Gestapelte vs. versetzte Microvias: So treffen Sie die richtige Wahl für Ihre HDI-Leiterplatte
Für Ihren BGA-Escape sind Verbindungen über mehrere Schichten hinweg erforderlich. Sollten die Microvias übereinander angeordnet werden, oder sollten Sie sie zwischen den Schichten versetzen?
Beginnen Sie mit dem Routing-Bereich und legen Sie anschließend die Fertigungs- und Qualifikationsanforderungen fest. Versetzte Mikrovias sollten geprüft werden, sofern der Versatz passt. Gestapelte Mikrovias können zwar Platzprobleme lösen, doch muss die genaue Struktur genehmigt werden, bevor das Layout endgültig festgelegt wird.
Keine der beiden Optionen sollte aus einer allgemeinen Mindest-Via-Spezifikation ausgewählt werden. Die Entscheidung hängt vom gesamten HDI-Leiterplattenaufbau ab.
1. Sind für das Escape-Layout tatsächlich gestapelte Microvias erforderlich?
Überprüfen Sie zunächst den Bereich mit den größten Einschränkungen beim BGA. Ermitteln Sie für jede Verbindung die Ausgangsebene, die Zielebene, die Capture-Pads und den verfügbaren Versatz zwischen aufeinanderfolgenden Microvias.
Wenn eine versetzte Anordnung passt, ohne andere Leiterbahnen zu blockieren, vergleichen Sie diese mit der gestapelten Variante. Wenn sie nicht passt, zeigen Sie dem Hersteller die tatsächliche Fluchtgeometrie, anstatt allgemein nach “Fähigkeit zur gestapelten Mikrovia-Anordnung” zu fragen.
Der BGA-Abstand allein reicht für diese Entscheidung nicht aus. Auch die Abmessungen der Lötpads, die Abstandsregeln, die Signalzuordnungen und die Anzahl der Verlegungsschichten spielen eine Rolle.
| Entscheidungspunkt | Versetzte Mikrovias | Gestapelte Mikrovias |
|---|---|---|
| Routing-Bereich | Für den Versatz und die Verbindung ist seitlicher Freiraum erforderlich. | Richten Sie aufeinanderfolgende Anschlüsse vertikal aus, wenn der seitliche Platz begrenzt ist. |
| Überprüfung des Layouts | Stellen Sie sicher, dass Offsets und Pads ausreichend Platz für die Leiterbahnführung lassen. | Überprüfen Sie die gesamte vertikale Struktur und deren Zusammenspiel mit dem Fluchtweglayout. |
| Überprüfung der Fertigung | Bestätigen Sie die vorgeschlagene Geometrie und den vorgeschlagenen Prozessablauf. | Überprüfen Sie die Befüllung, die Schnittstellen, die Registrierung und die genehmigte Stapelanordnung. |
| Kostenvergleich | Bitte geben Sie den vollständigen Bauauftrag an, einschließlich etwaiger zusätzlicher Anforderungen an die Verlegung. | Geben Sie den vollständigen Auftragsumfang an, einschließlich der auf die jeweilige Bauweise bezogenen Bearbeitungs- und Abnahmeanforderungen. |
2. Reichen Sie eine Via-Karte ein, nicht nur eine Angabe der Ebenenzahl
“Der Begriff ”10-lagiges HDI“ gibt keinen Aufschluss darüber, wie die Lagen miteinander verbunden sind. Bitte fügen Sie einen Querschnitt oder eine Via-Karte bei, aus der jedes Microvia-Paar, jede vergrabene Via und jedes Durchgangsloch ersichtlich ist.
Unterscheiden Sie beispielsweise eine L1–L2-Mikrovia oberhalb einer L2–L3-Mikrovia von einer L1–L2-Mikrovia, die über einer „Buried-Via“-Struktur positioniert ist. Diese erfordern unterschiedliche Prüfungen, auch wenn die fertigen Leiterplatten die gleiche Schichtenanzahl aufweisen.
Bevor die Fräsplanung endgültig festgelegt wird, bitten Sie den Hersteller um folgende Bestätigung:
- Die vorgeschlagenen Schichtpaare und dielektrischen Dicken.
- Abmessungen der Microvias und Anforderungen an die Capture-Pads.
- Die Anzahl und Anordnung der übereinanderliegenden Schnittstellen.
- Anforderungen an die Füllung und die Oberfläche an den Stellen, an denen Durchkontaktierungen in den Bauteilpads liegen.
- Die Bauabfolge und etwaige gewünschte Änderungen am Grundriss.
Verwenden Sie die vereinbarte Zeichnung als Vorlage für die Überblick über die Herstellung von HDI-Leiterplatten. Eine Leistungsbeschreibung für ein anderes Bauvorhaben gilt nicht als Genehmigung für Ihr Vorhaben.
3. Fragen Sie, wie die vorgeschlagene Struktur qualifiziert wird
Die entscheidende Frage ist nicht einfach nur, ob die Fabrik eine mehrschichtige Struktur herstellen kann. Fragen Sie vielmehr, wie nachgewiesen wird, dass die geplante Konstruktion die vereinbarten Abnahmeanforderungen erfüllt.
IPC hat Fehler an Microvia-Schnittstellen dokumentiert, die nach der ersten Abnahme der Leiterplatte auftraten, unter anderem während der thermischen Belastung im Montageprozess. Aus diesem Grund sollte ein Durchgangsprüfergebnis bei Raumtemperatur oder ein Querschnitt allein nicht als Nachweis für die Leistungsfähigkeit unter den vorgesehenen Montagebedingungen gewertet werden.
Legen Sie für die ausgewählte Konstruktion den anzuwendenden Prüf- und Testplan fest. Besprechen Sie gegebenenfalls die Verwendung von Durchkontaktierungsproben, die thermische Belastung sowie die Überwachung des elektrischen Widerstands, einschließlich der Kriterien für das Bestehen bzw. Nichtbestehen und der Anforderungen an die Berichterstattung.
Gehen Sie nicht davon aus, dass durch eine gestaffelte Einführung die Notwendigkeit einer Qualifizierung entfällt. Beide Optionen erfordern einen dem Produkt angemessenen Fertigungsprozess und einen Abnahmeplan.
4. Vor der Freigabe des Builds die Assemblierungsbedingungen berücksichtigen
Teilen Sie die voraussichtliche Montageabfolge mit, einschließlich des beidseitigen Reflow-Lötens und etwaiger geplanter Nacharbeitsreserven. Falls der Montagebetrieb besondere thermische Anforderungen hat, sollten diese vor Beginn der Fertigung in die Überprüfung einbezogen werden.
Bei Via-in-Pad-Positionen sind die Anforderungen an die Pad-Oberfläche und die Füllung mit dem Montage-Team abzustimmen. Die genehmigte Microvia-Struktur muss sowohl die elektrische Verbindung als auch den Prozess der Bauteilbefestigung unterstützen.
Weisen Sie die Zuständigkeiten für die Freigabe klar zu: Der Leiterplattenhersteller prüft die Herstellbarkeit, der Bestücker bestätigt die Montageanforderungen und das Produktentwicklungsteam genehmigt den Entwurf und den Abnahmeplan.
5. Vergleichen Sie die Kosten anhand gleichwertiger Angebote
Eine versetzte Anordnung bedeutet nicht automatisch, dass die fertige Leiterplatte kostengünstiger ist. Wenn dadurch mehr Frässchichten oder eine größere Leiterplatte erforderlich werden, kann sich der Gesamtpreis ändern. Ebenso kann eine gestapelte Anordnung zusätzliche Anforderungen an die Verarbeitung oder Qualifizierung mit sich bringen.
Fragen Sie nach Alternativen, die denselben Anforderungen entsprechen: Leiterplattenkontur, Anschlussmöglichkeiten, Materialsystem, Kupfer, Oberflächenbehandlung, Stückzahlen und Abnahmeumfang.
In jedem Angebot muss Folgendes angegeben werden:
- Welche Layoutänderungen sind erforderlich?.
- Ob sich die Anzahl der Schichten oder die Bauabfolge ändert.
- Welche Prüf- oder Qualifizierungsmaßnahmen sind darin enthalten?.
- Unterschiede bei Preis und Lieferung.
Dadurch erhält die Einkaufsabteilung einen aussagekräftigen Vergleich statt zweier Preise für unterschiedliche technische Leistungsumfänge.
6. Treffen Sie die Entscheidung vor der Freigabe des Layouts
Prüfen Sie zunächst versetzte Mikrovias, wenn der Versatz zum Verlegungsplan passt. Vergewissern Sie sich, dass die Anordnung auch nach Einbeziehung aller Polster, Abstände und Verbindungen noch praktikabel ist.
Verwenden Sie gestapelte Microvias, wenn das Layout eine vertikale Verbindung erfordert und der Hersteller diese spezielle Bauweise akzeptiert. Vereinbaren Sie gleichzeitig die Qualifikations- und Montagebedingungen.
Überprüfen Sie die Stapelkonfiguration erneut, falls für keine der beiden Optionen ein akzeptabler Fertigungsweg vorliegt. Eine Änderung der Layer-Zuweisung, der Escape-Verlegung oder der Paketauswahl kann vorzuziehen sein, anstatt eine Struktur freizugeben, bei der noch offene Fragen bestehen.
Nach der Freigabe sollten Sie die Via-Karte, den Schichtaufbau und die Fertigungshinweise unter derselben Versionskontrolle verwalten. Das Ersetzen einer versetzten Struktur durch eine gestapelte – oder die Änderung ihrer Tiefe – erfordert eine neue Überprüfung.
Auftrags- und Projektbetreuung
Senden Sie Benchuang Ihren vorgeschlagenen Stack-up, einschließlich der Leiterplatte und des BGA-Escape-Bereichs, der die Leiterbahnführung einschränkt. Fügen Sie die geplante Bestückungsreihenfolge und die erforderlichen Abnahmekriterien bei, damit sich die Diskussion auf die Struktur konzentrieren kann, die Ihre Leiterplatte tatsächlich benötigt.
