PCB設計でコアビアを使用する必要性に関する詳細な説明

PCB設計でコアビアを使用する必要性に関する詳細な説明

高密度相互接続 (HDI) の問題を解決する一般的な方法は、単純なプリント回路基板から始めて、それを層ごとに追加することです。 これは、シーケンシャル ラミネーション プロセスとして知られています。 バランスをとるために、レイヤーは常に上下にペアで追加されます。 シーケンスを説明する記号があります。

典型的な例は、最初のプレスで N 層から始まり、その後 3 つの追加の積層ステップがあるボードです。 抑制を追加するたびに、前のステップの上に 1 つ、前のステップの下に 1 つの 2 つのレイヤーが追加されます。 この構造の略称は 3+N+3 または単純な 3N3 スタックです。

より詳細な情報を取得し、最初のプレス時に N を実際のレイヤー数に置き換えて、それを 3+4+3 ボード、または 10 レイヤーなどと呼ぶことができます。 実際、製造業者は、最初のステップで使用されるレイヤーの数よりも、後で追加されるレイヤーの数に関心があります。

これら 3 つは乱数ではありません。 HDI 市場に対応するウェーハ工場は、3N3 ボードを最良の選択として採用しています。 では、ファクトリを調整して特定のスタックを構築するにはどうすればよいでしょうか? 装備です。 化学プロセスが完了すると、パネルはエッチングおよびめっき浴を短時間通過します。 穴あけ、特に機械穴あけは、スクリーン印刷などの他のバッチ プロセスよりも時間がかかります。

したがって、めっきラインごとに 4 台の掘削リグと 1 台のプリンターがあります。 その中間には、工場で最も高価な機器がいくつかあります。 これらの商品は印刷機になります。 または、小規模な店舗の場合はニュースかもしれません。 ニュースがボトルネックです。 これが、順次ビルドに時間がかかり、コストがかかる主な理由です。 地元のサプライヤーを訪問するように手配します。 穴あけステーションに対するプレスの比率は、それらがスルーホール プレートまたは高密度プレートのどちらに焦点を当てているかを示します。

十分な帯域幅を持つ印刷工場は、工場の他の部分の容量を維持しながら、3N3 ボードで配信できます。 このレベルのテクノロジは、ほとんどのアプリケーションで十分です。 スマートフォンには、回路基板全体を貫通するマイクロ ビアのスタックが必要です。 これは、バッテリーに道を譲るためのチップセットと密にパッケージ化された機能です。 彼らの工場ワークショップは、これらのニーズを反映します。

問題の核心 スルーホールから

ソルダーマスクとシルクスクリーンの欠品に加え、「簡易基板」が完成。 コアには少なくとも 2 つのレイヤーがありますが、通常はそれ以上です。 コアとプリプレグの話をしますが、これは「コア」の定義とは少し異なります。 私たちのコアは 2 つのレイヤーである可能性があり、その場合、重複する定義が存在します。 コアに追加のプリプレグ層が追加された場合でも、コアと呼びます。 設計に必要な場合、最終的なコア スルー ホールは、複数のコア材料のスタックを通過する穴になります。 この場合、コアは最初のラミネーション サイクルの製品です。

この最初のビルディング ブロックの材料は、完全に剛性のある構造のガラス編組、または剛性/柔軟なシーンのポリイミドです。 いずれの場合も、磁気コアの機械的な穴は樹脂で満たされ、回路基板の誘電体のガラス繊維の間に空間が形成されます。 充填後、銅で覆われ、シーケンスラミネーションを開始できます。

コア穴からさらに押し出す

スルーホールからコアスルーホールが始まることが強調される。 穴に銅を堆積させるには、同じ電気めっきプロセスが必要です。 これは、外側および典型的な内側層の制約と一致する、より大きな最小エアギャップと線幅の使用につながります。

より厚い銅がより広いジオメトリに有利であることを知っているので、これらの層を電源およびグランド ネットワーク専用にすることは理にかなっています。 当然、中間層は細線ケーブルの候補です。

フロア数が多くなると、複数のサブボードを重ねる必要があります。 ルーティングの観点から見ると、コア ビア スパンはローカル エレベーターに似ています。 バスと関連する電源ドメインを専用のパーツにグループ化することで、これらの壮大なハイレベル ボードの相互汚染が減少します。

コアが複数のレイヤーでスタックされている場合、追加レイヤーの最初のペアを順番に追加する前に、コアにいくつかのマイクロ ビアを作成できます。 マイクロ スルー ホールを作成するには、外層に薄い誘電体を使用するだけです。 ラミネートサイクルを増加させないマイクロビアが得られます。 まるで変化！

お金が好きなら、コア ビアと同じ場所にマイクロ ビアをスタックするのは避けるべきです。 これは、最も重大な DFM 違反の 1 つです。 コア スルー ホールと隣接するマイクロ スルー ホールの間の正確な距離は異なります。 周りに聞いてみると、2 つのビア間のスパンが異なるネットワークのエア ギャップに相当するという結果が望ましいと思います。 ネットワーク間隔が同じである通常のスルーホール間の間隔は、サプライヤに成功への幅広い道を提供します。

場合によっては、この種の考え方は途方に暮れるでしょう。 多くのチップは、控えめな回路基板用に作られていません。 同じネットワーク ビアの間隔を限界まで押し上げるには、ブラインド ホール/埋め込みホールのキャプチャ パッドとコア ビアを互いに接線にする必要があります。 接触するが重ならない。

トランジション レイヤーの使いすぎには注意してください。 雪だるま型の穴のペアで忙しくなるので、それらを一緒に絞り込むのは簡単です. 薄いピッチのボール グリッド アレイ (BGA) デバイスの下のスペースは貴重な場合があるため、バイパス キャップやその他のやむを得ない理由など、回路基板を通過する接続へのデバイスの下での使用を最小限に抑えることが最善です。 マイクロ ビアを介してアクセス可能なレイヤー上のデバイスから離れた場所に配線し、より大きなビアを介してジャンプします。

強力なリターン パスと EMI 抑制のためのステッチ ビア

リターン パスの傾向には、接地されたビア パターンを持つ多くの場所が含まれます。 これらの詳細を理解するのが早ければ早いほど、実装が容易になります。 ルーティングがトランジションを通過する場合は常に、さまざまな基準面を接続するための準備が行われます。

ボードを介して熱経路を作成する必要がある場合があります。 ある程度のインピーダンスと構造的完全性を維持するために、いくつかの誘電体材料を残すことを検討してください。 ソース周辺の集中から始めますが、スルーホールが回路基板の反対側に接続されるにつれて分散します。 私はこれをやったことがありませんが、サーマルペーストをフィラーとして使用して散逸率を上げられない理由がわかりません。

どのタイプのスルー ホール ラインでも、平面上に溝が生成されます。 行き詰まり、そうしなければならないこともあります。 このような場合、スロットを 2 つの小さなスロットに分割するには、少し努力するだけで十分です。 コアスルーホールの可動の自由度は、特定のピンに固定されたスルーホールよりも優れています。 爆発モードを交互に配置すると、磁気結合を回避できます。 ビアは、プレーンを横切るときに独自のギャップがある場合に満足します。 もちろん、AKA 差動ペアは夫婦の例外です。

だからあなたはそれを持っています。 コア ビアは、シーケンシャル アセンブリ プレート基盤の一部です。 それらの使用は、埋め込み穴と止まり穴の 1 つまたは複数の層が混在することを意味します。 これは、ほとんどの HDI ルーティング研究を解決するための組み合わせです。 コアスルーホールを1つ持つ場合のコストは、コアスルーホールを複数持つ場合のコストと同じです。 したがって、すでにその道を歩んでいるのであれば、引き続き努力する必要があります。 回路基板アセンブリおよび回路基板処理メーカーは、回路基板設計におけるコア ビアの使用について説明しています。