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HDI-Durchkontaktierungsstrategie: Gestapelt, Versetzt und Gefüllt

Zwei Leiterplatten mit demselben Lagenaufbau können sich allein durch die Anordnung ihrer Mikrovia-Durchkontaktierungen um zwei Presszyklen unterscheiden.

Hitech Circuits Engineering-Desk

Shenzhen, China · PCB-Fertigung und -Bestückung

2 Min. Lesezeit

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Fachliche Prüfung: Prozesswerte geprüft gegen unser veröffentlichtes Leistungsblatt.

Wissenswertes über Leiterplatten mit hoher Verbindungsdichte

Vier Via-Typen, eine Bohrtabelle

Eine HDI-Leiterplatte kann gleichzeitig Durchkontaktierungen, Blind-Vias, Buried-Vias und Microvias enthalten. Die Bohrtabelle muss jeden Typ beschreiben, da der Leiterplattenhersteller die Preise unterschiedlich berechnet und der Bestückungsbetrieb wissen muss, welche Pads belegt sind.

  • Durchkontaktierungen – mechanisch, Mindestdurchmesser 0,15 mm, Seitenverhältnis 15:1, verbinden alle Lagen.

  • Microvias – lasergebohrt mit 0,1 mm, verbinden nur benachbarte Lagen.

  • Blind- und Buried-Vias – hergestellt durch sequentielles Laminieren; Blind-Vias reichen bis zur äußeren Lage, Buried-Vias bleiben im Inneren.

  • Via-in-Pad – ein Microvia, das in einem Bauteilpad platziert und belegt wird, sodass das Pad gedruckt werden kann.

Gestapelt oder versetzt

Ein versetztes Microvia liegt neben dem darunterliegenden. Die Verbindung verläuft seitlich durch die Leiterplatte, was zwar Platz beim Routing kostet, aber verhindert, dass Vias direkt übereinander liegen. Es ist die kostengünstigere und einfacher zu prüfende Option.

Ein gestapeltes Mikrovia liegt direkt auf dem darunterliegenden Via auf, sodass eine einzelne vertikale Verbindung mehrere Lagen auf der Fläche eines Pads überspannt. Dies erfordert, dass das untere Via mit Kupfer gefüllt und planiert wird, da die nächste Laminierung auf einer ebenen Oberfläche haften muss. Gestapelte Aufbauten sparen Platz, sind aber teurer; sie konzentrieren zudem die thermische und mechanische Belastung in einer Spalte, weshalb die Füllqualität geprüft und nicht einfach angenommen wird.

Füllen und Abdecken

Via-in-Pad macht das Füllen zu einer Produktanforderung. Paste, die über ein nicht gefülltes Via gedruckt wird, läuft in den Kontaktkanal; Paste, die über ein teilweise gefülltes Via gedruckt wird, hinterlässt einen Hohlraum unter der Lötstelle. Das Füllen wird daher mit einem Planarisierungsschritt spezifiziert und bei der Montage per Röntgenprüfung kontrolliert.

Dasselbe gilt für jedes Via, das eine darüberliegende Reflow-Lötstelle trägt, einschließlich thermischer Vias unter Leistungsbauteilen.

Was in die Bohrtabelle eingetragen werden muss

Für jede Durchkontaktierung: Typ, Enddurchmesser, Tiefe, die verbundenen Lagen und ob sie gefüllt und abgedeckt ist. Ergänzen Sie die geplante Lagenanordnung, die Impedanzvorgaben und die Lagenanzahl. Diese Tabelle entscheidet darüber, ob der Aufbau 1+N+1 oder 2+N+2 ist und ist der entscheidende Unterschied zwischen einem Angebot und einer Schätzung.

Bestehende Details zur Lagenanordnung stehen auf der HDI-Produktseite, die Prozessbereiche auf der Funktionsseite und die Abwägungen zur Schichtanzahl in der HDI-Stack-up-Notiz.

Technische Spezifikationen

Microvia-Typ
gestapelt, versetzt, kupfergefüllt
Minimale Laser-Mikrovia
0,1 mm
Minimale mechanische Bohrung
0,15 mm
Durchgangsloch-Seitenverhältnis
15:1
Stapel
1+N+1 · 2+N+2 · 1+1+N+1+1 · 3+N+3 · ELIC

Häufig gestellte Fragen

  • Worin besteht der Unterschied zwischen gestapelten und versetzten Mikro-Vias?

    Eine versetzte Mikro-Via liegt auf einem Pad, das gegenüber der darunterliegenden Via versetzt ist, sodass die Verbindung seitlich durch die Lagen verläuft. Eine gestapelte Mikro-Via liegt direkt auf der darunterliegenden, wodurch mehr Platz für Leiterbahnen frei wird. Allerdings muss die untere Via vor der nächsten Laminierung gefüllt und planiert werden. Gestapelte Aufbauten sind dichter und teurer; versetzte Aufbauten sind günstiger und benötigen mehr Fläche.

  • Wann ist eine Via-in-Pad-Verbindung erforderlich?

    Bei BGA-Bauteilen mit feiner Rasterteilung, CSP-Bauteilen oder dichten Steckverbindern, bei denen eine Durchkontaktierung neben dem Kontaktpad nicht austreten kann, wird die Durchkontaktierung gefüllt und verschlossen, sodass das Kontaktpad für den Pastendruck plan bleibt. Das bedeutet, dass der Füllprozess – und nicht das Bohren – die Qualitätskontrolle bestimmt, und Lufteinschlüsse in der Füllung werden unter Röntgenprüfung als Lufteinschlüsse in der Lötstelle sichtbar.

  • Gibt es für Mikro-Vias eine eigene Begrenzung des Seitenverhältnisses?

    Ja, und es ist deutlich enger als bei Durchkontaktierungen. Eine Laser-Mikrovia ist in ihrer Tiefe auf etwa ihren eigenen Durchmesser begrenzt. Deshalb verbinden HDI-Aufbauten benachbarte Lagen, anstatt mehrere zu überspringen. Durchkontaktierungen halten das größere Verhältnis von 15:1 bei einem mechanischen Minimum von 0,15 mm.

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