ANYLAYER（任意階）技術(shù)

近些年來，為了滿足一些高端消費(fèi)類電子產(chǎn)品小型化的需要，芯片的集成度越來越高，BGA管腳間距越來越近（小于等于0.4pitch），PCB的布局也越來緊湊，走線密度也越來越大，為了提高設(shè)計(jì)的布通率且不影響信號(hào)完整性等性能，ANYLAYER（任意階）技術(shù)應(yīng)用而生，這個(gè)就是任意過孔技術(shù)(ALIVH-Any Layer IVH Structure Multilayer Printed Wiring Board)。

任意層過孔技術(shù)特點(diǎn)

任意層過孔技術(shù)與HDI技術(shù)的特征比較，ALIVH的最大優(yōu)勢就是設(shè)計(jì)自由度大大增加，可以在層間隨意打孔，而ＨＤＩ工藝不能做到這點(diǎn)。一般國內(nèi)廠商做到最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也就是HDI的設(shè)計(jì)極限為三階ＨＤＩ板，由于HDI不是完全采用激光鉆孔，在內(nèi)層的埋孔采用的是機(jī)械孔，所以孔盤的要求比激光孔大很多，而機(jī)械孔要占用所經(jīng)過的層面上空間。所以一般來說HDI這種結(jié)構(gòu)比起ALIVH技術(shù)的任意打孔，內(nèi)層核板的孔徑也可用0.2mm的微孔還是有很大差距的。所以ALIVH板的走線空間比HDI大概有很大的提高。同時(shí)，ALIVH的成本和加工難度也比HDI工藝要高。如圖三所示，是一個(gè)ALIVH的示意圖。

圖三 ALIVH的示意圖

任意層過孔的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

任意層過孔技術(shù)完全顛覆了傳統(tǒng)過孔設(shè)計(jì)方法。如果還是需要設(shè)置不同層的過孔，會(huì)增加管理難度。需要設(shè)計(jì)工具具備智能化打孔的能力，同時(shí)能隨意的進(jìn)行組合和拆分。

Cadence在傳統(tǒng)的基于換線層的布線方式上，增加了基于Working Layer的換線方式，如圖四所示：可以在Working Layer面板中勾選可以進(jìn)行環(huán)線的層，然后在雙擊打孔的時(shí)候，就可以選擇任意層之間進(jìn)行換線。

圖四 基于Working Layer的布線方式

ALIVH設(shè)計(jì)制板實(shí)例：
10層ELIC設(shè)計(jì)
OMAP? 4 Platform

圖五 ALIVH設(shè)計(jì)制板案例

埋阻、埋容和埋入式元器件

對(duì)高速訪問互聯(lián)網(wǎng)和社交網(wǎng)絡(luò)要求手持設(shè)備高集成和小型化。目前靠最先進(jìn)的4-N-4的HDI技術(shù)。但為了下一代新技術(shù),實(shí)現(xiàn)更高的互連密度，在這個(gè)領(lǐng)域，埋入無源甚至于有源的零件進(jìn)入PCB和基板中可滿足以上要求。當(dāng)你設(shè)計(jì)手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品，考慮如何將無源和有源的零件埋入PCB和基板是當(dāng)前設(shè)計(jì)的最好選擇。這種方法可能因?yàn)槟悴捎貌煌墓?yīng)商略有不同。埋入零件的另外一個(gè)好處，該技術(shù)提供對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),防止所謂的逆向設(shè)計(jì)。Allegro PCB Editor可以提供最好的工業(yè)級(jí)解決方案。Allegro PCB Editor還可以同HDI板，柔板和埋入式零件更加緊密的合作。你可以得到正確的參數(shù)和約束對(duì)完成埋入式零件的設(shè)計(jì)。埋入器件的設(shè)計(jì)不僅可以簡化后面SMT的工藝，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品表明的整潔度都有很大的提高。

埋阻、埋容設(shè)計(jì)

埋阻又稱埋電阻或者薄膜電阻，是將特殊的電阻材料壓合在絕緣基材上，然后通過印刷，蝕刻等工藝，得到所需電阻值，然后與其他PCB板層一起壓合，形成平面電阻層。常見的有PTFE埋電阻多層印制板制造技術(shù)，可以達(dá)到所需的電阻精度。

埋電容則是利用具有較高電容密度的材料，同時(shí)減少層間的距離，來形成一個(gè)足夠大的平板間電容，來起到電源供電系統(tǒng)的去耦和濾波作用，從而減少板子上所需的分立電容，并且能達(dá)到更好的高頻濾波特性。埋容由于其寄生電感非常小，其諧振頻率點(diǎn)會(huì)比普通電容或者低ESL電容效果都好。

由于工藝和技術(shù)的成熟，以及高速設(shè)計(jì)對(duì)于電源供電系統(tǒng)的需要，埋容的技術(shù)應(yīng)用越來越多，使用埋容技術(shù)，我們首先得計(jì)算平板電容的大小，公式如下：

C =

圖六 平板電容計(jì)算公式

其中：
C是埋容（平板電容）的電容量
A是平板的面積，大部分設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)確定的情況下，平板間面積很難增大
D_k是平板間介質(zhì)的介電常數(shù)，平板間電容量和介電常數(shù)成正比
K是真空介電常數(shù)（Vacuum permittivity），又稱真空電容率，是一個(gè)物理常數(shù)，值為8.854 187 818× 10-12法拉/米(F/m)；
H是平面之間的厚度，平板間電容量和厚度成反比，所以我們想要得到較大的電容量，需要減小層間厚度，3M的C-ply埋容材料可以做到0.56mil的層間介質(zhì)厚度，加上16的介電常數(shù)，大大增加了平板間電容量。

經(jīng)過計(jì)算，3M的C-ply埋容材料，在每平方英寸的面積上，能實(shí)現(xiàn)6.42nF的平板間電容量。

同時(shí)，還需要使用PI仿真工具進(jìn)行PDN目標(biāo)阻抗的仿真，從而確定單板的電容設(shè)計(jì)方案，避免埋容和分立電容的冗余設(shè)計(jì)。圖七是一個(gè)埋容設(shè)計(jì)的PI仿真結(jié)果，只考慮板間電容的效果，沒有加入分立電容的效應(yīng)。能看到只是增加埋容，整個(gè)電源阻抗曲線性能得到很大提升，尤其是500MHZ以上，是板級(jí)分立濾波電容很難起作用的頻段，平板電容能有效降低電源阻抗。

圖七 埋容對(duì)于PI的效果

埋容設(shè)計(jì)案例：

28層板，4層埋容設(shè)計(jì)

圖八 埋容設(shè)計(jì)案例

編輯：hfy