间的阻焊层就足够了。这假设零件的主體(tǐ)位于焊盘的限制内，这是典型的微帽。我通常建议使用(yòng)最小(xiǎo)宽度為(wèi) 100 微米（4 密耳）的阻焊层。也就是说，75 微米是新(xīn)的 100 微米，就制造商(shāng)之间的趋势而言，放下焊料坝。

焊盘内过孔方法的一个附带好处是，当我们跳过扇出段时，我们缩短了去耦電(diàn)容器的電(diàn)感回路。直观地说，電(diàn)容的放置应该在電(diàn)源引脚和本地接地引脚之间建立一个桥接。在某些应用(yòng)中，确切的引脚对很(hěn)重要。即使该信息在相关的应用(yòng)筆(bǐ)记中，在原理(lǐ)图上捕捉这些类型的规定也是有(yǒu)帮助的。 

微孔最基本的应用(yòng)

将返回机器设置為(wèi) Y2K，我工作的公司正在开辟一条像 QFN（四方扁平封装无铅）这样的器件封装的道路，只是它在中央接地焊盘周围有(yǒu)两个引脚环，而不是通常的一环。它们也不是真正的大头针，更像是凸起，并且四周有(yǒu)方形焊盘，间距為(wèi) 0.5 毫米。

该内环的唯一解决方法是使用(yòng)激光技术从表面铜到下面的层形成孔。孔可(kě)以小(xiǎo)到你喜欢的大小(xiǎo)，但需要電(diàn)镀产生的孔是限制因素。最有(yǒu)效的是一个比深度更宽的洞。宽度与深度的纵横比是可(kě)靠電(diàn)镀的关键。我们想要一个宽度大于深度的孔。

图 2. 图片来源：可(kě)根据需要使用(yòng)微通孔，以便在工作部件下方获得良好的接地连接。

顺便说一句，技术路線(xiàn)图指向未来某个地方的一对一比例，但现在，0.6:1 的比例已经足够主流，可(kě)以放心使用(yòng)。同时，该器件的 SMD 焊盘尺寸為(wèi) 300 微米，因此这是指定的通孔尺寸。当您允许公差累积时，我们试图解决的问题允许 100 微米的成品孔尺寸。

缺点：锁定在薄介電(diàn)材料中

由于上述纵横比，最终结果是我们可(kě)以使用(yòng)的最大電(diàn)介质厚度為(wèi) 60 微米。请注意，薄预浸料总是需要用(yòng)于顺序构建过程。书写纸的厚度约為(wèi) 100 微米。这种材料是其中的一半，是整个HDI 技术解决方案不可(kě)或缺的一部分(fēn)。

使用(yòng)微通孔的四层板将在第二层和第三层之间有(yǒu)一个厚中间层，以具有(yǒu)足够的主干刚度。这留下了一个不对称的法拉第笼，其中第 2 层布線(xiàn)比第 3 层更接近第 1 层。更好的阻抗计算器将為(wèi)这种类型的内层布線(xiàn)提供选项。

这里的缺点是走線(xiàn)阻抗是電(diàn)介质厚度的函数。您可(kě)以使用(yòng)的经验法则是 50 欧姆的線(xiàn)宽与電(diàn)介质厚度相关。走線(xiàn)宽度与電(diàn)介质的厚度大致相同。介電(diàn)常数、铜厚度和阻焊层的存在都在实际阻抗计算中起作用(yòng)。能(néng)够生产此范围内線(xiàn)宽的精英供应商(shāng)，尤其是在外层上。 

可(kě)以通过在传输線(xiàn)正下方的层中创建空隙来摆脱那些有(yǒu)损耗的 60 微米線(xiàn)。然后，顶层走線(xiàn)将使用(yòng)第 3 层作為(wèi)参考平面。观察使走線(xiàn)宽度与焊盘尺寸匹配的不寻常的模拟想法，参考平面可(kě)以尽可(kě)能(néng)地向下。这个建议主要是关于您最初只在外层布線(xiàn)的跟踪类型。设计射频放大器本身就是一件事情。

微孔作為(wèi)热路径

从外层到第一层内层的微通孔的最佳用(yòng)途之一是位于四方扁平封装类型的封装中间，其中封装中心有(yǒu)一个大接地引脚。实施via-in-pad技术不需要太多(duō)特殊处理(lǐ)。表面光洁度应升级為(wèi)化學(xué)镀镍/浸金 (ENIG)，以获得更平坦的 SMT 焊盘，从而提高组装良率。

向 SMT 引脚添加过孔不应改变原始引脚的几何形状。完全在焊盘内部或外部而不是跨越边缘将使焊接更加一致。晶圆厂筆(bǐ)记应该提到由于焊盘中的过孔而导致焊盘中凹坑的最大深度。所谓的“平板垫”技术可(kě)能(néng)是您筆(bǐ)记中的一个很(hěn)好的关键词。

图 3. 图片来源：作為(wèi)通向全 HDI 的门户的微通孔可(kě)以集成到 EMI 屏蔽和 QFP 封装中，而不会影响可(kě)焊性。

这样一来，U 型通孔可(kě)以帮助加强布局、缩短電(diàn)感回路、避开“不可(kě)避免”的引脚并提高整體(tǐ)组装的可(kě)靠性。主要成本是处理(lǐ)技术附带的材料。这些好处可(kě)以在只需要一个层压周期的電(diàn)路板上获得。

价格范围的另一端是完全由微通孔组成的電(diàn)路板。这些板将有(yǒu)许多(duō)层压循环，因為(wèi)所有(yǒu)层都是堆积层。它们的结构类似于芯片和電(diàn)路板之间的基板。它们在手机、手表和各种娱乐系统中很(hěn)常见，它们在尺寸和性能(néng)上都有(yǒu)竞争力。更极端的系统将增加设计的不同功能(néng)方面之间柔性電(diàn)路的复杂性。当您的電(diàn)路板在这种程度上使用(yòng)微通孔时，向您致敬！同时，开始使用(yòng)基础知识非常容易。