1, Prehľad dosky plošných spojov HDI so slepým zakopaným otvorom
HDIdosky plošných spojov dosahujú tesnejšie a efektívnejšie spojenia medzi vnútornými a vonkajšími obvodmi pomocou technológií slepých a zakopaných otvorov. Slepá diera označuje dieru, ktorá siaha od povrchu dosky plošných spojov do určitej hĺbky vo vnútri, bez toho, aby prenikla cez celú dosku plošných spojov; Zakopané otvory sú otvory umiestnené vo vnútornej vrstve dosky plošných spojov, ktoré spájajú rôzne obvody vnútornej vrstvy. Táto jedinečná štruktúra otvorov výrazne zväčšuje priestor na zapojenie a zlepšuje integráciu dosky plošných spojov. Existencia slepých zakopaných otvorov však prináša aj mnohé výzvy pre riadenie impedancie.
2, Kľúčové technické parametre
(1) Charakteristická impedancia
Charakteristická impedancia sa vzťahuje na impedanciu zloženú z odporu, indukčnosti, kapacity a vodivosti na jednotku dĺžky na nekonečne dlhom prenosovom vedení. V prípade dosiek plošných spojov HDI so slepými zakopanými otvormi sa zvyčajne vyžaduje, aby bola ich charakteristická impedancia riadená v špecifickom rozsahu, napríklad 50 Ω alebo 75 Ω. Veľkosť charakteristickej impedancie závisí hlavne od geometrickej štruktúry dosky plošných spojov vrátane faktorov, ako je šírka čiary, vzdialenosť medzi čiarami a hrúbka dielektrika.
Šírka čiary: Čím väčšia je šírka čiary, tým nižšia je charakteristická impedancia. Pri navrhovaní dosiek plošných spojov so slepými otvormi HDI je potrebné presne vypočítať šírku čiary na základe cieľovej hodnoty charakteristickej impedancie. Napríklad pri požiadavke na charakteristickú impedanciu 50 Ω by sa pri špecifických podmienkach dielektrického materiálu a hrúbky mala šírka čiary udržiavať na určitej hodnote vypočítanej podľa vzorca a v skutočnom výrobnom procese by sa tolerancia šírky čiary mala kontrolovať v rozmedzí ± 5 μm, aby sa zabezpečila presnosť charakteristickej impedancie.
Rozstup riadkov: Zvýšenie rozstupu riadkov bude mať za následok zvýšenie charakteristickej impedancie. V HDI zaslepených doskách plošných spojov s-vysokou hustotou vodičov by rozumné nastavenie rozstupu medzi linkami nemalo brať do úvahy len splnenie požiadaviek charakteristickej impedancie, ale aj hustotu vodičov. Minimálna hodnota rozstupu riadkov je zvyčajne obmedzená kapacitou výrobného procesu, zvyčajne medzi 20 μm-30 μm. Zároveň je potrebné zabezpečiť rovnomernosť rozstupu riadkov, aby sa predišlo kolísaniu lokálnej charakteristickej impedancie.
Hrúbka dielektrika: Hrúbka dielektrika pozitívne koreluje s charakteristickou impedanciou. Hrubšia dielektrická vrstva zvýši charakteristickú impedanciu. Konzistencia hrúbky dielektrika v každej vrstve je rozhodujúca pre celkovú kontrolu impedancie vo viacvrstvových doskách plošných spojov HDI so slepými dierami. Napríklad pomocou technológie vysoko presnej laminácie{4}}zaistíte, že tolerancia hrúbky každej vrstvy dielektrika je riadená v rozmedzí ± 10 μm, aby sa zachovala stabilná charakteristická impedancia.
(2) Impedančné prispôsobenie
Impedančné prispôsobenie sa týka vzájomného prispôsobenia impedancie medzi zdrojom signálu, prenosovým vedením a záťažou, aby sa dosiahol maximálny prenos výkonu a minimálny odraz signálu. Pri návrhu dosiek plošných spojov HDI so slepými dierami je potrebné nielen riadiť charakteristickú impedanciu prenosového vedenia, ale aj zabezpečiť impedančné prispôsobenie pripojeným čipom, konektorom a ďalším komponentom.
Impedančné prispôsobenie medzi čipom a obvodovou doskou: Vstupná a výstupná impedancia čipu je pevná. Pri návrhu plošného spoja je potrebné upraviť charakteristickú impedanciu plošného spoja a pridať zodpovedajúce odpory, kondenzátory a ďalšie komponenty tak, aby zodpovedali impedancii plošného spoja a čipu. Napríklad pre niektoré vysokorýchlostné digitálne čipy s výstupnou impedanciou 33 Ω je na dosiahnutie dobrého impedančného prispôsobenia potrebné zapojiť 17 Ω rezistor do série na dráhu prenosu signálu dosky plošných spojov, aby celková impedancia dosiahla 50 Ω a zodpovedala charakteristickej impedancii dosky plošných spojov.
Impedančné prispôsobenie medzi konektormi a doskami plošných spojov: Keďže ide o rozhranie medzi doskou plošných spojov a externými zariadeniami, impedančné charakteristiky konektorov nemožno ignorovať. Vysokokvalitné konektory majú zvyčajne jasné špecifikácie impedancie, napríklad 50 Ω. Pri spájkovaní konektorov na zaslepené dosky plošných spojov HDI je dôležité zabezpečiť dobrý proces spájkovania, aby sa predišlo prerušeniu impedancie spôsobenému chybami pri spájkovaní. Medzitým, pri pripojení medzi konektorom a doskou plošných spojov, môžu byť použité špeciálne návrhy zapojenia, ako je šírka gradientu a zväčšené uzemňovacie priechody, aby sa dosiahli hladké prechody impedancie a znížili sa odrazy signálu.
(3) Rovnomernosť impedancie
Rovnomernosť impedancie sa vzťahuje na konzistenciu charakteristickej impedancie v celej dráhe prenosu signálu dosky plošných spojov HDI so slepými dierami. V dôsledku prítomnosti slepých otvorov, skrytých otvorov, priechodov a rôznych oblastí zapojenia na doske plošných spojov môžu tieto štrukturálne rozdiely viesť k nerovnomernej impedancii.
Vplyv a kontrola slepých zakopaných otvorov na impedanciu: Prítomnosť slepých otvorov a zakopaných otvorov môže zmeniť lokálne kapacitné a indukčné charakteristiky prenosových vedení, a tým ovplyvniť impedanciu. Aby sa tento vplyv znížil, pri navrhovaní slepých zakopaných otvorov by sa mala veľkosť malých otvorov čo najviac minimalizovať a štruktúra otvorov by sa mala optimalizovať. Napríklad použitím mikroporéznej technológie je možné regulovať priemer slepých otvorov pod 100 μm, pričom sa zväčšuje hrúbka metalizácie steny otvoru, aby sa znížila parazitná kapacita a indukčnosť otvoru. Navyše, vďaka rozumnému usporiadaniu otvorov sú slepé zakopané otvory rovnomerne rozmiestnené na prenosovej ceste signálu, aby sa predišlo koncentrovaným zmenám impedancie.
Vplyv a kontrola priechodu na impedanciu: Prechod je kľúčovou štruktúrou na spájanie rôznych vrstiev obvodov, ale môže tiež zaviesť dodatočnú indukčnosť a kapacitu, čo ovplyvňuje rovnomernosť impedancie. Aby sa zlepšili impedančné charakteristiky premostenia, môže sa použiť technológia spätného vŕtania na odstránenie prebytočnej časti v spodnej časti premostenia a zníženie parazitnej indukčnosti premostenia. Súčasne pridajte uzemňovacie priechody okolo priechodov, aby ste vytvorili dobrý uzemňovací štít, znížili rušenie signálov a udržali jednotnú impedanciu.