Uma placa multicamadas convencional conecta suas camadas com furos perfurados mecanicamente que atravessam o painel inteiro. Uma placa HDI perfura as camadas externas a laser, então a conexão percorre só a distância necessária. Isso libera o espaço que o barril de um furo passante ocuparia: mais componentes cabem no mesmo contorno, o caminho de retorno sob um encapsulamento de passo fino encurta, e uma placa que precisaria de camadas extras continua mais fina e leve.
Empilhamentos feitos aqui
- 1+N+1 — uma camada de microvias em cada lado de um núcleo perfurado mecanicamente, o passo habitual a partir de uma placa multicamadas convencional.
- 2+N+2 e 1+1+N+1+1 — duas camadas de microvias por lado, para escape de BGA de passo fino e fan-out mais denso de conectores.
- 3+N+3 — três camadas de microvias por lado, onde o passo e a contagem de pinos do encapsulamento não deixam outra opção.
- ELIC — todas as camadas interconectadas por microvias, sem um núcleo mecânico carregando furos passantes.
As microvias são empilhadas diretamente uma sobre a outra ou escalonadas, e onde uma via fica dentro de um pad ela é preenchida com cobre e capeada, para que o pad permaneça plano para a deposição de pasta.
HDI ou multicamadas convencional?
O HDI é uma resposta de roteamento, não uma melhoria por si só. A pergunta útil é se o projeto ficou sem espaço no número de camadas que o produto ainda pode carregar. Comece pelo roteamento de escape: se os encapsulamentos de passo fino e os fan-outs de conectores saem nas camadas externas de uma placa convencional, acrescentar camadas de sinal costuma ser o caminho mais barato, porque cada camada de microvias traz consigo a sua própria laminação, a sua furação a laser e o seu aplainamento.
A espessura é o segundo teste. Quando um produto é definido pelo contorno e não pelo circuito, as microvias colocam mais interconexão em uma placa mais fina, que é a base dos projetos portáteis, vestíveis e de câmeras. O terceiro é o caminho de retorno: a microvia termina na camada que ela atende, então o laço sob um barramento de alta velocidade encurta mesmo quando o número de camadas não muda — algo que cobre extra em uma placa convencional não compra.
Quando um projeto mistura uma área lógica densa com uma seção de potência que exige cobre grosso, ou quando a densidade vem de uma transição rígido-flexível e não de um encapsulamento de passo fino, o empilhamento é revisto junto com as placas rígido-flexíveis e multicamadas antes de fechar o orçamento.
Microvias, furação e metalização
As microvias são perfuradas a laser com mínimo de 0,1 mm, com a furação mecânica cobrindo 0,15 mm e acima em proporção de 15:1. As camadas externas carregam pista e espaço de 0,06 mm e cobre de 0,5 oz a 20 oz, então uma área de lógica densa e uma seção de potência podem compartilhar um empilhamento. Depois da metalização, o empilhamento é exposto, laminado e inspecionado camada por camada; contorno, empeno e torção e equilíbrio de cobre são conferidos com as mesmas tolerâncias da linha rígida.
Materiais e impedância
O FR-4 de alto Tg cobre a maior parte do trabalho HDI, com laminado halogen-free onde as aprovações do próprio cliente pedem e Rogers, Arlon, Taconic ou Nelco onde o sinal precisa sobreviver em alta frequência. A impedância é mantida em ±10 % em recursos de 0,06 mm, que é o que torna placas HDI densas utilizáveis em barramentos de alta velocidade e também em produtos miniaturizados; o mesmo número de camadas em uma placa multicamadas exigiria uma placa maior.
Onde as placas HDI são usadas
Eletrônica de consumo, dispositivos portáteis e seguros, sistemas de segurança e câmeras, monitores e imagem médica, e módulos de sensor e radar automotivos sob IATF 16949:2016. A montagem roda no mesmo site — quatro linhas SMT com seis milhões de chips por dia até peças 01005, inspeção por raio X e retrabalho de BGA — então a microvia sob um pad de BGA é inspecionada pela mesma equipe que posicionou o componente.
Onde um empilhamento HDI falha
A maior parte dos problemas de HDI se decide no desenho do empilhamento, não na linha.
- Microvias empilhadas e registro entre camadas — cada camada de microvias é perfurada e exposta contra os seus próprios alvos, então uma via empilhada carrega o desvio de todas as camadas abaixo dela. Posicionamento escalonado, marcas de alvo mantidas na borda do painel e uma posição de via com margem dentro do pad mantêm a última camada sobre o pad e não ao lado.
- Preenchimento de cobre e a cova sob um pad — uma via preenchida que não é aplainada deixa uma depressão rasa, e a esfera por cima reflui para dentro dela. O preenchimento e o capeamento são especificados de forma explícita e a abertura de pasta sob o pad é conferida contra o diâmetro da via.
- Ciclos de laminação contra espessura final — cada camada de microvias acrescentada é mais um ciclo de prensa, e o dielétrico perdido a cada vez se acumula. Produtos finos mostram isso primeiro, por isso o empilhamento reserva dielétrico por ciclo e a espessura final é orçada com a sua faixa de tolerância.
- Condição do fundo da via — resina espalhada ou um alvo oxidado no fundo de uma via laser elevam a resistência de uma conexão que ainda passa no teste de continuidade. A remoção da resina (desmear) e o tratamento do fundo da via constam nas notas de processo, e um cupom do mesmo painel é cortado em seção.
- Acesso de teste — microvias e pads preenchidos ocupam o espaço que um ponto de teste usaria, então cupons, pontos de teste e acesso de boundary-scan são planejados com o empilhamento e não acrescentados depois que o layout está aprovado.
Como obter um orçamento
Envie o conjunto Gerber com o empilhamento pretendido, o passo mais fino a rotear, os requisitos de impedância e a quantidade. Protótipos voltam em 1–3 dias e o volume médio em 4–10 dias; os limites de processo estão na página de capacidades e os certificados emitidos na página de certificações.
Empilhamentos HDI que seguem para montagem são orçados com compra de componentes e box build na página de montagem de PCB na China.
