Was ist ein 2+N+2 HDI-Leiterplattenaufbau? Struktur, Vorteile und Design-Leitfaden

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Inhalte
1.Schlüsselfaktoren: 2+N+2 HDI-PCB-Stackup-Essentials
2.Die 2+N+2 HDI-PCB-Stackup-Struktur aufzubrechen
3.Mikrovia-Technologie und sequentielle Lamination für 2+N+2 Designs
4.Kernvorteile von 2+N+2 HDI-PCB-Stacks
5Die wichtigsten Anwendungen für 2+N+2 HDI-PCBs
6Kritische Design- und Herstellungstipps
7.FAQ: Häufig gestellte Fragen zu 2+N+2 HDI-Stacks

In der Welt der High-Density Interconnect (HDI) -PCBs hat sich der 2+N+2-Stackup als eine Lösung für die Ausgewogenheit von Leistung, Miniaturisierung und Kosten herausgestellt.Da die Elektronik immer kleiner wird, denken Sie an schlanke Smartphones, kompakte medizinische Geräte und raumbeschränkte Automobilsensoren – Designer benötigen PCB-Architekturen, die mehr Verbindungen enthalten, ohne die Signalintegrität oder Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.Das 2 + N + 2 Stackup liefert genau das, mit einer geschichteten Struktur, die den Raum optimiert, Signalverlust reduziert und komplexe Routing unterstützt.

Aber was genau ist ein 2+N+2 Stackup? Wie funktioniert seine Struktur, und wann sollte man es über andere HDI-Konfigurationen wählen? 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.

1Schlüsselfaktoren: 2+N+2 HDI-PCB-Stackup-Essentials
Bevor wir in die Einzelheiten eintauchen, lassen Sie uns mit den Grundprinzipien beginnen, die ein 2+N+2 HDI-PCB-Stackup definieren:

a.Schichtkonfiguration: Das Etikett "N2+N+2" bezeichnet 2 Aufbauschichten auf der oberen Außenseite, 2 Aufbauschichten auf der unteren Außenseite und NN-Kernschichten in der Mitte (wo N = 2, 4, 6 oder mehr,je nach Designbedarf).
b. Mikrovia-Abhängigkeit: Kleine mit Laser gebohrte Mikrovia (so klein wie 0,1 mm) verbinden Schichten, wodurch die Notwendigkeit großer durchlöchriger Viasen beseitigt und kritischer Platz eingespart wird.
c.Sequentielle Lamination: Die Stapelung erfolgt in Stufen (nicht auf einmal), wodurch die präzise Steuerung von Mikrovia und die Schichtbereinigung ermöglicht wird.
d. Ausgeglichene Leistung: Es erreicht einen guten Punkt zwischen Dichte (mehr Verbindungen), Signalintegrität (schneller, klarer Signale) und Kosten (weniger Schichten als vollständig kundenspezifische HDI-Designs).
e. Vielseitigkeit: Ideal für Hochgeschwindigkeitsgeräte mit begrenztem Raum, von 5G-Routern bis hin zu implantierbaren medizinischen Geräten.

2- Abbau der 2+N+2 HDI-PCB-Stapelstruktur
Um den 2+N+2-Stackup zu verstehen, müssen Sie zuerst seine drei Kernkomponenten entpacken: die äußeren Aufbauschichten, die inneren Kernschichten und die Materialien, die sie zusammenhalten.Nachstehend eine detaillierte Aufschlüsselung, einschließlich Schichtfunktionen, Dicken und Materialoptionen.

2.1 Was bedeutet 2+N+2 wirklich?
Die Namenskonvention ist einfach, aber jede Zahl dient einem entscheidenden Zweck:

Zum Beispiel umfasst ein 10-schichtiger 2+6+2 HDI-PCB (Modell: S10E178198A0, ein allgemeines Industrie-Design):

a.2 oberste Aufbauschichten → 6 Kernschichten → 2 untere Aufbauschichten
b.Verwendet TG170 Shengyi FR-4 Material (hitzebeständig für Hochleistungs-Anwendungen)
c. Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung mit Eintauzgold (2μm) zur Korrosionsbeständigkeit
d. Unterstützt 412.200 Löcher pro Quadratmeter und einen Mindestdurchmesser von 0,2 mm

2.2 Schichtdicke und Kupfergewicht
Eine gleichbleibende Dicke ist entscheidend, um PCB-Verzerrungen zu vermeiden (ein häufiges Problem bei unausgewogenen Stapeln) und eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten.

Warum das wichtig ist: Die ausgewogene Dicke eines 2+N+2 Stackups (gleich große Schichten oben und unten) minimiert die Belastung beim Lamieren und Löten.Ein 2+4+2 Stackup (8 Gesamtschichten) mit 3mil Aufbauschichten und 6mil Kernschichten hat identische Ober-/Unterdicke (6mil insgesamt pro Seite), wodurch das Warpage-Risiko im Vergleich zu einem unausgewogenen 3+4+1-Design um 70% reduziert wird.

2.3 Auswahl des Materials für 2+N+2 Stacks
Die Materialien, die in 2+N+2 HDI-PCBs verwendet werden, beeinflussen die Leistung direkt, insbesondere bei Hochgeschwindigkeits- oder Hochtemperaturanwendungen.

Beispiel: Ein 2+N+2-Stackup für eine 5G-Basisstation würde Rogers 4350B-Kernschichten (niedriges Dk = 3.48) und ABF-Aufbauschichten verwenden, um Signalverlust bei 28 GHz-Frequenzen zu minimieren.würde kostengünstige FR-4-Kern- und RCC-Aufbauschichten verwenden.

3Mikrovia-Technologie und sequentielle Lamination für 2+N+2 Designs
Die Leistung der 2+N+2 Stackup®s hängt von zwei kritischen Fertigungsprozessen ab: Mikroviabohrung und sequentielle Lamination.Das Stack-Up konnte seine Signatdichte und Signalintegrität nicht erreichen..

3.1 Mikrovia-Typen: Welche zu verwenden?
Mikrovia sind winzige Löcher mit einem Durchmesser von 0,1 mm, die benachbarte Schichten miteinander verbinden und die sperrigen Durchlöcher ersetzen, die Platz verschwenden.

Vergleichstabelle: gestapelte und gestapelte Mikrovia

Pro Tipp: Für die meisten 2+N+2-Designs sind abgestufte Mikrovia der ideale Ort, um Dichte und Kosten auszugleichen.12-Schicht-PCB für die Luftfahrt).

3.2 Sequentielle Lamination: Schritt für Schritt Aufbau des Stapels
Im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten (alle Schichten auf einmal laminiert), verwenden 2+N+2 Stacks eine sequentielle Lamination, ein stufenförmiger Prozess, der eine präzise Platzierung von Mikrovia ermöglicht.

Schritt 1: Laminat-Kernschichten: Zuerst werden die N-Kernschichten mit Präpreg zusammengebunden und unter Hitze (180 ∼220 °C) und Druck (200 ∼400 psi) gehärtet.
Schritt 2: Hinzufügen von Aufbau-Schichten: Eine Aufbau-Schicht wird oben und unten des Kernblocks hinzugefügt und dann mit Laser für Mikrovia gebohrt.
Schritt 3: Wiederholung für die zweite Aufbauschicht: Auf beiden Seiten wird eine zweite Aufbauschicht hinzugefügt, gebohrt und beschichtet.
Schritt 4: Endbehandlung und Veredelung: Der gesamte Stapel wird erneut verhärtet, um die Haftung zu gewährleisten, dann Oberflächenveredelung (z. B. Eintaußgold) durchgeführt und getestet.

Warum die Lamination?

a. Ermöglicht kleinere Mikrovia (bis zu 0,05 mm) im Vergleich zur herkömmlichen Lamination.
b.Reduziert die Gefahr einer Fehlausrichtung der Mikrovia (kritisch für gestapelte Durchgänge).
c. Ermöglicht "Designtweaks" zwischen Schichten (z. B. Anpassung des Spurenabstands für die Signalintegrität).

Beispiel:LT CIRCUIT verwendet eine sequentielle Lamination zur Herstellung von 2+6+2 (10-Schicht-) HDI-PCBs mit 0,15 mm gestapelten Mikrovia, die eine Ausrichtungsgenauigkeit von 99,8% erreichen, was weit über dem Industrie-Durchschnitt von 95% liegt.

4Hauptvorteile von 2+N+2 HDI-PCB-Stacks
Die Beliebtheit des 2+N+2 Stackup® beruht auf seiner Fähigkeit, wichtige Herausforderungen in der modernen Elektronik zu lösen: Miniaturisierung, Signalgeschwindigkeit und Kosten.

Ein Beispiel aus der realen Welt:Ein Smartphone-Hersteller wechselte von einem 4-Schicht-Standard-PCB zu einem 2+2+2 HDI-Stackup. Das Ergebnis: Die PCB-Größe schrumpfte um 40%, die Signalgeschwindigkeit für 5G stieg um 20%und Produktionskosten um 18% gesunken, während 30% mehr Komponenten.

5Die wichtigsten Anwendungen für 2+N+2 HDI-PCBs
Der 2+N+2 Stack-Up überzeugt sich in Anwendungen, bei denen Platz, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit nicht verhandelbar sind.

5.1 Unterhaltungselektronik
a.Smartphones & Tablets: Unterstützt kompakte Motherboards mit 5G-Modems, mehreren Kameras und schnellen Ladegeräten.Ein 2+4+2 Stackup für ein Flaggschifftelefon verwendet gestapelte Mikrovia, um den Prozessor mit dem 5G-Chip zu verbinden.
b.Wearables: Passt in kleine Formfaktoren (z. B. Smartwatches, Fitness-Tracker). Ein 2+2+2 Stackup mit Polyimid-Aufbauschichten ermöglicht Flexibilität für Handgelenkgeräte.

5.2 Elektronik für den Automobilbereich
a.ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): Radar-, Lidar- und Kameramodule. Ein 2+6+2-Stackup mit hohen Tg-FR-4-Kernschichten widersteht Temperaturen unter der Motorhaube (-40°C bis 125°C).
b.Infotainment-Systeme: Handhabung von Hochgeschwindigkeitsdaten für Touchscreen und Navigation.

5.3 Medizinprodukte
a.Implantationswerkzeuge: (z.B. Herzschrittmacher, Glukosemonitore). Ein 2+2+2-Stackup mit biokompatiblen Oberflächen (z.B. elektroless Nickel-Immersionsgold, ENIG) und vergrabenen Mikrovia reduziert Größe und EMI.
b.Diagnostische Ausrüstung: (z. B. Ultraschallgeräte) Niedrigverlust Rogers Kernschichten in einem 2+4+2 Stackup sorgen für eine klare Signalübertragung für die Bildgebung.

5.4 Industrie und Luftfahrt
a.Industrielle Steuerungen: (z.B. SPS, Sensoren). Ein 2+6+2-Stackup mit dicken Kupferkernschichten kann hohe Ströme und raue Fabrikumgebungen bewältigen.
b.Aerospace Electronics: (z. B. Satellitenkomponenten). Ein 2+8+2-Stackup mit gestapelten Mikrovia maximiert die Dichte und erfüllt gleichzeitig die Zuverlässigkeitsstandards von MIL-STD-883H.

6Kritische Design- und Herstellungstipps
Um das Beste aus Ihrem 2+N+2 HDI-Stackup herauszuholen, befolgen Sie diese Best Practices: Sie helfen Ihnen, häufige Fallstricke (wie Signalverlust oder Produktionsverzögerungen) zu vermeiden und die Leistung zu optimieren.

6.1 Konstruktionstipps
1.Planen Sie den Stackup frühzeitig: Definieren Sie Schichtfunktionen (Signal, Strom, Boden) vor dem Routen.
a. Hochgeschwindigkeitssignalschichten (z. B. 5G) an Bodenoberflächen anbringen, um EMI zu minimieren.
b.Legen Sie Kraftflugzeuge in der Nähe der Mitte des Stapels, um die Dicke auszugleichen.
2.Optimieren Sie die Platzierung von Mikrovia:
a. Vermeiden Sie das Stapeln von Mikrovia in Bereichen mit hohem Stress (z. B. PCB-Kanten).
b. Halten Sie das Verhältnis von Mikrovia-Durchmesser und -Tiefe unter 1:1 (z. B. 0,15 mm Durchmesser → maximale Tiefe 0,15 mm), um Plattierungsprobleme zu vermeiden.
3.Wählen Sie Materialien für Ihren Anwendungsfall:
a.Verwenden Sie FR-4 für Verbraucheranwendungen (kostengünstig) anstelle von Rogers (unnötige Kosten).
b.Für Anwendungen mit hoher Temperatur (Automotive) werden Kernmaterialien mit einer Tg > 180°C ausgewählt.
4.Folgen Sie den DFM-Regeln (Design for Manufacturability):
a. Mindestspurenbreite/Abstand von 2 ml/2 ml bei Aufbauschichten (um Ätzprobleme zu vermeiden).
b.Verwenden Sie für BGA die Via-in-Pad (VIP) -Technologie, um Platz zu sparen, aber stellen Sie sicher, dass die Durchläufe ordnungsgemäß mit einer Lötmaske oder Kupfer gefüllt werden, um das Ausbrechen des Lötans zu verhindern.

6.2 Hinweise zur Zusammenarbeit in der Fertigung
1.Partner mit einem HDI-spezialisierten Hersteller: Nicht alle Leiterplattenbetriebe verfügen über die Ausrüstung für 2+N+2-Stacks (z.B. Laserdrohmaschinen, Sequenzlaminierungspressen).:
a. IPC-6012-Zertifizierung der Klasse 3 (für HDI mit hoher Zuverlässigkeit).
b.Erfahrung mit Ihrer Bewerbung (z. B. medizinische, Automobilindustrie).
c.Inhouse-Prüffunktionen (AOI, Röntgen, Flugsonde) zur Überprüfung der Mikrovia-Qualität.

2Ein guter Hersteller prüft Ihr Design auf Fragen wie:
a. Mikrovie Tiefe, die die Materialdicke übersteigt.
b. Ungleichgewichte Schichtstapel (Gefahr einer Verzerrung).
c. Verfolgen Sie eine Routing, die gegen die Impedanzvorschriften verstößt.
LT CIRCUIT stellt innerhalb von 24 Stunden kostenlose DFM-Überprüfungen zur Verfügung, stellt Probleme fest und bietet Lösungen an (z. B. Anpassung der Mikrovia-Größe von 0,1 mm auf 0,15 mm für eine einfachere Plattierung).

3.Klärung der Rückverfolgbarkeit von Materialien: Für regulierte Industriezweige (Medizin, Luftfahrt) sollten Sie Materialpartiennummern und Konformitätszertifikate (RoHS, REACH) anfordern.Dies stellt sicher, dass Ihr 2+N+2-Stackup den Industriestandards entspricht und erforderlichenfalls Rückrufe vereinfacht..

4Überprüfung der Laminationsqualität: Nach der Herstellung werden Röntgenberichte angefordert, um nachzuweisen:
a.Ausrichtung der Mikrovia (Toleranz ±0,02 mm).
b. Leere in Präpregs (können Signalverlust oder Delamination verursachen).
c. Kupferplattendicke (mindestens 20 μm für zuverlässige Verbindungen).

6.3 Test- und Validierungstipps
1.Elektrische Prüfung: Verwenden Sie Flugsonde-Tests, um die Mikrovia-Kontinuität (keine offenen/Kurzschlüsse) und die Impedanzkontrolle (kritisch für Hochgeschwindigkeitssignale) zu überprüfen.Hinzufügen von Zeitdomain-Reflectometrie (TDR) -Tests zur Messung von Signalverlusten.
2.Wärmetests: Für Anwendungen mit hoher Leistungsdichte (z. B. Automobil-EKU) ist eine Wärmebildaufnahme durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Wärme gleichmäßig über den Stapel verteilt wird.Ein gut konzipiertes 2+N+2-Stackup sollte überall Temperaturschwankungen von < 10 °C aufweisen.
3.Mechanische Prüfung: Durchführen von Flex-Tests (für flexible 2+N+2-Konstruktionen) und Vibrationstests (für Automobil-/Luftfahrt) zur Validierung der Zuverlässigkeit. LT CIRCUIT untersucht 2+N+2-PCBs auf 10,000 Schwingungszyklen (10 ̊2,000 Hz), um sicherzustellen, dass sie den Standards MIL-STD-883H entsprechen.

7. FAQ: Häufig gestellte Fragen zu 2+N+2 HDI-Stacks
F1: Kann N in 2+N+2 eine beliebige Zahl sein?
A1: Während N 2+3+2) eine ungleiche Dicke erzeugenFür die meisten Anwendungen funktioniert N=2 (Grunddichte) bis N=6 (hohe Dichte) am besten.

F2: Ist ein 2+N+2-Stackup teurer als ein Standard-Vierschicht-PCB?
A2: Ja, aber der Kostenunterschied ist durch seine Vorteile gerechtfertigt. Ein 2+2+2 (6-Schicht) HDI-Stackup kostet ~30~40% mehr als ein Standard-4-Schicht-PCB,aber es liefert 50% höhere Komponentendichte und bessere SignalintegritätBei der Produktion in großen Stückzahlen (10.000+ Einheiten) verringert sich die Kostenlücke je Einheit, insbesondere wenn man mit einem Hersteller wie LT CIRCUIT arbeitet, der den Materialverbrauch und die Laminationsschritte optimiert.

F3: Können 2+N+2 Stacks leistungsstarke Anwendungen unterstützen?
A3: Absolut, wenn die richtigen Materialien und Kupfergewichte gewählt werden.

a. Kernschichten mit 2 Unzen Kupfer (handhabt höheren Strom).
b. Hoch-Tg-Prepreg (widerstandsfähig gegen Hitze von Leistungskomponenten).
c. thermische Durchgänge (an Bodenflächen angeschlossen) zur Wärmeableitung.
LT CIRCUIT hat 2+4+2 Stackups für 100 Watt Industrieumrichter mit Kupferschichten hergestellt, die 20A-Ströme ohne Überhitzung verarbeiten.

F4: Was ist die Mindestgröße der Mikrovia für einen 2+N+2 Stackup?
A4: Die meisten Hersteller können Mikrovia von nur 0,1 mm (4 Mil) für 2+N+2 Stacks herstellen.0 mm oder weniger) möglich sind, aber die Kosten erhöhen und die Ausbeute senken (mehr Bohrfehler).

F5: Wie lange dauert die Herstellung eines 2+N+2 HDI-PCB?
A5: Die Lieferzeiten hängen von der Komplexität und dem Volumen ab:

a.Prototypen (1 ‰ 100 Einheiten): 5 ‰ 7 Tage (mit Schnelldrehdienstleistungen von LT CIRCUIT).
b.Mittelvolumen (1000-10.000 Einheiten): 10-14 Tage.
c.Hochvolumen (10.000+ Einheiten): 2~3 Wochen.
d.Sequentielle Lamination bringt im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten 1 ‰ 2 Tage hinzu, aber die schnellere Designiteration (dank der DFM-Unterstützung) kompensiert dies oft.

F6: Können 2+N+2 Stacks flexibel sein?
A6: Ja – durch Verwendung flexibler Kern- und Aufbaustoffe (z. B. Polyimid anstelle von FR-4). Flexible 2+N+2-Stacks eignen sich ideal für Wearables (z. B. Smartwatch-Bänder) und Automobilanwendungen (z. B.Elektronik des geschwungenen Armaturenbretts). LT CIRCUIT bietet flexible 2+2+2 Stacks mit einem Mindestbiegungsradius von 5 mm (für wiederholtes Biegen).

Abschließende Gedanken: Ist ein 2+N+2 HDI-Stackup für Sie geeignet?
Wenn Ihr Projekt Folgendes erfordert:

a. Kleinere PCB-Größe ohne Komponentenzahl zu beeinträchtigen.
b. Hochgeschwindigkeitssignale (5G, 100Gbps) mit minimalem Verlust.
c.Ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten.

Dann ist der 2+N+2 HDI-Stackup eine ausgezeichnete Wahl.und darüber hinaus, während sein strukturiertes Design die Herstellung vereinfacht und das Risiko verringert..

Der Schlüssel zum Erfolg ist, mit einem Hersteller zusammenzuarbeiten, der sich auf 2+N+2 Stacks spezialisiert hat.und die Materialauswahl sorgt dafür, dass Ihr Stackup Ihren Spezifikationen rechtzeitig und innerhalb des Budgets entsprichtVon den DFM-Überprüfungen bis hin zu den endgültigen Tests fungiert LT CIRCUIT als Erweiterung Ihres Teams und hilft Ihnen, Ihr Design in eine zuverlässige, leistungsstarke Leiterplatte zu verwandeln.

Mit dem 2+N+2 HDI-Stackup können Sie Elektronik bauen, die kleiner, schneller und zuverlässiger ist, ohne Kosten zu beeinträchtigen.