Bo mạch nhiều lớp thông thường nối các lớp bằng lỗ khoan cơ khí xuyên toàn bộ panel. Bo mạch HDI khoan lớp ngoài bằng laser, nên kết nối chỉ đi xa đúng mức cần thiết. Điều đó giải phóng khoảng không mà một thân lỗ xuyên sẽ chiếm: nhiều linh kiện hơn trong cùng đường bao, đường về dưới gói linh kiện bước chân mịn ngắn hơn, và bo mạch lẽ ra phải thêm lớp thì vẫn mỏng và nhẹ hơn.
Cấu trúc lớp sản xuất tại đây
- 1+N+1 — một lớp microvia mỗi bên của lõi khoan cơ khí, bước nâng cấp thường dùng từ bo mạch nhiều lớp thông thường.
- 2+N+2 và 1+1+N+1+1 — hai lớp microvia mỗi bên, cho việc thoát dây BGA bước chân mịn và fan-out đầu nối dày hơn.
- 3+N+3 — ba lớp microvia mỗi bên, khi bước chân và số chân của gói linh kiện không còn lựa chọn nào khác.
- ELIC — mọi lớp liên kết bằng microvia, không cần lõi cơ khí mang lỗ xuyên.
Microvia được xếp trực tiếp lên nhau hoặc so le, và khi một via nằm trong pad thì được nhồi đồng và phủ kín để pad vẫn phẳng cho việc in kem hàn.
HDI hay bo mạch nhiều lớp thông thường?
HDI là câu trả lời cho việc đi dây, không phải một bậc nâng cấp tự thân. Câu hỏi hữu ích là thiết kế đã hết chỗ ở số lớp mà sản phẩm còn chịu được hay chưa. Hãy xét đường thoát dây trước: nếu các gói linh kiện bước chân mịn và các fan-out đầu nối vẫn ra được trên lớp ngoài của bo mạch thông thường thì thêm lớp tín hiệu thường là đường rẻ hơn, vì mỗi lớp microvia kéo theo công đoạn ép, khoan laser và làm phẳng riêng của nó.
Độ dày là phép thử thứ hai. Khi sản phẩm được xác định bằng đường bao chứ không bằng mạch điện, microvia đưa nhiều kết nối hơn vào một bo mạch mỏng hơn, và đây là nền tảng của các thiết kế cầm tay, đeo được và camera. Phép thử thứ ba là đường về: microvia dừng ở lớp mà nó phục vụ, nên vòng dưới bus tốc độ cao ngắn lại ngay cả khi số lớp không đổi, điều mà đồng bổ sung trên bo mạch thông thường không mua được.
Khi một thiết kế vừa có vùng logic mật độ cao vừa có phần nguồn cần đồng dày, hoặc khi mật độ đến từ chỗ chuyển tiếp cứng-dẻo chứ không từ gói linh kiện bước chân mịn, cấu trúc lớp được xem xét song song với bo mạch cứng-dẻo và nhiều lớp trước khi chốt báo giá.
Microvia, khoan và mạ
Microvia được khoan laser với kích thước nhỏ nhất 0,1 mm, còn khoan cơ khí đảm nhận từ 0,15 mm trở lên với tỷ lệ khung 15:1. Lớp ngoài mang đường mạch/khoảng cách 0,06 mm và đồng từ 0,5 oz đến 20 oz, nên một vùng logic mật độ cao và một phần nguồn có thể chia sẻ cùng cấu trúc lớp. Sau khi mạ, cấu trúc lớp được tạo hình, ép và kiểm tra từng lớp; đường bao bo mạch, độ cong, xoắn và cân bằng đồng được kiểm theo đúng dung sai của dây chuyền bo mạch cứng.
Vật liệu và trở kháng
FR-4 Tg cao đáp ứng phần lớn công việc HDI, với laminate không halogen khi hồ sơ phê duyệt của khách yêu cầu và Rogers, Arlon, Taconic hoặc Nelco khi tín hiệu phải sống ở tần số cao. Trở kháng được giữ trong ±10 % trên các chi tiết 0,06 mm, chính điều này khiến bo mạch HDI mật độ cao dùng được cho bus tốc độ cao lẫn sản phẩm thu nhỏ; cùng số lớp đó trên PCB nhiều lớp sẽ cần bo mạch lớn hơn.
PCB HDI được dùng ở đâu
Điện tử tiêu dùng, thiết bị cầm tay và bảo mật, hệ thống an ninh và camera, màn hình và thiết bị chẩn đoán hình ảnh y tế, cùng module cảm biến và radar ô tô theo IATF 16949:2016. Lắp ráp chạy trong cùng cơ sở — bốn dây chuyền SMT 6 triệu linh kiện mỗi ngày xuống tới 01005, kiểm tra X-ray và sửa BGA — nên microvia dưới pad BGA được chính đội đã gắn linh kiện kiểm tra.
Chỗ mà một cấu trúc HDI đi sai
Phần lớn vấn đề HDI được quyết định ở bản vẽ cấu trúc lớp, không phải trên dây chuyền.
- Microvia xếp chồng và độ khớp giữa các lớp — mỗi lớp microvia được khoan và tạo hình theo dấu chuẩn riêng của nó, nên một via xếp chồng cộng dồn độ lệch của mọi lớp bên dưới. Cách bố trí so le, giữ dấu chuẩn ở mép panel và đặt via có dư biên trong pad giữ lớp cuối nằm trên pad chứ không nằm bên cạnh.
- Nhồi đồng và vết lõm dưới pad — một via đã nhồi đồng mà không được làm phẳng sẽ để lại vết lõm nông, và bi ở trên chảy vào khe đó. Việc nhồi và phủ kín được chỉ định rõ ràng, còn khẩu độ kem hàn dưới pad được đối chiếu với đường kính via.
- Số chu kỳ ép và độ dày thành phẩm — mỗi lớp microvia thêm vào là thêm một chu kỳ ép, và lớp điện môi mất đi mỗi lần lại cộng dồn. Sản phẩm mỏng thể hiện điều này trước, nên trong cấu trúc lớp phải chừa điện môi cho từng chu kỳ và báo giá độ dày thành phẩm kèm dải dung sai.
- Tình trạng đáy via — nhựa bị lem hoặc dấu chuẩn bị oxy hóa ở đáy via laser làm tăng điện trở của một kết nối vẫn còn qua được phép đo thông mạch. Việc khử nhựa thừa và xử lý đáy via được ghi trong phiếu công nghệ, và một coupon cùng panel được cắt để soi mặt cắt.
- Truy cập kiểm tra — microvia và pad nhồi đồng chiếm chỗ mà một điểm kiểm tra lẽ ra đã dùng, nên coupon, điểm kiểm tra và truy cập boundary-scan được hoạch định cùng cấu trúc lớp chứ không bổ sung sau khi layout được duyệt.
Yêu cầu báo giá
Gửi bộ Gerber kèm cấu trúc lớp dự kiến, bước chân mịn nhất cần đi dây, yêu cầu trở kháng và số lượng. Mẫu thử trả trong 1–3 ngày và lô vừa trong 4–10 ngày; giới hạn công nghệ được liệt kê trên trang năng lực và chứng chỉ đã cấp trên trang chứng chỉ.
Cấu trúc HDI tiếp tục sang lắp ráp được báo giá cùng cung ứng và lắp ráp thành phẩm trên trang lắp ráp PCB tại Trung Quốc.
