Processo de Fabricação e Base de Design de PCB HDI

Palavras-chave: Fabricação de PCB HDI

O desejo de acomodar mais elementos em invólucros mais modestos expandiu-se à medida que o cenário tecnológico mudou. Conforme mais componentes são compactados em uma região mais reduzida, os PCBs fabricados usando métodos de interconexão de alta densidade (HDI) frequentemente apresentam uma impressão geral reduzida. Um PCB HDI pode acomodar mais componentes em um espaço mais compacto utilizando vias microscópicas, cegas e enterradas, vias em almofadas e trilhas extremamente finas. Mostraremos os fundamentos do projeto HDI para que você possa fabricar uma placa de circuito impresso HDI robusta durante a Montagem de PCB HDI.

Quando os analistas começaram a buscar maneiras de minimizar a quantidade de vias em PCBs em 1980, o projeto e a fabricação de circuitos impressos com interconexões de alta densidade (HDI) tiveram suas origens. As primeiras construções modernas ou placas sequenciais impressas foram produzidas em 1984. Desde então, projetistas e fabricantes de componentes buscam continuamente maneiras de incluir mais funcionalidades em um único chip e em uma única placa.

Existem certos obstáculos de projeto e produção a superar ao criar um projeto de placa PCB HDI.

Estes são alguns dos desafios que você pode encontrar ao criar um PCB HDI:

• ambiente de trabalho com espaço limitado para reuniões
• espaçamento mais apertado e componentes menores
• maior número de componentes empilhados em ambos os lados do PCB
• aumento nos comprimentos de rota do sinal devido a trajetos de trilha mais longos
• São necessários mais trajetos de trilha para concluir a placa.

Você pode desafiar as convenções de projeto de PCB e produzir PCBs robustos com densidades de conexão extremamente altas se tiver a combinação certa de ferramentas de layout e roteamento baseadas em um motor de projeto orientado por regras. Ao utilizar software de projeto de PCB de ponta, especificamente projetado para a Fabricação de PCB HDI, trabalhar com roteamento de PCB de alta densidade e componentes de passo fino é simples. Com ferramentas de projeto de primeira classe, você pode construir seu próprio projeto de placa HDI e preparar-se para o processo de fabricação HDI.

O Que Torna o Projeto e a Montagem de Placas PCB HDI Únicos?

Existem algumas maneiras pequenas, mas cruciais, pelas quais o processo de fabricação HDI difere do método tradicional de fabricação de PCB. É importante notar que os requisitos do fabricante limitarão a liberdade de projeto e imporão restrições ao roteamento da placa. Embora seu software de projeto ainda possa suportar o uso de trilhas mais finas, vias menores, mais camadas e componentes menores, fazer isso requer a utilização de automação e o cumprimento dos requisitos de Projeto para Fabricação (DFM). O método de fabricação e os materiais usados para construir a placa determinarão os requisitos DFM exatos. Quando os requisitos de fidelidade são considerados, os requisitos DFM também se tornam críticos.

Essas demandas devem ser abordadas durante a seleção de materiais:

• A química do dielétrico utilizado será compatível com a química atual do material do substrato central?
• A ligação do cobre galvanizado ao dielétrico será adequada?
• O dielétrico proporcionará espaçamento dielétrico suficiente e confiável para as camadas metálicas?
• Pode atender aos meus requisitos térmicos?
• O dielétrico oferecerá a alta Tg ideal para ajuste e ligação de fios?
• Ele resistirá ao choque térmico quando revestido por várias camadas SBU?
• Haverá microvias enterradas e confiáveis?

Em substratos HDI, são utilizados nove tipos distintos de materiais dielétricos gerais. Muitos deles são cobertos por folhas de especificação IPC como a IPC-4101B e IPC-4104A, enquanto muitos ainda não são descritos pelas normas IPC. Os recursos são:

• Dielétricos fluidos radiante
• Dielétricos para filme seco fotossensível
• Filme de poliimida adaptável
• Filmes secos termicamente tratados
• Dielétrico fluido térmico aliviado
• Folha RCC de dupla camada, reforçada e revestida com seiva
• Núcleos e pré-impregnados FR-4 padrão
• Novos pré-impregnados a laser resistentes de vidro disperso, recém-saídos do plástico

Termoplásticos

A sequência de camadas, por meio da engenharia, plano de componentes, distribuição de BGA e limitações de projeto, influencia a eficiência de roteamento para HDI. A largura do traço, o tamanho do via e o posicionamento/evitação de roteamento para componentes BGA são os três elementos mais vitais a considerar ao desenvolver seu projeto HDI.

Sempre informe-se sobre os processos de fabricação para a produção de PCBs HDI. Você deve determinar os limites de seus procedimentos de produção, pois isso afetará o tamanho dos elementos que você pode incluir em seu projeto. O via essencial é determinado pelo passo dos terminais (ball pitch) dos componentes BGA, o que, por sua vez, influencia a metodologia de fabricação HDI necessária para montar a placa. Micro vias, uma parte crítica do seu PCB HDI, devem ser cuidadosamente projetadas para permitir o roteamento entre camadas.

Visão Geral dos Ciclos de Montagem e Configuração de Placas PCB HDI

O processo de fabricação de PCB convencional envolve muitas etapas; no entanto, a criação de PCBs HDI requer alguns passos especiais que podem não ser utilizados em outras placas. Assim como muitos outros sistemas, o processo de configuração da placa HDI começa com o seguinte:

Use o maior componente BGA na placa ou utilize a contagem de interfaces + direções do maior CI na placa para calcular o número de camadas necessárias para rotear todos os sinais.

Para escolher materiais e obter dados dielétricos para a sequência de camadas do seu PCB, entre em contato com sua empresa de produção.

Determine o estilo de via que será usado para transferir sinais através das camadas internas, com base na contagem de camadas e espessura.

Se necessário, faça uma avaliação de confiabilidade para garantir que os materiais não coloquem muita tensão nas interconexões durante o processamento de montagem e operação.

Para possibilitar uma produção e montagem confiáveis, estabeleça regras de projeto com base nas capacidades do fabricante e nas necessidades de confiabilidade (necessidade de vias, larguras de traço, distâncias, etc.).

Pontos básicos incluem a definição da sequência de camadas e a garantia das regras de projeto, pois eles afetam a confiabilidade e a capacidade de roteamento de um produto. Quando essas etapas forem concluídas, um projetista pode usar seu programa ECAD para aplicar as medidas de DFM e confiabilidade de seus fabricantes como regras de projeto.

Garantir que o projeto seja sólido, roteável e possa ser produzido fazendo isso antecipadamente é significativo.

Faça com que o Tamanho do Seu Componente Atenda aos Requisitos de DFM HDI

Apesar dos rigorosos requisitos de DFM para distâncias em um PCB HDI, eles podem ser atendidos usando as regras de projeto no seu programa de configuração de PCB. Antes do posicionamento e roteamento, é vital obter regras específicas de DFM, por exemplo:

• Limitações para largura e espaçamento de traços
• Limites no anel anular e proporção de aspecto, especialmente para projetos de alta confiabilidade
• O sistema de material da placa garante impedância controlada na sequência de camadas principal.
• Se disponíveis, perfis de impedância para a sequência de camadas escolhida ou pares de camadas

A sua capacidade de planejar o circuito HDI para atender a esses detalhes de DFM depende vigorosamente das suas ferramentas de projeto. Com o conjunto adequado de ferramentas de configuração, rotear trilhas com impedância controlada na sua PCB HDI é relativamente simples. Basta definir a largura de trilha preferida e um perfil de impedância, mantendo em mente as recomendações de DFM do fabricante. Ao projetar o layout HDI para Montagem de PCB HDI, o motor de DRC online no seu software de roteamento verificará seu projeto. Para garantir que você considerou todos os requisitos relevantes de DFM para HDI, assegure-se de obter um conjunto exaustivo de especificações para o processo do seu fabricante.