МІНІАТЮРІЗАЦІЯ ДРУКОВАНИХ ПЛАТ

Тенденція мініатюризації – це вплив часу, так як зменшення розміру кінцевого пристрою є однією з найважливіших вимог до конструкторів. Це досить складна технологія, яка впливає не лише на самі електронні вироби, а й на друковані плати, стимулюючи попит на більш досконалі плати та використання мікроотворів.

Що таке мікроотвір?

Згідно з новим визначенням у стандарті IPC-T-50M, мікроотвір — це заглушена структура з максимальним співвідношенням сторін 1:1, що закінчується в цільовому місці, із загальною глибиною не більше 0.25 мм, виміряної від шару кріплення перехідної конструкції до цільової підкладки.

Мікроотвір в друкованій платі © NCAB Group

Крім того, стандарт IPC-6012 визначає структуру мікроотворів наступним чином.

• Мікроотвір — це глуха конструкція з максимальним співвідношенням сторін 1:1 між діаметром отвору та глибиною, яка не перевищує 0.25 мм, при вимірюванні від поверхні плати до цільової площадки або площини.
• Відповідно до NCAB, товщина діелектрика між поверхнею плати та контрольною площадкою становить 60-80 мкм.
• Розміри мікроотворів знаходяться в діапазоні 80-100 мкм. Стандартне співвідношення сторін форми від 0.6:1 до 1:1, ідеальна 0.8:1

Чому так важливі мікроотвори?

Електронні вироби стають дедалі складнішими, а збільшення щільності упаковки означає, що ми стикаємося з проблемами мініатюризації як електронного виробу, так і самої друкованої плати.

Ми маємо справу зі все меншими компонентами, що в поєднанні зі зменшенням розміру плати означає, що вища щільність компонентів друкованої плати вимагає тонших доріжок і проміжків, а також збільшення кількості шарів у друкованій платі.

В результаті ми маємо все більше отворів все меншого діаметру, але ступінь їх упаковки не дозволяє використовувати традиційні металізовані отвори. Такі вимоги обумовлюють потребу в просвердлених лазером мікроотворах, які мають менші розміри, ніж отвори, просвердлені механічним способом, та які з’єднують лише вибрані шари (наприклад, 1-2), а не перетинають і з’єднують усі шари.

Тенденції PCB: більше електроніки в менших пристроях

Однією з рушійних сил у сфері електроніки в даний час є мініатюризація. Менші пристрої повинні вміщувати все більшу кількість електроніки. Це також впливає на дизайн друкованої плати. У деяких випадках необхідно використовувати більш просунуті рішення, такі як конструкція плат HDI (High density interconnects), гнучкі плати і жорстко-гнучкі плати.

Конструкції плат HDI

Стандарт IPC-2226 поділяє структури плат HDI на три типи, як показано нижче:

Структура друкованої плати HDI типу 1 з мікроотворами

Структури, що містять один шар мікроотворів з одного або обох боків серцевини. Для їх з’єднання використовуються як мікроотвори, так і наскрізні отвори. Важливо дотримуватися співвідношення 0.8:1 для мікроотворів. У цій конструкції використовуються ТІЛЬКИ глухі отвори, БЕЗ переходу на заховані отвори.

Структура друкованої плати HDI типу 2 з мікроотворами

Ця структура подібна до типу 1, але у ній можна використовувати заглиблені мікроотвори.

Структура друкованої плати HDI типу 3 з мікроотворами

Ця структура є найскладнішою та найвибагливішою у виробництві, має ЩОНАЙМЕНШЕ два шари мікроотворів з одного або обох боків серцевини. Як і в типі 2, крім глухих і заглиблених отворів також використовуються наскрізні отвори.

Інструкції з проектування мікроотворів

Нижче наведено витяги з наших інструкцій з проектування конструкцій плат HDI, які показують деякі деталі для типу I, II та III. Однак одне з найважливіших міркувань щодо конструкцій типу III полягає в тому, що багатошарові конструкції повинні бути обмежені двошаровими отворами та, якщо можливо, потрібно уникати розміщення над захованими отворами.

Багатошарові мікроотвори, чи отвори, розміщені у шаховому вигляді?

Для дослідження надійності багатошарових мікроотворів у виробах з високими вимогами була створена комісія IPC.

Проблеми можуть виникнути у нижній частині одного з мікроотворів і в місці контакті металу з іншим отвором або шаром міді. Відомо, що ця проблема є очевидною у складних багатошарових мікроотворах, що розміщуються один за одним, але не ступінчасто.

Зібрані на даний момент дані свідчать про те, що багатошарові мікроотвори з трьома або більше шарами набагато більш схильні до поломок ніж отвори, розташовані в шаховому порядку. Варто зазначити, що відсоток відмов невеликий, однак, порівняно з аналогічними показниками відмов у ступінчастих мікропереходах, є явна різниця.

На даний час рекомендується обмежувати багатошарові конструкції двошаровими мікроотвірами і, де це можливо, уникати їх розміщення над захованими отворами. Якщо конструкція потребує тришарових мікроотворів, третій шар слід відсунути від двошарових отворів та розмістити його ступінчасто.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl