Kör ve Buried Vias Nedir?

Modern baskılı devre kurulu (PCB) tasarımı, özellikle de uzay kaplamalı elektronikler, uydular, aviyonikler ve portatif cihazlar gibi her kare yüzey önemli. Vias – farklı katmanlar arasında sinyalleri taşıyan küçük iletken delikler – tüm tahtadaki delik boyunca gelişti.[Döneticiler, 1 )Buried, bu tabakaların her iki katı da olsa, bu kemikli tabakalar ile, diğer tabakalar arasındaki dış tabakaları birbirine doğru bağlar.

Kör ve gömülü olan parçalar tek bir teknoloji değil, aynı zamanda yapılardan oluşan bir ailedir. Körler genellikle lazerten korunmakta ve mikrovias (0.100.15 mm çapında) veya daha büyük mekanik olarak döşenmiş deliklerle döşenmiştir. Buried vias are usually created by sequential laminat - ek katmanların üst üste basılması ve kaplamak için tahta katmanı inşa edilir.

Uzaylı Tasarımlar için Anahtar Avantajlar

Kör ve gömülü parçaların en acil yararı, her katmanda PCB ayak izi dramatik bir şekilde azaltabilme yeteneğidir. Geleneksel multi-katlı bir tahtada, her iki tarafta yüzey alanı tüketerek ve her katmanda paklama kanallarını engellerseniz, 12 tabakaya sahip olursunuz.Bu seçici yerleştirme ile aynı 12-katıl delikli delik kontrolü sadece 1 kata bağlı olarak, tabakadan 1 ila katmana kadar kör bir tabakaya bağlı olarak, iç tabakada 4-12 katlayın.

CubeSats veya derin uzay araştırmaları gibi uzay tasarrufu görev-kırıklığıdır. Daha küçük bir PCB daha küçük bir şapel, daha düşük bir başlangıç maliyeti anlamına gelir. Örneğin, komut ve veri işleme kurulu modern bir Dünya gözleminde genellikle 16 katmanlı bir yığınla birlikte hafızaya gömülüp, FPGA'lar ve RF ön uçları bir gemide bir kredi kartından daha küçük bir alanla birlikte.

Kör ve gömülü sistemler aynı zamanda ultra-thin PCB'leri de sağlarlar çünkü Z-kahkatılı alanı kullanan kovan kaplama ihtiyacını ortadan kaldırırlar ve tasarımcılar inceleyici dielektrik tabakalarını kullanabilir, genel kurul kalınlığını %20-30 azaltılabilirler. Bu özellikle de katı-serbest karmaların kullanıldığı yüksek çözünürlükte değerlidir, daha iyi ve satılan ortaklar üzerinde stres azaltır.

Geliştirilmiş Routing Flexability and HDI Design

Routing Şişeneck

Yüksek yoğunluklu ICs with fine-pitch BGA paketleri (0.4 mm perde veya daha az) fan-out routing that often overwhelms dış katmanları. sadece iç katmanlar aracılığıyla bağlantı kurmak için tüm sinyalleri kullanarak, birçok parçayı tüketen yoğun bir “escape” modeli oluşturmak için, tasarımcılardan “mikrovia fanout’a izin vermek gerekir: her bir BGA ped doğrudan iç katmanına bağlanabilir.

Üstten alttan üstten, en küçük tabakaların (veya orta katta) bir orta zemin sunuyor - kaplamada küçük bir stres (gönüllü) ve her katmanın "bağlantı" (ELIC) kullanımı ile ilgili en kısa sinyal yolu sağlar.

Bu yönlendirme esnekliği doğrudan daha iyi elektrik performansına çevirir. Kısa sinyal yolları, yayılım gecikmesini ve bir parça boyunca kesintiyi azaltır.For high- speed digital programs like Prat4/DDR5 or Gigabit Ethernet, kör ve gömülü sinyaller aracılığıyla tüm katmanlarda kontrollü yönlendirme ile gömülür.Bu stil, düşük doldurma ve geri dönmez bir parçaya geri dönmez.

Karma-Signal Boards için Özgürlük

Analog, dijital ve RF bölümleri birleştiren karmaşık uzay sınıfı kurullarında, kör ve gömülüdürler, güç gibi hassas izlerinin fiziksel izolasyonuna izin verir. Analog sinyalleri, gömülü uçaklarla zeminler arasındaki iç tabakalarda tamamen dış tabakalarda bulunan dijital gürültü ışınlamaları azaltılabilir. Bu, koruma veya ek koruyucular için gerekli olan ihtiyacı azaltır, aynı şekilde, yüksek ısı parçaları tasarruf eder. Benzer şekilde, yüksek ısıtılır.

Performans ve Güvenilirlik Kazanıyor

Signal Integrity ve Impedance Control

Her bir işlem parasitik kapasitance ve indükance ile. - delik boyunca daha uzun varil ve daha büyük pedler var, yüksek hızda% 0,7 mm oranındaki boşluklara kıyasla önemli parasitics ekliyor. Sonuç daha temiz sinyal kenarları, özellikle de mikrovias, 10 Gbps veya daha yüksek çözünürlükte çalışan uzay verileri bağlantıları.

Impedance kontrolü kör ve gömülüdür çünkü yapı tam olarak modellenebilir ve tabakadan gelen dielektrik kalınlığı %20 veya daha fazla farklılık gösterebilir. Birçok uzay-özel PCB özellikleri (örneğin NASA'nın EEEINST-benST gibi) ±10'u ortadan kaldırırken, HDI'ye kadar gömülür ve griye doğru yol açan tasarımları tercih eder.

Aşırı Ortamlarda Yenidenlenebilirlik

Buried vias are encapsated within the board, protected from nefse, outgassing, and Mekanik bir aşınma.In the Vakum of space, where outgassing from material canibaren tec. / veya sensörler, daha az maruz kalan metal yüzeyler (kahraman büyüme veya korozyon riski azaltır) Ayrıca, uzun süre boyunca, homojen yaşam döngüsü boyunca, özellikle de yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan 5 x-10 cm.

Ancak, kör ve gömülü vias başarısızlığa bağışıklık değildir. Yoksul kontrollü kaplama kalınlığı, varilde boşluklar veya ekstraksiyon 3 (özellikle de yığınlamalı elektronik) ve yeni IPC-6012 Sınıf Açıklamaları, belirli mikrovia güvenilirlik kriterlerini içerir.

Termal Yönetim Faydaları

Uzayda ısı yönetimi benzersiz bir şekilde meydan okumaz: Konveksiyon soğutması, sadece tahta aracılığıyla radyasyon ve BGA aracılığıyla gömülüdür. Bu tür bir güçte ısıyı daha sonra ısıtacak şekilde ısıtacak olan iki katmanda etkili bir ısıya bağlanır. Tipik bir yaklaşım, bir mikrovias (bazen 0,5 mm atış) doğrudan bir güç altında bir elektrik akımının ısıtılması için gerekli olan ısınıyor.

Buried vias da “termin staircases” için kullanılır - iç katmanların içindeki hava boşluğunu soğuk bir plakaya ekleyerek daha fazla ısıtılabilir.In amazing microvias that provide both termal behaviorion and machine stress. Via-in-pad with bakır fill (sol bakırı kaplama) ve daha fazla ısı dağılımını kullanarak ısı performansı artırır.

Üretim Süreçleri ve Zorluklar

Sequential Lamination

Kör ve gömülü vias, bir eşdeğer bir yapı yaklaşımı gerektirir. İki set gömülü vias ile tipik sekiz katmanlı bir yönetim üç aşamada yapılır:

  1. Core 1 (katmanlar 3–4): ilk parça delik veya gömülü parçaları, sonra doldur ve kap.
  2. Lamination 1: bakır folyo ile önbellek üstte eklenir (katman 2 ve 5). Lazer-drill, katmanlardan 2+3 ve 5+4, plaka, doldurun.
  3. Lamination 2: Dış prepreg ve bakır (katılım 1 ve 6). Lazer-drill ilk kör vias (katlı 1+2) ve alt kör vias (kat 6+5).

Her laminat döngüsü, hassas hizalama, kontrollü baskı ve sıcaklık (tipik olarak 180-200°C) içerir ve bakır folyo plazmin önlenmesi için dikkatli bir şekilde çalışır.Eksiyonel laminatlar sayısı maliyet artırır; birden çok tabakaya sahip bir tahta 4-5 basın döngüsü gerektirir, bu da verim ve sürücüyü fiyattan azaltır.

Sondaj ve Plating

Mikrovias (körtlü dielektrikler ile birlikte) neredeyse her zaman lazerli (CO2 veya UV) CO2 lazerler ablate cam-reinforced epoxy verimli bir şekilde kullanılır, ancak kimyasal desmear gerektiren bir UV lazerler daha pahalı ve daha yüksek uzunlukta daha yüksek delikler üretir.

Kör ve gömülü sular üniformalı bakır kapsama talep eder.Ebzegen olmayan bir filtre ile elektrolitik kaplama yüksek oranda güçlenir (örneğin, ısı / güç için) kaplama işlemi kritik olmalıdır: Yüzeydeki bulma kolaylığı ile birlikte, kaplama için yüksek çözünürlükte, körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körüzü körüzü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü körü kör

Test ve Kalite Güvence

Kör test etmek ve gömülük işlemleri, her bir üretim parçası için özel testlerden daha fazla dahil edilir. Standart elektrik sürekliliği testleri sadece erişilebilir düğümler arasında bağlantıları doğrulamak; her iki uçlara erişim olmadan gömülüdür. Uzay uygulamaları için birçok üretici, mikro direnç ölçümleri her bir üretim hattının örneği ile yapılır veya tasarım-kesinlikle ilgili olarak - bir kesit ve duvar kalınlığı gibi yapılar, kaliteli ve var olan bütünlüğün altında incelenmesi.

En büyük üretim zorluklarından biri, birden fazla laminat döngüsü boyunca kayıt (katılış) korumaktır. Termal siyon ve bakır desen bozulması, her katmanın tarihini doğrulamak için barkod tabanlı işlem takip edebilir.

Tasarım ve Rehberlikler

Kör ve gömülü olanlarla tasarım, üretim yeteneklerine dikkat etmeyi ve bağlılık gerektirir. Anahtar parametreler şunları içerir:

  • [FONT=0]Aspect oranı[[Dönetici: Lazer-drilled mikrovias için, maksimum derinlik-diameter oranı tipik olarak 1:1. Deeper vias require mekanik sondaj veya eşdeğerli yığınlama.
  • [FONT:0)Pad büyüklüğü[DÜT:1): Ekran pedi ( Hedef katmanında ped) en az 100 μm daha büyük olmalıdır.Kaçlar arasında gömülü olan, ped büyüklüğü 200 μm ile 200 μm arasında.
  • [FONT:0) bakır özelliklerinden ([Dönetici: 1) Kısaları önlemek için, iç katmanlarda 75 μm ve 100 μm'nin dış tabakalarda körü için (0.4 mm) bir tıkış, bu yüzden pedlere doğrudan yerleştirilir - ama pedin kendisi kapadığı şekilde.
  • [FONT=0]Stack-up simetrisi[Dönetici için: Güvenilirlik için, PCB yığını orta gezegen (mirrored tabakalar) hakkında simetrik olmalıdır. Asymmetric yığınları laminat ve sıcaklık bisiklet sırasında savaşabilir.
  • [FONT:0]Copper vs. reçine dolum[DÜT:1): Bakır dolu vias (düşük direniş, daha yüksek mevcut deterjan) - tamamlanmamış olan ucuz ancak daha düşük termal iletkenliği ve daha düşük mevcut malzemeleri doldurmanız için değerlenir.
  • [FONT:0)Testing stratejisi[Dönetici: Tasarım testi kuponları çapraz bölüm analizi için yapılarla yeniden yapılan panelde test edin.Peygamber için zincirler üzerinden gömülüyü,% 100 net liste testi ve yüksek hızlı net test testleri için planlayın.

Maliyet Implikasyonlar ve Ticaret-off

Kör ve gömülü sular faydaları önemli maliyet primleri ile gelir. Standart 8 katmanlı multikatlü PCB'yi en fazla 100-200 $ büyük miktarlarda yönetim kuruluna mal olabilir. iki göze çarpan laminatlar, lazer-drilled kör mikrovias ile birlikte bir tasarım ve çöp kutusu başına gömülüdür - bazen 3-5× daha fazla.

  • [FONT:0]Number of sequential laminatlar[Dönemli laminatlar[Dönemli 1]: Her ek basın döngüsü toplam maliyet için% 20-30’u ekliyor.
  • [FONT:0)Via dolum[[DÜT:1): Giysi dolum% 10–15; bakır dolum% 25-40 ekler.
  • [FONT:0)Test ve denetim[[Dönetici: X-ray, kesit ve TDR testi% 15-20 eklenmektedir.
  • [FONT:0]Yield kaybı[[Dönetici: Kompleks HDI tahtaları standart multikat tahtalarla kıyasla% 5-10 daha düşük verimlere sahiptir.

Uzay programlarında, bu maliyetler genellikle haklıdır, çünkü yönetim kurulu, mikrovias eklemek yerine katmanlara uymalıdır ve daha az talep edilen uygulamalar için (örneğin, ticari uçaklar, IoT ağ geçidi), dikkatli ticaret-offlar ve performans kazançları (taraflı hız, termal iyileşme) sağlar veya her proje için daha küçük bir şapeller oluşturmak yerine, daha düşük maliyetli bir şekilde sabitlenebilir.

Uzayın Ötesinde Uygulamaları

Uzay endüstrisi erken bir evlat edinmeye rağmen, kör ve gömülü vias şimdi birçok yüksek performanslı elektronikte görünüyor:

  • [FONT:0]Medical cihazlar[DÜT:1): Zorlu hız vericiler ve işitme yardımları yüksek güvenilirlik ile ultra-kompakt PCB'leri gerektirir; vücut sıvılarına karşı koruma sağlar.
  • [FONT:0] Telekomünikasyon[[DÜT:1): 5G temel istasyon antenleri, mmWave frekanslarında çalışan kirişli modüller için körü kullanarak HDI tahtalarını kullanır (24-40 GHz).
  • [FONT:0) Yüksek hızlı hesaplama[[[Dönemli: Sunucu anaboards ve GPU kartları CPU/GPU paketlerinden yüzlerce BGA sinyallerine yol açıyor.
  • [FONT:0)Automotive[[DÜT:1): Gelişmiş sürücü-assistance sistemleri (ADAS), uzayın premium bir primte olduğu radar ve LIDAR işlem tahtaları için körü kullanır.
  • [FONT:0)Consumer elektronik[[Dönetici: Akıllıwatches HDI ve her katmanlı bağlantıya (ELIC) işlemciler, hafıza ve RF ön uçları için - tüm kör ve gömülü mikrovialar kullanarak.

Bu sektörlerden her birinde, sürüş gücü aynıdır: sinyal bütünlüğü veya güvenilirlikten ödün vermeden büyüklüğü azaltır. Paket perde perdeleri küçülmeye devam eder (0.3 mm ve aşağıda), kör ve gömülü vias daha da önemli hale gelecektir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kör ve gömülü vias, modern PCB tasarımının temel bina bloklarına geçiş yaptı. zorlayıcı uzay tasarrufları, esneklik ve performans iyileştirmelerini sağladılar - özellikle de her gram ve her sinyal sayının bulunduğu uzay elektronik dünyasında. yüksek çözünürlükte, ısıtımı, stilize etmek ve termal yönetimi kullanarak ortadan kaldırmak için, doğrudan daha küçük, daha güvenilir uydular ve uzay aletlerine katkıda bulunurlar.

Ancak, üretim karmaşıklığını ve maliyeti de tanıtıyorlar. Başarılı uygulama, daha küçük geometrilere (yüzlü mikrobiyotlara) ve katı üretim tekniklerine bağlı olarak, bu tür zorlukların üstesinden gelmeye istekli mühendisler için, kör ve gömülü bir şekilde, yüksek performanslı elektronik tasarımda elde edilen sınırları zorlamak için güçlü bir araç sunar. Teknoloji daha küçük geometrilere (sub-50 μm mikrovias) ve katı üretim teknikleri ile işbirliği yapmak için, bu tür çalışmaların rolü.

Tasarım kuralları ve yeterlilik gereklilikleri hakkında daha fazla okuma için, uzay uygulamaları için endüstri standartlarına atıfta bulunun ve önde gelen HDI kumaşçılardan gelen üreticiler )[Ücretsiz kumaşatörünüzle tasarım parametrelerinizi doğrulayın:2).NASA EEE-INST-002).