Cos'è un Stackup PCB HDI 2+N+2? Struttura, Vantaggi e Guida alla Progettazione

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Contenuto
1.Lezioni chiave: 2+N+2 HDI PCB Stackup Essentials
2.Rompere la struttura di stackup 2+N+2 HDI PCB
3Tecnologia microviale e laminazione sequenziale per disegni 2+N+2
4.Vantaggi fondamentali di 2+N+2 HDI PCB Stackup
5.Le principali applicazioni per PCB HDI 2+N+2
6.Suggerimenti critici per la progettazione e la produzione
7.FAQ: Domande frequenti su 2+N+2 HDI Stackups

Nel mondo dei PCB ad alta densità di interconnessione (HDI), lo stackup 2+N+2 è emerso come una soluzione ideale per bilanciare prestazioni, miniaturizzazione e costi.Con il ridimensionamento dell'elettronica, pensate agli smartphone sottili, dispositivi medici compatti e sensori automobilistici con spazio ristretto, i progettisti hanno bisogno di architetture PCB che possiedano più connessioni senza sacrificare l'integrità o l'affidabilità del segnale.Il 2 + N + 2 stackup fornisce esattamente che, utilizzando una struttura a strati che ottimizza lo spazio, riduce la perdita di segnale e supporta il routing complesso.

Ma cos'è esattamente uno stackup 2+N+2? Come funziona la sua struttura e quando dovresti sceglierlo rispetto ad altre configurazioni HDI? This guide breaks down everything you need to know—from layer definitions and microvia types to real-world applications and design best practices—with actionable insights to help you leverage this stackup for your next project.

1- Lezioni chiave: 2+N+2 HDI PCB Stackup Essentials
Prima di entrare nei dettagli, iniziamo con i principi fondamentali che definiscono uno stackup 2+N+2 HDI PCB:

a.Configurazione dello strato: l'etichetta 2+N+2 ′ indica 2 strati di accumulo sul lato esterno superiore, 2 strati di accumulo sul lato esterno inferiore e N ′ strati di nucleo al centro (dove N = 2, 4, 6 o più,a seconda delle esigenze di progettazione).
b.Dipendenza da microvias: piccole microvias perforate al laser (minime di 0,1 mm) collegano gli strati, eliminando la necessità di grandi vias a foro e risparmiando spazio critico.
c. Laminazione sequenziale: lo stackup è costruito in fasi (non tutte contemporaneamente), consentendo un controllo preciso delle microvias e dell'allineamento degli strati.
d.Prestazioni equilibrate: raggiunge un punto d'incontro tra densità (più connessioni), integrità del segnale (segnali più veloci e chiari) e costo (meno strati rispetto ai progetti HDI completamente personalizzati).
e.Versatilità: ideale per dispositivi ad alta velocità e con spazio limitato, dai router 5G agli strumenti medici impiantabili.

2. Rompere la struttura di staccaggio 2+N+2 HDI PCB
Per comprendere lo stackup 2+N+2, bisogna prima scompagnare i suoi tre componenti principali: gli strati esterni, gli strati interni e i materiali che li tengono insieme.Di seguito è riportata una ripartizione dettagliata, comprese le funzioni dello strato, gli spessori e le opzioni di materiale.

2.1 Che cosa significa veramente 2 + N + 2
La convenzione di denominazione è semplice, ma ogni numero ha uno scopo critico:

Ad esempio, un PCB HDI a 10 strati 2+6+2 (modello: S10E178198A0, disegno comune per l'industria) comprende:

a.2 strati di accumulo superiore → 6 strati di nucleo → 2 strati di accumulo inferiore
b.Utilizza materiale TG170 Shengyi FR-4 (resistente al calore per applicazioni ad alte prestazioni)
c. Caratteristiche di finitura superficiale in oro di immersione (2μm) per la resistenza alla corrosione
d. Supporta 412.200 fori per metro quadrato e un diametro minimo di microvia di 0,2 mm

2.2 Spessore dello strato e peso del rame
Lo spessore costante è fondamentale per prevenire la deformazione del PCB (un problema comune con gli stackups squilibrati) e garantire prestazioni affidabili.

Perché questo è importante: lo spessore equilibrato di uno stackup 2+N+2 (pari strati in alto e in basso) riduce al minimo lo stress durante la laminazione e la saldatura.un impianto di 2+4+2 (8 strati totali) con strati di accumulo di 3 millimetri e strati di nucleo di 6 millimetri avrà spessori superiore/inferiore identici (6 millimetri totali per lato), riducendo il rischio di distorsione del 70% rispetto a un disequilibrio di 3+4+1.

2.3 Selezione del materiale per 2+N+2 stack-up
I materiali utilizzati nei PCB HDI 2+N+2 hanno un impatto diretto sulle prestazioni, in particolare per applicazioni ad alta velocità o ad alta temperatura.

Esempio: uno stackup 2+N+2 per una stazione base 5G utilizzerebbe i livelli di core Rogers 4350B (basso Dk = 3.48) e i livelli di accumulo ABF per ridurre al minimo la perdita di segnale alle frequenze di 28GHz.utilizzerebbe strati di accumulo FR-4 core e RCC convenienti.

3Microvia Technology & Sequential Lamination per disegni 2+N+2
Le prestazioni degli stackup 2+N+2 dipendono da due processi di fabbricazione critici: la perforazione microvia e la laminazione sequenziale.l'accoppiamento non ha potuto raggiungere la sua densità di firma e l'integrità del segnale.

3.1 Tipi di microvie: quale usare?
I microvias sono piccoli fori (0,1 ∼0,2 mm di diametro) che collegano strati adiacenti, sostituendo i voluminosi fori che sprecano spazio.

Tabella di confronto: Microvias impilati contro impilati in fase

Suggerimento professionale: per la maggior parte dei progetti 2+N+2, le microvias a scaglie sono il punto ideale: bilanciano la densità e il costo.PCB aerospaziali a 12 strati).

3.2 Laminazione sequenziale: costruzione dell'accoppiamento passo dopo passo
A differenza dei PCB tradizionali (laminati tutti gli strati contemporaneamente), gli stackup 2+N+2 utilizzano la laminazione sequenziale, un processo graduale che consente un posizionamento preciso delle microvie.

Passo 1: Strati di nucleo laminati: in primo luogo, gli strati di nucleo N sono legati insieme con prepreg e induriti sotto calore (180 ∼220 ° C) e pressione (200 ∼400 psi).
Passaggio 2: Aggiungere strati di costruzione: un livello di costruzione viene aggiunto alla parte superiore e inferiore del blocco centrale, quindi perforato con laser per microvias.
Passo 3: Ripeti per il secondo strato di costruzione: un secondo strato di costruzione viene aggiunto su entrambi i lati, perforato e rivestito.
Fase 4: Curaggio finale e finitura: l'intero impianto viene nuovamente curato per garantire l'adesione, quindi finito in superficie (ad esempio, oro per immersione) e testato.

Perché la laminazione sequenziale?

a. Consente microvias più piccole (fino a 0,05 mm) rispetto alla laminazione tradizionale.
b.Riduce il rischio di disallineamento delle microvi (critico per le vie impilate).
c. Consente modifiche di progettazione tra gli strati (ad esempio, regolazione dell'intervallo tra le tracce per garantire l'integrità del segnale).

Esempio:LT CIRCUIT utilizza la laminazione sequenziale per produrre PCB HDI 2+6+2 (10 strati) con microvias impilati da 0,15 mm che raggiungono un tasso di precisione di allineamento del 99,8%, ben al di sopra della media del 95%.

4I principali vantaggi di 2+N+2 HDI PCB Stackup
La popolarità dello stackup 2+N+2 deriva dalla sua capacità di risolvere le sfide chiave dell'elettronica moderna: miniaturizzazione, velocità del segnale e costo.

Esempio reale:Un produttore di smartphone è passato da un PCB standard a 4 strati a uno 2+2+2 HDI stackup.e i costi di produzione sono diminuiti del 18%, mentre il supporto per il 30% di componenti in più.

5Le principali applicazioni per i PCB HDI 2+N+2
Lo stackup 2+N+2 eccelle nelle applicazioni in cui lo spazio, la velocità e l'affidabilità non sono negoziabili.

5.1 Elettronica di consumo
a.Smartphone e tablet: supporta schede madri compatte con modem 5G, più fotocamere e caricabatterie veloci. Esempio:Uno stackup 2+4+2 per un telefono di punta utilizza microvias impilati per collegare il processore al chip 5G.
b.Wearables: si adatta a piccoli fattori di forma (ad esempio, smartwatch, fitness tracker).

5.2 Elettronica automobilistica
a.ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): Fornisce potenza a radar, lidar e moduli fotocamera.
b.Sistemi di infotainment: gestisce dati ad alta velocità per touchscreen e navigazione.

5.3 Dispositivi medici
a.Strumenti impiantabili: (ad es. pacemaker, monitor del glucosio). Un impianto 2+2+2 con finiture biocompatibili (ad es. oro immersivo in nichel inossido, ENIG) e microvias sepolti riduce le dimensioni e l'EMI.
b.Apparecchiature diagnostiche: (ad esempio, macchine ad ultrasuoni).

5.4 Industria e aerospaziale
a.Controlli industriali: (ad esempio, PLC, sensori). Un impianto 2+6+2 con strati di core di rame spessi gestisce correnti elevate e ambienti industriali difficili.
b.Elettronica aerospaziale: (ad esempio, componenti satellitari). Una stackup 2+8+2 con microvias impilati massimizza la densità soddisfacendo gli standard di affidabilità MIL-STD-883H.

6. Suggerimenti critici per la progettazione e la produzione
Per sfruttare al massimo il tuo HDI 2+N+2, segui queste migliori pratiche: ti aiuteranno a evitare le insidie comuni (come la perdita di segnale o i ritardi di produzione) e ottimizzare le prestazioni.

6.1 Suggerimenti di progettazione
1.Pianificare lo Stackup in anticipo: definire le funzioni di livello (segnale, potenza, terra) prima del routing.
a.Posizionare strati di segnale ad alta velocità (ad esempio 5G) adiacenti ai piani di terra per ridurre al minimo l'EMI.
b.Posizionare i piani di potenza vicino al centro dello stackup per bilanciare lo spessore.
2Ottimizzare il posizionamento della Microvia:
a.Evitare l'impilazione di microvias in aree ad alta tensione (ad esempio, bordi di PCB).
b.Mantenere i rapporti di diametro e profondità della microvia inferiori a 1:1 (ad esempio, diametro 0,15 mm → profondità massima 0,15 mm) per evitare problemi di rivestimento.
3.Scegli i materiali per il tuo caso d'uso:
a.Non esagerare: utilizzare FR-4 per le applicazioni per consumatori (economicamente vantaggiose) anziché Rogers (spese inutili).
b.Per applicazioni ad alta temperatura (automotive), selezionare materiali di base con Tg > 180°C.
4.Seguire le regole DFM (Design for Manufacturability):
a.Mantenere la larghezza minima delle tracce/l'intervallo di 2 millimetri/2 millimetri per gli strati di accumulo (per evitare problemi di incisione).
b.Utilizzare la tecnologia via-in-pad (VIP) per i BGA per risparmiare spazio, ma assicurarsi che le vie siano adeguatamente riempite con maschera di saldatura o rame per evitare che la saldatura si sgonfi.

6.2 Suggerimenti per la collaborazione nella produzione
1.Partner con un produttore specializzato in HDI: non tutti i negozi di PCB hanno le attrezzature per 2+N+2 stackup (ad esempio, trapano laser, presse di laminazione sequenziale).:
a.Certificazione IPC-6012 di classe 3 (per HDI ad alta affidabilità).
b.Esperienza nella tua applicazione (ad esempio, medica, automobilistica).
c.Capacità interne di collaudo (AOI, raggi X, sonde volanti) per verificare la qualità della microvia.

2. Richiedi una revisione DFM prima della produzione: un buon produttore controllerà il tuo progetto per problemi come:
a. profondità di microvi che superi lo spessore del materiale.
b.Stagli di strati sbilanciati (rischio di distorsione).
c. Tracciare il routing che viola i requisiti di impedenza.
LT CIRCUIT fornisce revisioni gratuite di DFM entro 24 ore, segnalando i problemi e offrendo correzioni (ad esempio, regolare la dimensione della microvia da 0,1 mm a 0,15 mm per un rivestimento più facile).

3.Clarificare la tracciabilità dei materiali: per le industrie regolamentate (medicina, aerospaziale), richiedere numeri di lotto e certificati di conformità (RoHS, REACH).Questo garantisce che il tuo 2+N+2 stackup soddisfi gli standard del settore e semplifica i richiami se necessario.

4Verificare la qualità della laminazione: dopo la produzione, richiedere rapporti radiologici per verificare:
a.allineamento delle microonde (tolleranza ± 0,02 mm).
b. vuoti nella prepreg (possono causare perdita di segnale o delaminazione).
c. spessore del rivestimento in rame (minimo 20 μm per connessioni affidabili).

6.3 Suggerimenti per la verifica e la convalida
1Test elettrici: utilizzare test di sonda volante per verificare la continuità della microvia (nessun circuito aperto/corto) e il controllo dell'impedenza (critico per i segnali ad alta velocità).aggiungere test di riflettrometria a tempo (TDR) per misurare la perdita di segnale.
2.Prove termiche: per le applicazioni ad alta potenza (ad esempio, ECU per autoveicoli), effettuare immagini termiche per assicurare che il calore si dissipi uniformemente attraverso lo stackup.Un'accoppiatura 2+N+2 ben progettata dovrebbe avere variazioni di temperatura < 10°C su tutta la linea.
3.Prove meccaniche: eseguire prove di flessibilità (per i disegni flessibili 2+N+2) e prove di vibrazione (per l'automotive/aerospaziale) per convalidare l'affidabilità.000 cicli di vibrazione (10 ̊2,000 Hz) per garantire che soddisfino le norme MIL-STD-883H.

7. FAQ: Domande frequenti su 2+N+2 HDI Stackups
D1: Può N in 2 + N + 2 essere qualsiasi numero?
A1: mentre N si riferisce tecnicamente al numero di strati di nucleo e può variare, è tipicamente un numero pari (2, 4, 6, 8) per mantenere l'equilibrio dello stackup.2+3+2) creano uno spessore irregolarePer la maggior parte delle applicazioni, da N=2 (densità di base) a N=6 (densità elevata) funziona meglio.

D2: Un stackup 2+N+2 è più costoso di un PCB standard a 4 strati?
R2: Sì, ma la differenza di costo è giustificata dai suoi vantaggi.ma offre una densità dei componenti superiore del 50% e una migliore integrità del segnalePer le produzioni di grandi volumi (oltre 10.000 unità), il divario di costi per unità si riduce, soprattutto se si lavora con un produttore come LT CIRCUIT che ottimizza l'utilizzo dei materiali e le fasi di laminazione.

D3: I stackup 2+N+2 possono supportare applicazioni ad alta potenza?
A3: Assolutamente con le giuste scelte di materiale e di peso in rame.

a. strati di nucleo con 2 oz di rame (sostituisce correnti più elevate).
b.Prepreg ad alta Tg (resiste al calore dei componenti di potenza).
c. viali termici (connessi ai piani di terra) per dissipare il calore.
LT CIRCUIT ha prodotto 2+4+2 stackup per inverter industriali da 100W, con strati di rame che gestiscono correnti da 20A senza surriscaldamento.

D4: Qual è la dimensione minima di microvia per uno stackup 2+N+2?
A4: La maggior parte dei produttori può produrre microvias di dimensioni minime di 0,1 mm (4 mil) per 2+N+2 stackups. Tuttavia, 0,15 mm (6 mil) è il punto ideale per bilanciare la densità e la resa di produzione.08 mm o meno) sono possibili ma aumentano i costi e riducono la resa (più errori di perforazione).

D5: Quanto tempo ci vuole per produrre un PCB HDI 2+N+2?
R5: I tempi di consegna dipendono dalla complessità e dal volume:

a.Prototipi (1100 unità): 5-7 giorni (con servizi di quickturn di LT CIRCUIT).
b.Volume medio (1.000 ¥ 10.000 unità): 10 ¥ 14 giorni.
c. Volume elevato (10.000 unità o più): 2 – 3 settimane.
d.La laminazione sequenziale aggiunge 1 ‰ 2 giorni rispetto ai PCB tradizionali, ma l'iterazione più veloce della progettazione (grazie al supporto DFM) spesso lo compensa.

D6: Le pile 2+N+2 possono essere flessibili?
R6: Sì – utilizzando materiali flessibili per il nucleo e l'accumulo (ad esempio, poliammide al posto di FR-4).apparecchiature elettroniche a cruscotto curvo). LT CIRCUIT offre 2+2+2 stackup flessibili con un raggio minimo di piegatura di 5 mm (per flessioni ripetute).

Pensieri finali: è un 2 + N + 2 HDI stackup giusto per voi?
Se il progetto richiede:

a. dimensioni più piccole dei PCB senza sacrificare il numero di componenti.
b.segnali ad alta velocità (5G, 100Gbps) con perdite minime.
c.Un equilibrio tra prestazioni e costi.

La sua versatilità lo rende adatto per elettronica di consumo, dispositivi medici, sistemi automobilistici,e oltre, mentre il suo design strutturato semplifica la produzione e riduce i rischi.

La chiave del successo è collaborare con un produttore specializzato in 2+N+2 stackup.e la selezione dei materiali garantisce che il vostro immagazzinamento soddisfi le vostre specifiche in tempo e entro il budgetDalle revisioni DFM ai test finali, LT CIRCUIT agisce come un'estensione del tuo team, aiutandoti a trasformare il tuo progetto in un PCB affidabile e ad alte prestazioni.

Non lasciate che limiti di spazio o velocità limitino il vostro progetto. Con lo stackup 2+N+2 HDI, potete costruire elettronica più piccola, più veloce e più affidabile senza compromettere i costi.