微通孔高密度藍調的答案

2021-08-06

微通孔高密度藍調的答案

幾乎不可避免的是，一個(gè)運行良好并持續很長(cháng)時(shí)間的組件最終會(huì )被列入您不應指定用于批量生產(chǎn)的零件清單。更新、更好的部件正在開(kāi)發(fā)中。這種想法是，您板上的微控制器和其他設備已經(jīng)是細間距的，因此您可以容納另一個(gè)。這就是我們最終得到那些五針調節器的方式，其中一個(gè)微小的菱形針夾在四個(gè)斜角矩形之間。

圖 1. 圖片來(lái)源：有許多組件類(lèi)型假定 HDI 技術(shù)將被視為理所當然。

優(yōu)勢：組件到組件的間距

焊盤(pán)內通孔技巧通過(guò)實(shí)現 100% 的電路板內部布線(xiàn)而沒(méi)有暴露的走線(xiàn)，從而實(shí)現高組件密度。通常為扇出孔預留的空間可用于下一個(gè)具有以下規定的組件。

保持測試訪(fǎng)問(wèn)

 返工間隙 - 拆焊

 電氣隔離 - 屏蔽

散熱考慮 - 散熱器、熱管

機械干擾 - 余量

取放精度

在上述參數范圍內，放置可以像拼圖游戲一樣緊密。分立 SMD 元件的放置可以變得非常舒適。當涉及到最小的芯片帽和電阻器時(shí)，它們各自的焊盤(pán)之間的阻焊層就足夠了。這假設零件的主體位于焊盤(pán)的限制內，這是典型的微帽。我通常建議使用最小寬度為 100 微米（4 密耳）的阻焊層。也就是說(shuō)，75 微米是新的 100 微米，就制造商之間的趨勢而言，放下焊料壩。

焊盤(pán)內過(guò)孔方法的一個(gè)附帶好處是，當我們跳過(guò)扇出段時(shí)，我們縮短了去耦電容器的電感回路。直觀(guān)地說(shuō)，電容的放置應該在電源引腳和本地接地引腳之間建立一個(gè)橋接。在某些應用中，確切的引腳對很重要。即使該信息在相關(guān)的應用筆記中，在原理圖上捕捉這些類(lèi)型的規定也是有幫助的。 

微孔最基本的應用

將返回機器設置為 Y2K，我工作的公司正在開(kāi)辟一條像 QFN（四方扁平封裝無(wú)鉛）這樣的器件封裝的道路，只是它在中央接地焊盤(pán)周?chē)袃蓚€(gè)引腳環(huán)，而不是通常的一環(huán)。它們也不是真正的大頭針，更像是凸起，并且四周有方形焊盤(pán)，間距為 0.5 毫米。

該內環(huán)的唯一解決方法是使用激光技術(shù)從表面銅到下面的層形成孔?？卓梢孕〉侥阆矚g的大小，但需要電鍍產(chǎn)生的孔是限制因素。最有效的是一個(gè)比深度更寬的洞。寬度與深度的縱橫比是可靠電鍍的關(guān)鍵。我們想要一個(gè)寬度大于深度的孔。

圖 2. 圖片來(lái)源：可根據需要使用微通孔，以便在工作部件下方獲得良好的接地連接。

順便說(shuō)一句，技術(shù)路線(xiàn)圖指向未來(lái)某個(gè)地方的一對一比例，但現在，0.6:1 的比例已經(jīng)足夠主流，可以放心使用。同時(shí)，該器件的 SMD 焊盤(pán)尺寸為 300 微米，因此這是指定的通孔尺寸。當您允許公差累積時(shí)，我們試圖解決的問(wèn)題允許 100 微米的成品孔尺寸。

缺點(diǎn)：鎖定在薄介電材料中

由于上述縱橫比，最終結果是我們可以使用的最大電介質(zhì)厚度為 60 微米。請注意，薄預浸料總是需要用于順序構建過(guò)程。書(shū)寫(xiě)紙的厚度約為 100 微米。這種材料是其中的一半，是整個(gè)HDI 技術(shù)解決方案不可或缺的一部分。

使用微通孔的四層板將在第二層和第三層之間有一個(gè)厚中間層，以具有足夠的主干剛度。這留下了一個(gè)不對稱(chēng)的法拉第籠，其中第 2 層布線(xiàn)比第 3 層更接近第 1 層。更好的阻抗計算器將為這種類(lèi)型的內層布線(xiàn)提供選項。

這里的缺點(diǎn)是走線(xiàn)阻抗是電介質(zhì)厚度的函數。您可以使用的經(jīng)驗法則是 50 歐姆的線(xiàn)寬與電介質(zhì)厚度相關(guān)。走線(xiàn)寬度與電介質(zhì)的厚度大致相同。介電常數、銅厚度和阻焊層的存在都在實(shí)際阻抗計算中起作用。能夠生產(chǎn)此范圍內線(xiàn)寬的精英供應商，尤其是在外層上。 

可以通過(guò)在傳輸線(xiàn)正下方的層中創(chuàng )建空隙來(lái)擺脫那些有損耗的 60 微米線(xiàn)。然后，頂層走線(xiàn)將使用第 3 層作為參考平面。觀(guān)察使走線(xiàn)寬度與焊盤(pán)尺寸匹配的不尋常的模擬想法，參考平面可以盡可能地向下。這個(gè)建議主要是關(guān)于您最初只在外層布線(xiàn)的跟蹤類(lèi)型。設計射頻放大器本身就是一件事情。

微孔作為熱路徑

從外層到第一層內層的微通孔的最佳用途之一是位于四方扁平封裝類(lèi)型的封裝中間，其中封裝中心有一個(gè)大接地引腳。實(shí)施via-in-pad技術(shù)不需要太多特殊處理。表面光潔度應升級為化學(xué)鍍鎳/浸金 (ENIG)，以獲得更平坦的 SMT 焊盤(pán)，從而提高組裝良率。

向 SMT 引腳添加過(guò)孔不應改變原始引腳的幾何形狀。完全在焊盤(pán)內部或外部而不是跨越邊緣將使焊接更加一致。晶圓廠(chǎng)筆記應該提到由于焊盤(pán)中的過(guò)孔而導致焊盤(pán)中凹坑的最大深度。所謂的“平板墊”技術(shù)可能是您筆記中的一個(gè)很好的關(guān)鍵詞。

圖 3. 圖片來(lái)源：作為通向全 HDI 的門(mén)戶(hù)的微通孔可以集成到 EMI 屏蔽和 QFP 封裝中，而不會(huì )影響可焊性。

這樣一來(lái)，U 型通孔可以幫助加強布局、縮短電感回路、避開(kāi)“不可避免”的引腳并提高整體組裝的可靠性。主要成本是處理技術(shù)附帶的材料。這些好處可以在只需要一個(gè)層壓周期的電路板上獲得。

價(jià)格范圍的另一端是完全由微通孔組成的電路板。這些板將有許多層壓循環(huán)，因為所有層都是堆積層。它們的結構類(lèi)似于芯片和電路板之間的基板。它們在手機、手表和各種娛樂(lè )系統中很常見(jiàn)，它們在尺寸和性能上都有競爭力。更極端的系統將增加設計的不同功能方面之間柔性電路的復雜性。當您的電路板在這種程度上使用微通孔時(shí)，向您致敬！同時(shí)，開(kāi)始使用基礎知識非常容易。