Определение слепых, погребенных и микро улиц

Назначение переходных отверстий

Переходные отверстия используются для создания вертикальных, или межслойных, соединений на печатной плате.

На ранних этапах развития производства печатных плат все переходные отверстия проходили через всю плату, от одной стороны до другой. Эти thru-hole vias сверлят после изготовления слоев и травления проводящего рисунка. Проводящие стенки переходных отверстий формируются в просверленных отверстиях методом химической металлизации, обеспечивая межслойные соединения.

Развитие технологий производства печатных плат привело к появлению многослойных плат, а вместе с ними — возможности сверлить переходные отверстия между другими парами слоев. Сверление на определенных этапах производственного процесса позволило создавать переходные отверстия, соединяющие только два соседних сигнальных слоя. Они называются blind vias (от наружного слоя до следующего внутреннего слоя) и buried vias (между двумя внутренними слоями).

То, какие слои может соединять переходное отверстие, зависит от технологии изготовления платы. Традиционный подход к изготовлению многослойной платы заключается в создании набора тонких двусторонних плат, которые затем соединяют под воздействием температуры и давления в единую многослойную плату.

На изображении ниже показана шестислойная плата; названия слоев приведены слева. Сначала изготавливают три двусторонние платы (Top-Plane1, Mid1-Mid2, Plane2-Bottom) — их основания обозначены штриховкой.

При необходимости в этих двусторонних платах можно просверлить переходные отверстия, формируя так называемые blind vias (отверстие № 1), если отверстие соединяет наружный слой с внутренним, и buried vias, если отверстие соединяет два внутренних слоя (отверстие № 2). После прессования слоев в единую многослойную плату сверлят сквозные переходные отверстия (отверстие № 3).

Три типа переходных отверстий, которые можно создать: глухие (1), скрытые (2) и сквозные.

Еще одна технология изготовления многослойных плат называется технологией последовательного наращивания (Build-up). При ее использовании слои добавляют один за другим, часто поверх двусторонней или традиционной многослойной платы. Эта технология позволяет сверлить переходные отверстия лазером после добавления каждого слоя, что обеспечивает большое количество возможных пар соединяемых слоев. Пары слоев для каждого переходного отверстия определяются настройками Start Layer и End Layer.

Перед использованием глухих или скрытых переходных отверстий важно выяснить возможности изготовителя. Большинство изготовителей поддерживают глухие и скрытые переходные отверстия. То, какие слои может соединять переходное отверстие, зависит от технологии изготовления платы. При использовании этой технологии многослойную плату изготавливают в виде набора тонких двусторонних плат, которые затем соединяют в единый пакет. Это позволяет глухим и скрытым переходным отверстиям соединять поверхности этих плат.

Совершенствование производственных технологий и внедрение лазерного сверления позволили создавать очень маленькие переходные отверстия (<10 мил), соединяющие наружный слой со следующим сигнальным слоем под ним. Их называют микропереходными отверстиями (µVia). Формирование µVia по мере наращивания слоев в процессе изготовления (так называемое последовательное прессование, или последовательное наращивание) позволяет создавать стек микропереходных отверстий, обеспечивающий непрерывный переход сигнала между слоями.

Все эти типы переходных отверстий поддерживаются в Altium Designer.

Все типы переходных отверстий, которые можно изготовить, можно определить на вкладке Via Types диспетчера стека слоев (Layer Stack Manager).

Определение типа переходного отверстия

1. Чтобы определить новый тип переходного отверстия, перейдите на вкладку Via Types в диспетчере стека слоев. Здесь для каждого типа переходных отверстий, необходимого в проекте, задаются требования к соединению слоев по оси Z. При открытии вкладки Via Types на ней уже будет один тип сквозного переходного отверстия.  Для двухслойной платы переходное отверстие по умолчанию называется Thru 1:2: в названии отражены тип отверстия, а также первый и последний соединяемые им слои. Удалить заданное по умолчанию сквозное соединение слоев нельзя.
2. Свойства выбранного типа переходного отверстия редактируются в режиме Layer Stack Manager панели Properties. Если панель не отображается, нажмите кнопку  в правом нижнем углу окна приложения, чтобы открыть ее.
3. Нажмите кнопку  , чтобы добавить еще один тип переходного отверстия, затем выберите соединяемые им слои на панели Properties. Новое определение получит имя <Type> <FirstLayer>:<LastLayer> (например, Thru 1:2). Программа автоматически определит тип (например, сквозное, глухое или скрытое) на основании выбранных слоев и соответствующим образом назовет тип переходного отверстия.
4. Настройте параметры First Layer и Last Layer, чтобы задать слои, соединяемые этим типом переходного отверстия.
5. Если требуется микропереходное отверстие µVia, установите флажок µVia. Этот параметр доступен только для отверстий, соединяющих соседние слои или слои через один (так называемое переходное отверстие с пропуском слоя, Skip via).
6. Если в области Board панели Properties включен параметр Stack Symmetry, станет доступен параметр Mirror. При включении Mirror автоматически создается зеркальная копия текущего переходного отверстия, соединяющая симметричные слои стека. При необходимости включите этот параметр. 
7. Сохраните стек слоев, чтобы изменения стали доступны в редакторе печатных плат.

Панель Properties

Когда Via Types вкладка документа стека слоев активна, панель Properties позволяет задать допустимые диапазоны слоев по оси Z для переходных отверстий, используемых в проекте.

Via Types tab используется для задания допустимых диапазонов слоев по оси Z для переходных отверстий, используемых в проекте.

• Via Type
  • Name – имя переходного отверстия. Программа автоматически определяет его тип на основе выбранных слоев и присваивает соответствующее имя.
  • First layer – первый слой, охватываемый переходным отверстием.
  • Last layer – последний слой, охватываемый переходным отверстием.
  • µVia – включите, если требуется микропереходное отверстие.
  • Mirror – при включении создается зеркальное отражение текущего переходного отверстия, охватывающее симметричные слои стека. Этот параметр доступен только при включенном параметре Stack Symmetry.
• Board
  • Stack Symmetry – включите, чтобы добавлять слои соответствующими парами, симметричными относительно центрального слоя диэлектрика. При включении стек слоев сразу проверяется на симметричность относительно центрального слоя диэлектрика. Если какая-либо пара слоев, равноудаленных от центрального опорного слоя диэлектрика, не совпадает, открывается диалоговое окно «Стек несимметричен».

• Library Compliance – при включении для каждого слоя, выбранного из библиотеки материалов, текущие свойства сравниваются со значениями, заданными для этого материала в библиотеке.
• Substack – эта информация относится к выбранному подстеку (слои, диэлектрики, толщины и т. д.). При переключении между подстеками информация обновляется в соответствии с текущим выбранным подстеком.

• Stack Name – введите содержательное имя подстека. Это поле удобно использовать при назначении подстека слоев области стека в плоскости X/Y.
• Is Flex – включите, если подстек гибкий.
• Layers – общее количество слоев в подстеке.
• Dielectrics – общее количество слоев диэлектрика в подстеке.
• Conductive Thickness – толщина проводящих слоев в подстеке. Медные сигнальные слои называются проводящими.
• Dielectric Thickness – толщина слоев диэлектрика в подстеке.
• Total Thickness – общая толщина подстека.

µVias (микропереходные отверстия)

Микропереходные отверстия (µVias) используются для межслойных соединений в проектах с высокой плотностью межсоединений (HDI), обеспечивая высокую плотность выводов ввода/вывода (I/O) современных корпусов компонентов и печатных плат. Для изготовления HDI-плат используется технология последовательного наращивания (SBU). HDI-слои обычно наращиваются на изготовленное традиционным способом двухстороннее ядро или многослойную печатную плату. По мере наращивания каждого HDI-слоя с обеих сторон традиционной печатной платы микропереходные отверстия формируются с помощью лазерного сверления, формирования отверстий, металлизации и заполнения. Поскольку отверстие сверлится лазером, оно имеет коническую форму.

Если соединение требовало прохождения через несколько слоев, первоначально применялось ступенчатое расположение нескольких микропереходных отверстий со смещением. Совершенствование технологий и процессов теперь позволяет размещать микропереходные отверстия непосредственно друг над другом.

Скрытые микропереходные отверстия необходимо заполнять, тогда как глухие микропереходные отверстия на внешних слоях заполнения не требуют. Микропереходные отверстия, расположенные друг над другом, обычно заполняются гальванически осажденной медью для обеспечения электрического соединения между несколькими HDI-слоями и механической опоры для внешних уровней микропереходного отверстия.

Определение микропереходного отверстия

Поддержка микропереходных отверстий

• Программа поддерживает два типа микропереходных отверстий:

  • µVia, соединяющее один слой с соседним.
  • Skip µVia — этот тип микропереходного отверстия пропускает соседний слой и заканчивается на следующем за ним медном слое.

• Тип переходного отверстия определяется автоматически на основе заданного диапазона слоев, как показано на изображении ниже.

• Порядок выбора First layer и Last layer определяет направление сверления микропереходного отверстия, что показано направлением его конической формы на изображении.

• При прохождении через несколько слоев во время интерактивной трассировки микропереходные отверстия автоматически размещаются друг над другом (с использованием доступных типов переходных отверстий). Подробнее см. Изменение типа переходного отверстия во время трассировки.

Особенности вывода микропереходных отверстий

Таблица сверловки печатной платы и выходные файлы сверловки поддерживают микропереходные отверстия.

Таблица сверловки

Таблица сверловки печатной платы включает пары слоев сверления микропереходных отверстий.

В таблице сверловки каждое отверстие определяется по размеру. Если один и тот же размер используется для нескольких пар слоев сверления, он помечается как смешанный.

Производственные файлы сверловки

NC Drill - для каждой пары слоев сверления микропереходных отверстий создается отдельный файл.

Gerber X2 - отдельные настройки для каждого вывода микропереходных отверстий.

ODB++ - для каждой пары слоев сверления микропереходных отверстий создается отдельный производственный файл сверловки.

Обратное высверливание сквозных переходных отверстий

Main page: Сверление с контролируемой глубиной, или обратное высверливание

Обратное высверливание, также известное как сверление с контролируемой глубиной (CDD), — это технология удаления неиспользуемой части, или шлейфа, медной металлизации сквозного отверстия в печатной плате. При прохождении высокоскоростного сигнала между слоями платы через медную металлизацию отверстия сигнал может искажаться. Если из-за используемого диапазона сигнальных слоев остается длинный шлейф, эти искажения могут стать значительными.

Такие шлейфы можно удалить, повторно рассверлив отверстия после завершения изготовления сверлом немного большего диаметра. Обратное высверливание выполняется на контролируемую глубину, близко к последнему слою, используемому переходным отверстием, но не затрагивая его. С учетом производственных допусков и вариаций материалов опытный изготовитель может выполнить обратное высверливание так, чтобы оставшийся шлейф составлял 7 мил; в идеале его длина должна быть менее 10 мил.

  
Повторное рассверливание отверстия сверлом большего диаметра на заданную глубину удаляет неиспользуемую часть металлизации переходного отверстия, улучшая целостность сигнала на этом участке.

Обратное высверливание включается в меню Layer Stack Manager's Tools, а затем настраивается на вкладке Back Drills в Layer Stack Manager.