Меню
Блог

HDI и потери сигнала: что меняют микропереходы

Микропереходы устраняют худшую часть высокоскоростного канала — неиспользуемую заглушку переходного отверстия. На диэлектрик, медь или разъём они не влияют.

Инженерная редакция Hitech Circuits

Шэньчжэнь, Китай · производство и монтаж плат

2 мин чтения

Опубликовано:

Последнее обновление:

Техническая проверка: Технологические данные сверены с опубликованным листом возможностей.

Откуда берутся потери

Вносимые потери в цифровом канале — это сумма четырех факторов: диэлектрических потерь, потерь в проводнике, отражений от разрывов импеданса и излучения от шлейфов. HDI затрагивает последние два.

Обычное сквозное отверстие просверливается по всей плате. Часть «бочки» под слоем, куда поступает сигнал, представляет собой шлейф: открытую линию передачи, которая резонирует на частоте, определяемой ее длиной. На плате толщиной 3 мм шлейф длиной 1,5 мм уже резонирует в полосе пропускания сигнала 10 Гбит/с, и обычное решение — это обратное сверление — дополнительный технологический этап со своими собственными затратами на выход годной продукции.

Что устраняет микроотверстие

Лазерное микроотверстие имеет ширину 0,1 мм и соединяет только соседние слои. Нет «бочки», проходящей за сигнальный слой, поэтому нет шлейфа, который нужно сверлить, и нет резонансной выемки. Путь также короче, и обратный ток остается ближе к сигналу, поскольку опорная плоскость находится на расстоянии одного тонкого диэлектрика, а не нескольких.

За этим следуют два вторичных эффекта. Последовательное ламинирование позволяет размещать заземляющие плоскости между плотными слоями трассировки, что улучшает экранирование между атакующими и атакующими цепями. А более тонкий диэлектрик повышает связь с опорной плоскостью, что уменьшает перекрестные помехи при заданном расстоянии.

Что это не исправляет

  • Диэлектрические потери. Полиимид, FR-4 и высокочастотные ламинаты различаются на порядок по коэффициенту рассеяния. Ни одна стратегия создания переходных отверстий не компенсирует неправильный ламинат.

  • Шероховатость меди. На высоких частотах ток концентрируется на поверхности фольги; шероховатая медь увеличивает потери независимо от структуры слоев.

  • Разъемы и переходники. Пара разъемов и кабель могут вносить больший вклад в потери, чем вся плата.

  • Разрывы импеданса. Микропереходное отверстие с контактной площадкой большего размера, чем сама дорожка, всё ещё является разрывом, и для дорожки шириной 0,06 мм, входящей в переходное отверстие шириной 0,1 мм, необходимо, чтобы её антиконтакт и контактная площадка были рассчитаны одновременно.

Где необходимо согласовать геометрию

Диэлектрики HDI тонкие — часто тоньше, чем ширина дорожки, необходимая для линии 50 Ом. Дорожка шириной 0,06 мм на очень тонком сердечнике может достигать импеданса значительно ниже целевого значения, поэтому конструкция схемы проектируется с учётом импеданса, а не проверяется после его достижения. Именно поэтому допуск по импедансу указывается как ±10 %, а конструкция схемы проверяется в процессе проектирования для технологичности производства (DFM).

Если в конструкции также требуется сгиб или хвостовая часть разъёма, жестко-гибкая конструкция позволяет оставить высокоскоростной участок на жестком материале и применять гибкость только там, где геометрия должна перемещаться. Технологические ограничения для обоих вариантов приведены на странице возможностей, а варианты стеков — на странице продукта HDI.

Технические характеристики

Минимальный диаметр лазерного микроотверстия
0,1 мм
Минимальная ширина линии / зазора
0,06 мм
Допуск импеданса
±10 %
Варианты стеков
1+N+1 до 3+N+3 · ELIC
Базовые платы
до 38 слоев

Часто задаваемые вопросы

  • Почему микропереходы уменьшают потери сигнала?

    Сквозное отверстие передает сигнал мимо всех слоев, которые в нем не нужны, а неиспользуемая длина представляет собой шлейф, который резонирует и излучает. Микроотверстие соединяет только два обслуживаемых им слоя, поэтому практически нет шлейфа, который нужно удалять, и нет необходимости в обратном сверлении. На многогигабитных скоростях шлейф обычно является наибольшим фактором, влияющим на потери на входе, после диэлектрика.

  • Означает ли HDI всегда, что канал имеет меньшие потери?

    Нет. Доминируют диэлектрик и медь. Микропереходный слой, построенный на ламинате с потерями и шероховатой медью, все равно будет терять больше, чем обычная плата на материале с низкими потерями. Технология HDI устраняет потери из-за коротких замыканий и сокращает путь; остальное определяется выбором материала.

  • Можно ли сохранить импеданс в многослойной структуре HDI?

    Да, с допуском ±10 %. Ограничение заключается в том, что диэлектрики HDI тонкие, поэтому дорожка с сопротивлением 50 Ом становится узкой — близкой к предельной ширине линии 0,06 мм — и допуск на толщину диэлектрика имеет большее значение, чем на толщину обычного сердечника. Перед изготовлением структура проверяется в рамках DFM с учетом целевых значений импеданса.

Поделиться статьёй

← Блог

Похожие технические статьи

Запросите расчёт для вашего проекта печатной платы

Бесплатная инженерная проверка и расчёт для производства печатных плат, монтажа, закупки компонентов и сборки готовых изделий.