Главная > Блог > Новости отрасли > Как Microvias произвели революцию в конструкции многослойных печатных плат HDI

Как Microvias произвели революцию в конструкции многослойных печатных плат HDI

May 09
Источник:Benpcb

Технология Microvia помогает увеличить мощность и функциональность небольших устройств. С микроотверстиями вы можете использовать очень тонкие линии — менее 75 микрометров. Вы также можете соединить слои с помощью аккуратного лазерного сверления. Это делает многослойную структуру печатной платы HDI легче и работает лучше.

1. Вы можете разместить больше деталей на меньшем пространстве.

2. Микроотверстия размером менее 150 микрометров улучшают качество сигналов и экономят место на плате.

Выбор правильного размера микроотверстий, использование лазерного сверления и интеллектуального ламинирования помогут вам создавать передовые конструкции с высокой плотностью для современной электроники.

Технология Microvia в многослойной структуре печатной платы HDI

Что такое микропереходы?

Технология Microvia помогает соединять слои внутри печатной платы. В нем используются очень крошечные отверстия, называемые микроотверстиями. Эти отверстия обычно имеют ширину от 20 до 150 микрометров. Размер большинства микроотверстий составляет от 50 до 75 микрометров. Эти маленькие отверстия работают как маленькие мостики. Они связывают один слой с другим в ограниченном пространстве. Стенки микроотверстий гладкие, поэтому металл хорошо прилипает. Это обеспечивает прочные электрические соединения. Технология Microvia соответствует таким правилам, как IPC-2226 и IPC-6012. Эти правила помогут убедиться, что ваши доски безопасны и работают правильно.

1. Микроотверстия бывают разные, как слепые, так и многоярусные. У каждого типа есть особая работа. Они помогают сэкономить место и обеспечить сильный сигнал в конструкциях печатных плат.

2. Использование технологии микропереходов может добавить больше путей для сигналов. На небольшой площади можно разместить больше соединений. Это очень важно для новой электроники.

3. Если вы планируете проектирование печатной платы заранее, вы можете выбрать лучший тип микропереходов. Это может снизить затраты и улучшить работу. Это также помогает производственному процессу идти хорошо.

Технология Microvia в многослойной структуре печатной платы HDI

Технология Microvia в многослойной структуре печатной платы HDI

Что такое микропереходы?

Технология Microvia помогает соединить слои внутри печатной платы. В нем используются очень крошечные отверстия, называемые микроотверстиями. Эти отверстия обычно имеют ширину от 20 до 150 микрометров. Размер большинства микроотверстий составляет от 50 до 75 микрометров. Эти маленькие отверстия работают как маленькие мостики. Они связывают один слой с другим в ограниченном пространстве. Стенки микроотверстий гладкие, поэтому металл хорошо прилипает. Это обеспечивает прочные электрические соединения. Технология Microvia соответствует таким правилам, как IPC-2226 и IPC-6012. Эти правила помогут убедиться, что ваши доски безопасны и работают правильно.

Совет: Микроотверстия имеют соотношение сторон 1:1. Это означает, что глубина и ширина практически равны. Это помогает создавать крепкие и надежные связи.

Микропереходы против традиционных переходов

Микроотверстия и традиционные сквозные отверстия сильно отличаются. В микроотверстиях используется лазерное сверление, а в традиционных отверстиях используется механическое сверление. Микроотверстия соединяют только два слоя одновременно. Традиционные переходные отверстия проходят через всю плату. Микропереходы обеспечивают лучшее качество сигнала для быстрых устройств. Они также экономят место, поэтому вы можете добавить больше деталей. Проверьте таблицу ниже, чтобы увидеть различия:

ФакторМикроотверстияСквозные отверстия
РазмерМаленький (0,1 мм или меньше)Больше (от 0,2 мм до 1,0 мм и более)
Метод изготовленияЛазерное сверлениеМеханическое бурение
Соединение слоевТолько соседние слои (если они не расположены друг над другом)Через всю доску
Целостность сигналаЛучше для высокоскоростных (низкая емкость, ~0,1-0,3 пФ)Хуже для высокоскоростных (более высокая емкость, ~1-2 пФ)
Текущая мощностьНизкий, не идеален для высокой мощностиВыше, подходит для силовых приложений
РасходыВыше из-за точности изготовленияНиже для более простых конструкций
Лучший вариант использованияHDI-конструкции, компактная электроникаТрадиционные, мощные или промышленные образцы

Роль в межсетевом соединении высокой плотности

Технология Microvia меняет подход людей к проектированию многослойных печатных плат. Микроотверстия позволяют создавать многослойные платы, но при этом сохранять их небольшими. Вы используете процесс, называемый последовательным ламинированием. Это означает, что вы сверлите и покрываете микроотверстия по одному слою за раз. Микроотверстия помогают разместить больше деталей и проводов на меньшем пространстве. Они также поддерживают сильный сигнал, что важно для новой электроники. Технология Microvia делает возможным соединение высокой плотности. Это позволяет вам хорошо соединять слои и управлять пространством вверх и вниз. Вы получаете лучшую производительность и больше функций в меньшем устройстве.

Типы микропереходов в многослойных печатных платах HDI

Слепые, закопанные и сложенные микроотверстия

В многослойных печатных платах HDI можно использовать различные микропереходы. Каждый из них соединяет слои по-своему. Слепые микроотверстия соединяют верхний слой со слоем внутри. Скрытые микроотверстия соединяют два внутренних слоя, но не достигают внешнего слоя. Сложенные друг на друга микроотверстия выстраиваются друг над другом, чтобы пройти через большее количество слоев. Расположенные в шахматном порядке микроотверстия расположены отдельно, чтобы снизить нагрузку и продлить срок службы платы. Лазерные переходы пропуска слоев позволяют соединить слои, которые не находятся рядом друг с другом. Это облегчает планирование маршрутов и помогает сигналам оставаться сильными.

Вот таблица, в которой перечислены основные типы микропереходов и их назначение:

Тип микровиаОписаниеПриложения
Однослойные микроотверстияСоедините два соседних слояЭкономьте место, улучшайте качество сигнала
Сложенные микроотверстияВертикально выровненный, охватывающий несколько слоевГлубокие соединения, сильная адгезия, надежность покрытия.
Ступенчатые микроотверстияСмещение по слоям, не выровненное напрямуюУменьшите механическое напряжение, высокую температуру или гибкую среду.
Пропустить лазерные переходы слоевСоедините несмежные слоиУпрощение маршрутизации, более высокая плотность компонентов
Через панель (VIP)Под контактными площадками компонентовУвеличьте тепловыделение, электрические характеристики

Технология Via-in-Pad (VIP)

Переходное отверстие позволяет размещать микроотверстия прямо под деталями. Это поможет вам использовать все пространство на печатной плате, что хорошо для небольших корпусов BGA. Вы можете разместить детали ближе друг к другу и при этом сохранить четкость сигналов. Развязывающие конденсаторы могут располагаться рядом с контактами питания, чтобы снизить шум и улучшить качество сигналов. Важные сигналы могут перемещаться через слои прямо под деталью. Для быстрых сигналов вы сохраняете путь коротким и не нуждаетесь в дополнительных линиях. Via-in-pad также помогает отводить тепло от силовых частей, соединяя площадки с медными пластинами.

1. Освобождает больше места для небольших макетов

2. Обеспечивает сильный сигнал за счет использования коротких путей.

3. Помогает охладить силовые части.

4. Позволяет легко размещать мелкие детали.

Полувертикальные соединения

Полувертикальные микроотверстия образуют наклонные пути между слоями. Они помогут вам разместить провода в труднодоступных местах и ​​обойти препятствия на пути. Они хорошо работают, когда доска имеет много слоев со сложными узорами.

Примечание. Полувертикальные микроотверстия предоставляют больше возможностей для прокладки проводов. Вы можете использовать их для устранения проблем с пространством и улучшения сигналов в современных многослойных печатных платах HDI.

Микроотверстия позволяют объединять слои, экономить место и улучшать работу платы. Вы можете выбрать лучший тип для своего проекта и создать прочные платы высокой плотности.

Производство Microvia и лазерное сверление

Процесс лазерного сверления

Лазерное сверление используется в печатных платах HDI для очень точного создания микроотверстий. Таким образом, вы можете делать отверстия размером менее 50 микрометров. Эти отверстия намного меньше, чем могли сделать старые методы. Вы также можете контролировать форму каждого микроотверстия. Например, микроотверстие шириной 100 микрон и глубиной 80 микрон имеет хорошее соотношение 0,8:1. Такая форма помогает меди хорошо прилипать и сохраняет прочность соединений. Новые станки лазерного сверления работают с множеством различных материалов. Они также снижают тепловое повреждение, особенно при использовании фемтосекундных лазеров. Производство происходит быстрее и обходится дешевле. Автоматизированное лазерное сверление печатных плат HDI может ускорить работу более чем на 50% и сократить затраты до 35%.

1. Лазерное сверление печатных плат HDI дает вам:

2. Очень маленькие сквозные отверстия менее 50 мкм.

3. Быстрее работа и меньше затрат.

4. Работает с новыми диэлектрическими и заполняющими материалами.

Одношаговая слепая формация

Сделать слепые микроотверстия можно всего за один шаг. Это значительно упрощает ламинирование. Это позволяет сократить этапы ламинирования до 60%. Вы экономите время и снижаете вероятность ошибок. Одноэтапное слепое формирование также позволяет лучше выравнивать слои. Ваши микропереходы соединяются именно там, где вы хотите. Использование правильных инструментов и материалов поможет избежать тепловых повреждений и проблем с выравниванием.

Совет: всегда проверяйте соотношение сторон и выбирайте материалы, которые хорошо подходят. Это обеспечит правильную работу ваших микроотверстий.

Контроль качества и инспекция

Контроль качества является ключевым моментом при изготовлении микроотверстий. Для раннего обнаружения проблем необходимы специальные инструменты. Рентгеновский контроль позволяет заглянуть внутрь платы. Вы можете обнаружить пустоты, ямочки или плохую медную заливку. Испытания на термоциклирование проверяют, могут ли микроотверстия выдерживать горячее и холодное, не ломаясь. Вот некоторые распространенные проблемы и способы их устранения:

Тип дефектаОписаниеСтратегия смягчения последствий
Межфазное разделениеОснование Microvia отрывается от подушки из-за теплового стресса.Используйте подходящие материалы и правильно настройте пайку.
Трещины в бочкахТрещины в меди от тепла или силыИспытание с помощью тепловых циклов и конструкция, рассчитанная на равномерную нагрузку
Пустоты и ямочкиНедостаточное меднениеПластину лучше и проверь внимательно

Вы обеспечите надежность и безопасность микроотверстий, следуя этим шагам и используя лучшие средства проверки.

Преимущества, надежность и стоимость межсоединений высокой плотности

Преимущества, надежность и стоимость межсоединений высокой плотности

Повышенная плотность маршрутизации

Микроотверстия позволяют разместить больше соединений на меньшем пространстве. Вы можете создавать платы меньшего размера с большим количеством функций. Следы могут быть ближе друг к другу. Это создает больше каналов для сигналов. На одном квадратном сантиметре можно достичь до 100 переходов. Это гораздо больше, чем старые доски. Вы можете использовать более тонкие линии и интервалы. Это помогает вашей плате работать лучше и обеспечивает четкость сигналов.

Параметр макетаТипичные значенияВлияние на производительность
Ширина трассы50 мкм или меньшеКонтролирует импеданс, уменьшает перекрестные помехи
Интервал трассировки50 мкм или меньшеПредотвращает замыкание, контролирует сцепление
Диаметр переходного отверстия100 – 150 мкмЭкономит место на печатной плате, сокращает путь прохождения сигнала

Microvias поможет вам добавить больше каналов ввода-вывода. Ваш дизайн становится более гибким. Вы можете отправлять быстрые сигналы с меньшими помехами. Микроотверстия дают вам большие преимущества при разработке современных печатных плат.

Производительность и эффективность использования пространства

Микропереходы дают много преимуществ в многослойных печатных платах HDI. Вы можете использовать меньшие переходные отверстия и более тонкие дорожки. Это позволяет разместить на вашей плате больше функций. Вы экономите место и упрощаете маршрутизацию. Микропереходы также заставляют сигналы проходить более короткие пути. Это означает более быстрые сигналы и меньшие потери.

1. Повышенная плотность маршрутизации дает дополнительные каналы трассировки и разъемы ввода-вывода.

2. Более короткие межсоединения и микроотверстия с медным заполнением обеспечивают сильный сигнал.

3. Микроотверстия меньше старых, поэтому вы экономите место.

4. В многослойных печатных платах HDI используются более тонкие дорожки для большего количества соединений.

5. Вы можете достичь до 100 переходов на квадратный сантиметр.

6. Многослойная структура печатной платы HDI позволяет сигналам проходить более короткие пути.

Microvias поможет вам создать платы, которые хорошо подходят для высокопроизводительных задач. Вы можете контролировать импеданс и поддерживать сильный сигнал. Это сделает ваш дизайн лучше.

Проблемы надежности и решения

Вы должны думать о надежности при использовании микроотверстий в печатных платах HDI. Микроотверстия сталкиваются с такими проблемами, как стресс и дефекты материала. Медь и диэлектрические материалы растут с разной скоростью. Это может привести к появлению трещин или дыр. Плохой контроль процесса может сделать покрытие слишком тонким. Установка более двух микроотверстий друг на друга или размещение микроотверстий в скрытых отверстиях может вызвать проблемы.

АспектТрадиционные ВиасМикроотверстия
Диаметр150–500 мкмМеньший диаметр, обычно менее 100 мкм.
Соотношение сторонВысокие пропорции приводят к неравномерности покрытия.Более низкое соотношение сторон повышает надежность
Риски надежностиСклонен к растрескиванию, образованию пустот и сбоям в термоциклировании.Разработан для устранения этих проблем, но по-прежнему имеет определенные режимы отказа.
Термальный велоспортЖесткие конструкции, склонные к растрескиванию.Более устойчив, но пустоты могут привести к сбоям
Механический шокУязвим к преждевременному выходу из строяBetter performance, but voids can still be problematic

You can fix these problems by staggering microvias and not stacking too many. Pick materials that handle heat well. Use strict process controls and test for reliability. These steps make your boards safer and stronger.

Tip: Always test microvias with heat and stress tests. This helps you find weak spots early and fix them.

Cost Optimization Strategies

You can save money when building HDI multilayer PCBs with microvias. HDI boards cost more than standard boards. Careful planning helps you spend less.

Microvia TypeCost Implication
Stacked MicroviasHigher costs due to complexity in alignment and filling
Staggered MicroviasLower costs due to simplified manufacturing processes

HDI boards can cost two to five times more than standard boards. A regular 4-layer PCB costs about $0.50 per square inch. An HDI board with via-in-pad can cost $1.50 to $3.00 per square inch.

You can use these ways to save money:

1. Make your design simple. Use fewer layers and avoid tight tolerances.

2. Pick cheaper materials. Use standard materials like FR-4 for less important jobs.

3. Plan for efficient panelization. Fit more boards on each panel.

4. Limit complex features. Only use blind or buried vias and microvias if needed.

These steps help you balance performance and cost in your PCB design.

Design Tips for HDI Multilayer PCBs

You can get the best results from microvias by following smart tips. Plan your stack-up early. Decide the number of layers and via types at the start. This stops expensive changes and keeps your board balanced.

Place vias carefully. Use blind and buried vias inside to save surface space and lower signal interference.

Control impedance. Match trace widths and materials to keep impedance steady, usually around 50 ohms for fast signals.

Work with manufacturers. Learn their skills for microvia drilling and layer stacking. Set tolerances clearly.

Test for reliability. Use heat and stress tests to check stacked vias.

1. Plan your stack-up early. Make a balanced board to stop warping.

2. Place stacked vias wisely. Avoid crowding and make routing easy.

3. Work with manufacturers. Make sure they can handle tight tolerances, like via aspect ratios below 0.75:1.

4. reliability test. Check stacked vias for strength in your design.

Microvias let you build boards with high routing density, strong integrity, and reliable performance. You can scale your design for modern electronics. You get the benefits of microvias and make your hdi pcb multilayer structure ready for fast signals and high-performance jobs.

Microvia technology helps you make HDI multilayer PCBs smaller and faster. These boards also become more reliable. You get better density, signal quality, and easier manufacturing:

FeatureMicrovia Advantage
Density50% more connections in less space
Signal PerformanceFaster signals, lower attenuation
ReliabilityМенее 2% отказов после 1000 циклов
Производительность производстваДо 98% успеха

Вы преуспеете, если будете знать типы микропереходов и правила проектирования. Использование рекомендаций DFM также помогает. На небольших участках можно разместить больше соединений. Это означает меньше ошибок и меньшие затраты.

Микроотверстия используются в современной электронике, например, в медицинских устройствах. Они также используются в печатных платах СВЧ. Через пять лет микроотверстия, вероятно, станут стандартом. Это поможет вам идти в ногу с новыми потребностями во многих отраслях.

Часто задаваемые вопросы

Что делает микроотверстия важными при проектировании печатных плат HDI?

Микроотверстия помогают создавать платы HDI с большим количеством слоев и меньшим размером. Вы можете установить больше деталей и соединений. Это позволяет создавать усовершенствованные устройства HDI, которые работают быстрее и занимают меньше места.

Как выбрать правильный тип микропереходов для многослойных печатных плат HDI?

Вы выбираете типы микропереходов в зависимости от потребностей вашей платы HDI. Слепые микроотверстия соединяют поверхность с внутренними слоями. Скрытые микроотверстия соединяют внутренние слои. Сложенные микроотверстия достигают большей глубины. Панель Via-in-Pad помогает уменьшить нагрев и тракты сигналов в конструкциях HDI.

Могут ли микропереходы улучшить качество сигнала в печатных платах HDI?

Микропереходы делают пути прохождения сигналов короче в платах HDI. Вы получаете меньше потерь и лучшую производительность. Ваша конструкция HDI передает быстрые сигналы с меньшими помехами. Это помогает вашей печатной плате HDI хорошо работать при высокоскоростных работах.

Каковы распространенные проблемы с надежностью микроотверстий в платах HDI?

Вы можете увидеть трещины, пустоты или разделения в микроотверстиях HDI. Эти проблемы возникают из-за жары или стресса. Вы исправляете их, используя прочные материалы и проверяя печатную плату hdi на надежность.

Как снизить затраты при разработке многослойных печатных плат HDI с микропереходами?

Вы экономите деньги, планируя планировку HDI заранее. Используйте меньше слоев и простые типы микроотверстий. Выберите стандартные материалы для вашей платы HDI. Сотрудничайте со своим производителем, чтобы избежать ошибок и снизить стоимость печатной платы HDI.

Совет: Всегда проверяйте печатную плату HDI на наличие дефектов перед производством. Это поможет вам избежать дорогостоящих ошибок.

Тип микровиаЛучшее использование в печатной плате HDI
СлепойПоверхность к внутреннему слою
ПохороненныйВнутренний слой к внутреннему слою
СложенныйГлубокие связи
Через панельУправление теплом и сигналами

Об авторе:

Соник Ян

Соник Ян


Будучи специалистом в области электроники и механической автоматизации, Соник около 22 лет занимается проектированием печатных плат, исследованиями и разработками, а также производством электроники в качестве технического директора и координирует работу с цепочкой поставок (компоненты и детали с ЧПУ), обеспечивая профессиональную поддержку и консультации для клиентов по всему миру.

Этикетка :
Возвращаться

УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ