Consideraciones Esenciales para Layout HDI PCB: Dominando Aspectos Clave de Diseño

El layout HDI PCB no es fácil, considerando los muchos factores involucrados junto con la complejidad del proceso de diseño. La dificultad sube al personalizarlo para sus especificaciones. Su mejor opción: encontrar el fabricante adecuado para fabricar un HDI PCB perfecto para sus necesidades.

Dicho esto, debe conocer los aspectos específicos del diseño para ver posibilidades de personalización y elegir el fabricante correcto.

Relación de Aspecto (Aperture Ratio / Aspect Ratio)

Primera consideración en diseño de orificios: relación de aspecto (espesor placa / diámetro orificio).

• Taladrado mecánico tradicional: Diámetro orificio ≤ 0.15 mm (6 mil). Relación aspecto ≤ 8:1 (ideal). Hasta 12:1 en casos particulares, pero mantenga 8:1.
• Taladrado láser (microvias): Diámetro 50-150 µm (2-6 mil); 100 µm (4 mil) es ideal. Relación profundidad/diámetro = 1:1 (microvias ciegas).

Importante: El tamaño del orificio disminuye durante el plateado (copper plating) al aumentar espesor de placa, pues la solución química penetra difícilmente en placas gruesas. Al subir voltaje en plateado, defectos se vuelven visibles → fallo total de placa.

Para evitar problemas, asegure que su empresa de diseño PCB conoce estas ratios y técnicas. De lo contrario: alta tasa de scrap y posible fallo en fabricación.

Tipos de Stackup HDI PCB

Clasificación basada en orden de capas con vias ciegas (blind vias). Categorías populares:

2.1 1-HDI (1+N+1)

Estructura vias ciegas/enterradas:

• 1-2: via ciega (blind via)
• 6-5: via ciega (en placa 6 capas)
• 2-5: via enterrada (buried via)

2.2 2-HDI No Apilado (Non-stacked 2-HDI / 2+N+2)

• 1-2: via ciega no apilada
• 2-3: via ciega no apilada
• 8-7: via ciega no apilada
• 7-6: via ciega no apilada
• 3-6: via enterrada

2.3 2-HDI Apilado (Stacked 2-HDI)

• 1-2: via ciega apilada (stacked microvia)
• 2-3: via ciega apilada
• 8-7: via ciega apilada
• 7-6: via ciega apilada
• 3-6: via enterrada

2.4 2-HDI Apilado y Relleno de Resina (Stacked & Resin-Filled)

• 1-2: via ciega apilada
• 2-3: via ciega apilada y rellena de resina
• 8-7: via ciega apilada
• 7-6: via ciega apilada y rellena de resina
• 3-6: via enterrada

Estos ejemplos muestran la necesidad de diseño asimétrico correcto para distribución uniforme de vias ciegas/enterradas → máximo yield. Sin uniformidad → estrés y warpage unilateral → menor rendimiento.

Flujo de Proceso de Diseño HDI-PCB

El flujo de proceso es esencial para cualquier diseño, crítico en HDI. Hay forma específica de taladrar para estabilidad y buen yield. Busque fabricantes que conozcan el proceso exacto.

Ejemplo con dos tipos de apilado:

3.1 HDI 4 Capas con 1 Apilado (1-HDI)

Flujo similar a PCB ordinario. Diferencia: secuencia de taladrado.

1. Vias enterradas capas 2-3
2. Taladrado mecánico capas 1-4 (through holes)
3. Vias ciegas 1-2 y 4-3

Si no se sigue → problemas graves de fabricación, mayor coste scrap y producción.

3.2 HDI 6 Capas con 2 Apilados (2-HDI)

1. Vias enterradas 3-4
2. Vias enterradas 2-5
3. Vias ciegas 2-3 y 5-4
4. Taladrado through 1-6
5. Vias ciegas 1-2 y 6-5

Proceso riguroso. 2-HDI con 2 apilados NO recomendado salvo productos avanzados. Tasa scrap alta; errores acumulados de contrapoint no eliminables.

Layout de Componentes en HDI-PCB

Espaciado entre componentes impacta soldabilidad y mantenibilidad.

El fabricante debe adherir a espaciados mínimos para evitar problemas en instalación:

• SOP ordinario y PIN otros componentes: distancia mínima 0.4 mm (400 µm).
• BGA y PIN otros componentes: distancia mínima 0.8 mm (800 µm).
• PIN en componentes ordinarios: espaciado ~0.2 mm (200 µm).
• Partes RF, analógicas, digitales: separadas espacialmente. Alto espaciado entre ellas, mismo o distinto lado.
• Señales alta potencia: lejos de otras señales.

Son especificaciones mínimas; el fabricante debe dar máximo gap posible para facilitar soldadura, ensamblaje y rework.

Enrutado (Tracking / Routing)

Fabricante fiable debe considerar múltiples aspectos en routing para diseño estable y según necesidades:

• Componentes capas top/bottom: buen aislamiento.
• Crosstalk mutuo entre señales capas internas: nivel mínimo.
• Señales RF y zonas analógicas: camino de retorno (reflow path) adecuado alrededor de cada señal.
• Señales necesarias con alta impedancia: prioridad superior en routing vs otras señales.

Seguir estas consideraciones evita: cortocircuitos, circuitos abiertos, absorción débil, y otros problemas de mal diseño.

Tamaño de Pad (Pad Size) en HDI PCB

Tamaño de pad impacta resultado: tamaño, peso, y puede reducir tamaño producto final.

Tamaños ideales (anillo anular = pad - drill):

• Básico: Blind Via: +0.3 mm sobre taladro; Buried/Through: +1.0 mm.
• Avanzado: Blind Via: +0.6 mm; Buried/Through: +1.4 mm.
• Estándar (IPC-6012 Clase 2/3): Blind Via: +0.8 mm; Buried/Through: +2.0 mm.

Personalizable según requisitos específicos.

Materiales en HDI PCB

PCB contiene 4 capas base, laminadas térmicamente en una: Silkscreen, Solder Mask, Cobre, Sustrato. Sustrato = fibra de vidrio (FR-4 = flame retardant). Espesor sustrato variable según requisitos/dispositivo.

Muchas sub-categorías en cada capa según necesidades. Existen materiales más baratos: no duran, pierden laminación rápido, huelen mal al soldar. La responsabilidad es suya: elija fabricante que use mejores materiales para sus requisitos.

Conclusión

Esta información da idea general de aspectos al diseñar HDI PCB. Si busca fabricante, asegure que entienda estos aspectos a fondo y tenga experiencia/habilidad para crear la placa correcta.

El fabricante correcto sabe esto de memoria; no espera que usted aporte estas consideraciones especiales.