1، مروری بر صفحه مدار سوراخ مدفون کور HDI
HDIبردهای مدار از طریق فناوری سوراخ کور و سوراخ مدفون به اتصالات محکم تر و کارآمدتر بین مدارهای داخلی و خارجی دست می یابند. سوراخ کور به سوراخی اطلاق می شود که از سطح برد مدار تا عمق معینی در داخل امتداد می یابد، بدون اینکه به کل برد مدار نفوذ کند. سوراخ های مدفون سوراخ هایی هستند که در لایه داخلی برد مدار قرار دارند و مدارهای لایه داخلی مختلف را به هم متصل می کنند. این ساختار سوراخ منحصر به فرد فضای سیم کشی را تا حد زیادی افزایش می دهد و یکپارچگی برد مدار را افزایش می دهد. با این حال، وجود سوراخ های کور مدفون نیز چالش های زیادی را برای کنترل امپدانس به همراه دارد.
2، پارامترهای فنی کلیدی
(1) امپدانس مشخصه
امپدانس مشخصه به امپدانس متشکل از مقاومت، اندوکتانس، خازن و رسانایی در واحد طول در یک خط انتقال بی نهایت طولانی اشاره دارد. برای بردهای مدار سوراخ کور HDI، امپدانس مشخصه آنها معمولاً باید در محدوده خاصی مانند 50 Ω یا 75 Ω کنترل شود. بزرگی امپدانس مشخصه عمدتاً به ساختار هندسی برد مدار بستگی دارد، از جمله عواملی مانند عرض خط، فاصله خطوط و ضخامت دی الکتریک.
عرض خط: هرچه عرض خط بیشتر باشد، امپدانس مشخصه کمتر است. هنگام طراحی صفحات مدار سوراخ کور HDI، لازم است که عرض خط را بر اساس مقدار امپدانس مشخصه هدف به طور دقیق محاسبه کنید. به عنوان مثال، برای یک نیاز امپدانس مشخصه 50 Ω، تحت شرایط مواد دی الکتریک و ضخامت خاص، عرض خط باید در مقدار معینی که با فرمول محاسبه می شود حفظ شود و در فرآیند تولید واقعی، تحمل عرض خط باید در ± 5 میکرو متر کنترل شود تا از صحت امپدانس مشخصه اطمینان حاصل شود.
فاصله خطوط: افزایش فاصله خطوط منجر به افزایش امپدانس مشخصه می شود. در تخته‌های مدار مدفون کور HDI با سیم‌کشی با تراکم بالا، تنظیم معقول فاصله خطوط نه تنها باید الزامات امپدانس مشخصه را رعایت کند، بلکه چگالی سیم‌کشی را نیز در نظر بگیرد. حداقل مقدار فاصله خطوط معمولاً با ظرفیت فرآیند تولید محدود می شود که معمولاً بین 20 میکرومتر متر تا 30 میکرومتر متر است. در عین حال، لازم است از یکنواختی فاصله خطوط اطمینان حاصل شود تا از نوسانات امپدانس مشخصه محلی جلوگیری شود.
ضخامت دی الکتریک: ضخامت دی الکتریک با امپدانس مشخصه همبستگی مثبت دارد. یک لایه دی الکتریک ضخیم تر، امپدانس مشخصه را افزایش می دهد. سازگاری ضخامت دی الکتریک در هر لایه برای کنترل امپدانس کلی در تخته‌های مدار سوراخ‌دار مدفون چند لایه HDI بسیار مهم است. به عنوان مثال، استفاده از فناوری لمینیت با دقت بالا برای اطمینان از اینکه تحمل ضخامت هر لایه دی الکتریک در ± 10 میکرومتر برای حفظ امپدانس مشخصه پایدار کنترل می شود.
(2) تطبیق امپدانس
تطبیق امپدانس به تطبیق متقابل امپدانس بین منبع سیگنال، خط انتقال و بار برای دستیابی به حداکثر انتقال توان و حداقل بازتاب سیگنال اشاره دارد. در طراحی تخته های مدار سوراخ کور HDI، نه تنها کنترل امپدانس مشخصه خط انتقال، بلکه برای اطمینان از تطابق امپدانس با تراشه ها، کانکتورها و سایر اجزای متصل ضروری است.
تطبیق امپدانس بین تراشه و برد مدار: امپدانس ورودی و خروجی تراشه ثابت است. هنگام طراحی برد مدار، لازم است امپدانس مشخصه برد مدار تنظیم شود و مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای مطابق با امپدانس برد مدار و تراشه اضافه شود. به عنوان مثال، برای برخی از تراشه‌های دیجیتالی پرسرعت با امپدانس خروجی 33 Ω، برای دستیابی به تطابق امپدانس خوب، باید یک مقاومت 17 Ω به صورت سری در مسیر انتقال سیگنال برد مدار وصل شود تا امپدانس کلی به 50 Ω برسد و با امپدانس مشخصه مدار مطابقت داشته باشد.
تطبیق امپدانس بین کانکتورها و بردهای مدار: به عنوان رابط بین برد مدار و دستگاه های خارجی، ویژگی های امپدانس کانکتورها را نمی توان نادیده گرفت. کانکتورهای با کیفیت بالا معمولاً دارای مشخصات امپدانس واضح هستند، مانند 50 Ω. هنگام لحیم کاری کانکتورها به برد مدارهای مدفون کور HDI، اطمینان از فرآیند لحیم کاری خوب برای جلوگیری از ناپیوستگی امپدانس ناشی از نقص لحیم کاری مهم است. در همین حال، در محل اتصال بین کانکتور و برد مدار، می توان از طرح های سیم کشی ویژه ای مانند عرض خط گرادیان و افزایش گذرگاه های زمین برای دستیابی به انتقال صاف امپدانس و کاهش بازتاب سیگنال استفاده کرد.
(3) یکنواختی امپدانس
یکنواختی امپدانس به ثبات امپدانس مشخصه در سراسر مسیر انتقال سیگنال صفحه مدار سوراخ مدفون کور HDI اشاره دارد. به دلیل وجود سوراخ‌های کور، سوراخ‌های مدفون، ویاها و نواحی مختلف سیم‌کشی روی برد مدار، این تفاوت‌های ساختاری ممکن است منجر به امپدانس ناهموار شود.
تاثیر و کنترل سوراخ های کور بر روی امپدانس: وجود سوراخ های کور و سوراخ های مدفون می تواند ویژگی های ظرفیت خازنی و اندوکتانس محلی خطوط انتقال را تغییر دهد و در نتیجه بر امپدانس تاثیر بگذارد. به منظور کاهش این ضربه هنگام طراحی سوراخ های کور مدفون باید اندازه سوراخ های کوچک را تا حد امکان به حداقل رسانده و ساختار سوراخ ها را بهینه کرد. به عنوان مثال، با استفاده از فناوری میکرو متخلخل، می توان قطر سوراخ های کور را زیر 100 میکرو متر کنترل کرد، در حالی که ضخامت متالیزاسیون دیواره سوراخ را افزایش داد تا ظرفیت انگلی و اندوکتانس سوراخ کاهش یابد. علاوه بر این، از طریق یک طرح سوراخ معقول، سوراخ های مدفون کور به طور مساوی در مسیر انتقال سیگنال توزیع می شوند تا از تغییرات امپدانس متمرکز جلوگیری شود.
تاثیر و کنترل via بر امپدانس: Via یک ساختار کلیدی برای اتصال لایه‌های مختلف مدار است، اما همچنین می‌تواند اندوکتانس و خازن اضافی را معرفی کند که بر یکنواختی امپدانس تأثیر می‌گذارد. به منظور بهبود ویژگی‌های امپدانس via، می‌توان از فناوری حفاری پشتی برای برداشتن قسمت اضافی در قسمت پایینی و کاهش اندوکتانس انگلی via استفاده کرد. در عین حال، برای ایجاد یک محافظ زمین خوب، کاهش تداخل ویاها در سیگنال‌ها و حفظ یکنواختی امپدانس، وای‌های اتصال به زمین را در اطراف ویاها اضافه کنید.