De dónde viene la pérdida
La pérdida de inserción en un canal digital es la suma de cuatro cosas: pérdida en el dieléctrico, pérdida en el conductor, reflexiones por discontinuidades de impedancia y radiación de los stubs. El HDI toca las dos últimas.
Una vía pasante convencional se taladra a través de toda la placa. La parte del barril por debajo de la capa donde entra la señal es un stub: una línea de transmisión abierta que resuena a una frecuencia fijada por su longitud. En una placa de 3 mm, un stub de 1,5 mm ya resuena dentro de la banda de una señal de 10 Gb/s, y la solución habitual es el retaladrado, un paso de proceso extra con su propio costo de rendimiento.
Qué elimina una microvía
Una microvía láser mide 0,1 mm y conecta solo capas adyacentes. No hay barril que pase de largo por la capa de señal, así que no hay stub que retaladrar ni muesca resonante. El camino también es más corto y la corriente de retorno se mantiene más cerca de la señal, porque el plano de referencia está a un dieléctrico fino en lugar de a varios.
Se derivan dos efectos secundarios. El laminado secuencial permite colocar planos de masa entre capas de ruteo densas, lo que mejora el apantallamiento entre redes agresoras y víctimas. Y el dieléctrico más fino aumenta el acoplamiento con el plano de referencia, lo que reduce la diafonía para un espaciado dado.
Qué no arregla
- Pérdida en el dieléctrico. El poliimida, la FR-4 y los laminados de alta frecuencia difieren en un orden de magnitud en factor de disipación. Ninguna estrategia de vías compensa un laminado equivocado.
- Rugosidad del cobre. A alta frecuencia la corriente se concentra en la superficie de la lámina; un cobre rugoso añade pérdida sea cual sea el stack-up.
- Conectores y transiciones. Un par de conectores y un cable pueden aportar más pérdida que toda la placa.
- Discontinuidades de impedancia. Una microvía con un pad mayor que la traza sigue siendo una discontinuidad, y una traza de 0,06 mm que entra en una vía de 0,1 mm necesita que su antipad y su pad se dimensionen juntos.
Dónde debe acordarse la geometría
Los dieléctricos HDI son finos, a menudo más finos que el ancho de traza necesario para una línea de 50 Ω. Una traza de 0,06 mm sobre un núcleo muy fino puede quedar muy por debajo de la impedancia objetivo, así que el stack-up se diseña alrededor de la impedancia y no se comprueba al final. Por eso la tolerancia de impedancia se declara como ±10 % y el stack-up se revisa en DFM.
Si el diseño necesita además un pliegue o una cola de conector, unos circuitos impresos rígido-flexibles pueden mantener la sección de alta velocidad en material rígido y usar flex solo donde la geometría tiene que moverse. Los límites de proceso de ambos están en la página de capacidades, y las opciones de stack-up en la página del producto HDI.
