1, Přehled desky plošných spojů HDI se slepou dírou
HDIdesky plošných spojů dosahují těsnějšího a efektivnějšího spojení mezi vnitřními a vnějšími obvody pomocí technologií slepých a zakopaných děr. Slepým otvorem se rozumí otvor, který sahá od povrchu desky plošných spojů do určité hloubky uvnitř, aniž by pronikl celou obvodovou deskou; Zakopané otvory jsou otvory umístěné ve vnitřní vrstvě desky plošných spojů, které spojují různé obvody vnitřní vrstvy. Tato jedinečná struktura otvorů výrazně zvětšuje prostor pro zapojení a zlepšuje integraci desky plošných spojů. Existence slepých zakopaných děr však také přináší mnoho problémů s řízením impedance.
2, Klíčové technické parametry
(1) Charakteristická impedance
Charakteristická impedance se týká impedance složené z odporu, indukčnosti, kapacity a vodivosti na jednotku délky na nekonečně dlouhém přenosovém vedení. U desek plošných spojů HDI se slepými zapuštěnými otvory je obvykle požadováno, aby jejich charakteristická impedance byla řízena v určitém rozsahu, jako je 50 Ω nebo 75 Ω. Velikost charakteristické impedance závisí hlavně na geometrické struktuře desky s obvody, včetně faktorů, jako je šířka čáry, rozteč čar a tloušťka dielektrika.
Šířka vedení: Čím širší je šířka vedení, tím nižší je charakteristická impedance. Při navrhování desek plošných spojů HDI se slepými zakopanými otvory je nutné přesně vypočítat šířku vedení na základě cílové hodnoty charakteristické impedance. Například pro požadavek na charakteristickou impedanci 50 Ω by za specifických podmínek dielektrického materiálu a tloušťky měla být šířka čáry udržována na určité hodnotě vypočítané podle vzorce a ve skutečném výrobním procesu by měla být tolerance šířky čáry řízena v rozmezí ± 5 μm, aby byla zajištěna přesnost charakteristické impedance.
Řádkování: Zvětšení řádkování povede ke zvýšení charakteristické impedance. V HDI zaslepených deskách plošných spojů s-vysokou hustotou vedení by rozumné nastavení rozteče vedení nemělo zohledňovat pouze požadavky na charakteristické impedance, ale také brát v úvahu hustotu vedení. Minimální hodnota rozteče linek je obvykle omezena kapacitou výrobního procesu, obvykle mezi 20 μm-30 μm. Zároveň je nutné zajistit rovnoměrnost rozteče vedení, aby nedocházelo ke kolísání lokální charakteristické impedance.
Tloušťka dielektrika: Tloušťka dielektrika pozitivně koreluje s charakteristickou impedancí. Silnější dielektrická vrstva zvýší charakteristickou impedanci. Konzistence tloušťky dielektrika v každé vrstvě je zásadní pro celkové řízení impedance ve vícevrstvých deskách plošných spojů HDI se slepými dírami. Například pomocí technologie vysoce přesné laminace{4}} je zajištěno, že tolerance tloušťky každé vrstvy dielektrika je řízena v rozmezí ± 10 μm, aby byla zachována stabilní charakteristická impedance.
(2) Impedanční přizpůsobení
Impedanční přizpůsobení se týká vzájemného přizpůsobení impedance mezi zdrojem signálu, přenosovým vedením a zátěží pro dosažení maximálního přenosu výkonu a minimálního odrazu signálu. Při návrhu desek plošných spojů HDI se slepými dírami je nutné nejen řídit charakteristickou impedanci přenosového vedení, ale také zajistit impedanční přizpůsobení připojeným čipům, konektorům a dalším součástem.
Impedanční přizpůsobení mezi čipem a obvodovou deskou: Vstupní a výstupní impedance čipu je pevná. Při návrhu plošného spoje je nutné upravit charakteristickou impedanci plošného spoje a přidat odpovídající odpory, kondenzátory a další součástky tak, aby odpovídaly impedanci plošného spoje a čipu. Například u některých vysokorychlostních digitálních čipů s výstupní impedancí 33 Ω je pro dosažení dobrého impedančního přizpůsobení potřeba zapojit 17 Ω rezistor do série na přenosovou cestu signálu desky s obvody, aby celková impedance dosáhla 50 Ω a odpovídala charakteristické impedanci desky s plošnými spoji.
Impedanční přizpůsobení mezi konektory a obvodovými deskami: Jako rozhraní mezi obvodovou deskou a externími zařízeními nelze ignorovat impedanční charakteristiky konektorů. Vysoce kvalitní konektory mají obvykle jasné specifikace impedance, například 50 Ω. Při pájení konektorů na zaslepené desky plošných spojů HDI je důležité zajistit dobrý proces pájení, aby se zabránilo nespojitosti impedance způsobené vadami pájení. Mezitím na spojení mezi konektorem a obvodovou deskou lze použít speciální návrhy kabeláže, jako je šířka čáry s přechodem a větší zemnicí průchody, aby bylo dosaženo hladkých přechodů impedance a snížení odrazů signálu.
(3) Rovnoměrnost impedance
Rovnoměrnost impedance se týká konzistence charakteristické impedance v celé přenosové cestě signálu desky plošných spojů HDI se slepými zapuštěnými otvory. Vzhledem k přítomnosti slepých děr, skrytých děr, prokovů a různých oblastí zapojení na desce plošných spojů mohou tyto strukturální rozdíly vést k nerovnoměrné impedanci.
Vliv a kontrola skrytých podzemních děr na impedanci: Přítomnost slepých děr a podzemních děr může změnit místní kapacitní a indukční charakteristiky přenosových vedení, a tím ovlivnit impedanci. Aby se tento dopad snížil, při navrhování slepých zakopaných děr by měla být velikost malých děr co nejvíce minimalizována a struktura děr by měla být optimalizována. Například použitím mikroporézní technologie lze průměr slepých otvorů řídit pod 100 μm a zároveň zvýšit tloušťku pokovení stěny otvoru, aby se snížila parazitní kapacita a indukčnost otvoru. Navíc díky rozumnému uspořádání otvorů jsou slepé skryté otvory rovnoměrně rozmístěny na přenosové cestě signálu, aby se zabránilo koncentrovaným změnám impedance.
Vliv a kontrola prokovu na impedanci: Via je klíčová struktura pro spojování různých vrstev obvodů, ale může také zavést další indukčnost a kapacitu, což ovlivňuje rovnoměrnost impedance. Aby se zlepšily impedanční charakteristiky prokovu, lze použít technologii zpětného vrtání k odstranění přebytečné části ve spodní části prokovu a snížení parazitní indukčnosti prokovu. Současně přidejte zemnicí průchody kolem průchodů, abyste vytvořili dobrý zemnící štít, omezili rušení signálů průchody a zachovali stejnoměrnost impedance.