Un PCB multicouche classique relie ses couches par des trous percés mécaniquement qui traversent tout le panneau. Une carte HDI perce au laser les couches externes, pour que la connexion ne parcoure que la distance nécessaire. Cela libère la place qu'occuperait le fût d'un trou traversant : plus de composants tiennent dans le même contour, le chemin de retour sous un boîtier à pas fin raccourcit, et une carte qui aurait eu besoin de couches supplémentaires reste plus fine et plus légère.
Empilements réalisés ici
- 1+N+1 — une couche de microvias de chaque côté d'un cœur percé mécaniquement, le premier pas habituel au-dessus d'un multicouche classique.
- 2+N+2 et 1+1+N+1+1 — deux couches de microvias par face, pour l'échappement des BGA à pas fin et la répartition de connecteurs plus denses.
- 3+N+3 — trois couches de microvias par face, lorsque le pas et le nombre de broches du boîtier ne laissent pas d'autre solution.
- ELIC — toutes les couches interconnectées par microvias, sans cœur mécanique portant des trous traversants.
Les microvias sont empilés directement les uns sur les autres ou décalés, et lorsqu'un via se trouve dans une pastille, il est rempli de cuivre puis recouvert pour que la pastille reste plane au dépôt de pâte.
HDI ou multicouche classique ?
Le HDI est une réponse de routage, pas une amélioration en soi. La bonne question est de savoir si la conception manque de place au nombre de couches que le produit peut encore supporter. Commencez par l'échappement : si les boîtiers à pas fin et les répartitions de connecteurs passent sur les couches externes d'une carte classique, ajouter des couches de signal est généralement la voie la moins chère, car chaque couche de microvias amène son propre pressage, son perçage laser et sa planarisation.
L'épaisseur est le deuxième critère. Lorsqu'un produit se définit par son contour et non par son circuit, les microvias logent plus d'interconnexions dans une carte plus fine, ce sur quoi reposent les objets portables, connectés et les caméras. Le troisième critère est le chemin de retour : le microvia s'arrête à la couche qu'il dessert, si bien que la boucle sous un bus haut débit raccourcit même quand le nombre de couches ne change pas — ce que du cuivre supplémentaire sur une carte classique ne peut pas acheter.
Lorsqu'une conception mêle une zone logique dense et une partie puissance qui exige du cuivre épais, ou que la densité vient d'une transition rigide-souple plutôt que d'un boîtier à pas fin, l'empilement est revu avec les cartes rigide-souple et multicouche avant que le devis soit fixé.
Microvias, perçage et métallisation
Les microvias sont percés au laser à 0,1 mm minimum, le perçage mécanique couvrant 0,15 mm et plus avec un rapport d'aspect de 15:1. Les couches externes portent 0,06 mm de ligne et d'espacement et du cuivre de 0,5 à 20 oz, ce qui permet à une zone logique dense et à une partie puissance de partager un seul empilement. Après métallisation, l'empilement est insolé, pressé et contrôlé couche par couche ; le profil de la carte, le voile et la torsion et l'équilibrage du cuivre sont vérifiés aux mêmes tolérances que sur la ligne rigide.
Matériaux et impédance
Le FR-4 haut Tg couvre la plupart des travaux HDI, avec du stratifié sans halogène lorsque les homologations du client le demandent et du Rogers, Arlon, Taconic ou Nelco lorsque le signal doit survivre en haute fréquence. L'impédance est tenue à ±10 % sur des motifs de 0,06 mm, ce qui rend les cartes HDI denses utilisables pour les bus haut débit comme pour les produits miniaturisés ; le même nombre de couches en PCB multicouche exigerait une carte plus grande.
Où sont utilisés les PCB HDI
Électronique grand public, appareils portables et sécurisés, systèmes de sécurité et de vidéosurveillance, moniteurs et imagerie médicale, et modules de capteurs et radars automobiles sous IATF 16949:2016. L'assemblage tourne sur le même site — quatre lignes SMT à six millions de composants par jour jusqu'aux pièces 01005, contrôle par rayons X et reprise BGA — si bien que le microvia sous une pastille BGA est contrôlé par la même équipe qui a posé le composant.
Là où un empilement HDI dérape
La plupart des problèmes HDI se décident dans le dessin de l'empilement, pas sur la ligne.
- Microvias empilés et repérage couche à couche — chaque couche de microvias est percée et insolée par rapport à ses propres repères, si bien qu'un via empilé cumule le décalage de toutes les couches au-dessous. Un placement décalé, des repères conservés dans la bordure du panneau et une position de via laissant de la marge dans la pastille gardent la dernière couche sur la pastille et non à côté.
- Remplissage cuivre et creux sous une pastille — un via rempli qui n'est pas planarisé laisse un creux peu profond, et la bille posée dessus se reflue dans cet écart. Le remplissage et le capuchonnage sont spécifiés explicitement, et l'ouverture de pâte sous la pastille est vérifiée contre le diamètre du via.
- Cycles de pressage contre épaisseur finie — chaque couche de microvias ajoutée est un cycle de presse de plus, et le diélectrique perdu à chaque fois s'additionne. Les produits fins le montrent en premier, c'est pourquoi l'empilement réserve du diélectrique par cycle et que l'épaisseur finie est chiffrée avec sa plage de tolérance.
- État du fond de via — la résine étalée ou une pastille repère oxydée au fond d'un via laser augmentent la résistance d'une connexion qui passe encore le test de continuité. L'élimination de la bavure de résine (desmear) et le traitement du fond de via figurent dans les notes process, et un coupon du même panneau est passé en coupe.
- Accès de test — les microvias et les pastilles remplies occupent la place qu'aurait prise un point de test, donc les coupons, les points de test et l'accès boundary-scan se planifient avec l'empilement, sans être ajoutés une fois le routage validé.
Obtenir un devis
Envoyez le jeu de Gerber avec l'empilement prévu, le pas le plus fin à router, les exigences d'impédance et la quantité. Les prototypes reviennent en 1 à 3 jours et le volume moyen en 4 à 10 jours ; les limites process sont listées sur la page capacités et les certificats délivrés sur la page des certifications.
Les empilements HDI qui passent à l'assemblage sont chiffrés avec le sourcing et l'intégration sur la page assemblage PCB en Chine.
