Woher die Verluste kommen
Die Einfügedämpfung in einem digitalen Kanal ist die Summe von vier Anteilen: dielektrischer Verlust, Leiterverlust, Reflexionen an Impedanzsprüngen und Abstrahlung von Stummeln. HDI greift bei den letzten beiden an.
Ein konventionelles Durchgangsvia wird durch die gesamte Platine gebohrt. Der Teil der Hülse unterhalb der Lage, in der das Signal eintritt, ist ein Stummel: eine offene Leitung, die bei einer von ihrer Länge bestimmten Frequenz resoniert. Auf einer 3 mm dicken Platine liegt ein Stummel von 1,5 mm bereits im Band eines 10-Gb/s-Signals, und die übliche Abhilfe ist das Rückschleifen — ein zusätzlicher Prozessschritt mit eigenen Ausbeutekosten.
Was ein Mikrovia beseitigt
Ein Laser-Mikrovia ist 0,1 mm breit und verbindet nur benachbarte Lagen. Es gibt keine Hülse, die an der Signallage vorbeiläuft, deshalb keinen Stummel zum Rückschleifen und keine Resonanzkerbe. Der Weg ist außerdem kürzer und der Rückstrom bleibt näher am Signal, weil die Bezugslage nur ein dünnes Dielektrikum entfernt liegt statt mehrerer.
Daraus folgen zwei Nebeneffekte. Die sequenzielle Laminierung erlaubt Masseflächen zwischen dicht gerouteten Lagen, was die Schirmung zwischen Störer und Opfer verbessert. Und das dünnere Dielektrikum erhöht die Kopplung an die Bezugslage, was das Übersprechen bei gegebenem Abstand verringert.
Was es nicht behebt
- Dielektrischer Verlust. Polyimid, FR-4 und Hochfrequenzlaminate unterscheiden sich um eine Größenordnung im Verlustfaktor. Keine Via-Strategie gleicht das falsche Laminat aus.
- Kupferrauheit. Bei hoher Frequenz drängt sich der Strom an die Oberfläche der Folie; raues Kupfer bringt Verlust, unabhängig vom Aufbau.
- Steckverbinder und Übergänge. Ein Steckverbinderpaar und ein Kabel können mehr Verlust beitragen als die ganze Platine.
- Impedanzsprünge. Ein Mikrovia mit einem größeren Pad als die Leiterbahn bleibt ein Sprung, und eine 0,06 mm breite Leiterbahn, die in ein 0,1 mm Via eintritt, braucht Pad und Freistellung gemeinsam bemessen.
Wo die Geometrie abgestimmt werden muss
HDI-Dielektrika sind dünn — oft dünner als die Leiterbahnbreite, die eine 50-Ω-Leitung braucht. Eine 0,06 mm breite Leiterbahn auf einem sehr dünnen Kern kann deutlich unter der Zielimpedanz landen, deshalb wird der Aufbau um die Impedanz herum entworfen und nicht im Nachhinein geprüft. Darum ist die Impedanztoleranz mit ±10 % angegeben und der Aufbau wird im DFM geprüft.
Braucht das Design zusätzlich eine Faltung oder eine Steckverbinderfahne, kann ein Rigid-Flex-Aufbau den Highspeed-Teil auf starrem Material halten und Flex nur dort nutzen, wo sich die Geometrie bewegen muss. Die Prozessgrenzen für beides stehen auf der Leistungsseite und die Aufbauoptionen auf der HDI-Produktseite.
