Wat is een 2+N+2 HDI PCB Stackup? Structuur, Voordelen en Ontwerpgids

afbeeldingen die door de klant worden vergroot

Inhoud
1.Key takeaways: 2+N+2 HDI PCB Stackup Essentials
2.Het afbreken van de 2+N+2 HDI PCB Stackup Structure
3.Microvia-technologie en sequentiële laminatie voor 2+N+2 ontwerpen
4.Kernvoordelen van 2+N+2 HDI-PCB-stacks
5.Toptoepassingen voor 2+N+2 HDI PCB's
6.Critische ontwerp- en productietips
7.FAQ: Vaak gestelde vragen over 2+N+2 HDI-stacks

In de wereld van high-density interconnect (HDI) PCB's is de 2+N+2 stack-up uitgegroeid tot een go-to-oplossing voor het balanceren van prestaties, miniaturisatie en kosten.Als elektronica kleiner wordt, denk aan slimme smartphones, compacte medische apparaten en ruimtebeperkte automotive sensoren nodig PCB architecturen die meer verbindingen verpakken zonder de signaalintegritie of betrouwbaarheid op te offeren.De 2+N+2 stapel levert precies dat, met behulp van een gelaagde structuur die ruimte optimaliseert, signaalverlies vermindert en complexe routing ondersteunt.

Maar wat is een 2+N+2 stack-up precies? Hoe werkt de structuur ervan en wanneer moet je het kiezen boven andere HDI-configuraties? 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.

1Belangrijkste takeaways: 2+N+2 HDI PCB Stackup Essentials
Voordat we in details duiken, laten we beginnen met de kernprincipes die een 2+N+2 HDI PCB-stackup definiëren:

a.Layerconfiguratie: het etiket "N2+N+2" betekent 2 opeenhopingslagen aan de bovenste buitenzijde, 2 opeenhopingslagen aan de onderste buitenzijde en NN-kernlagen in het midden (waarbij N = 2, 4, 6 of meer,afhankelijk van de ontwerpbehoeften).
b.Microviaafhankelijkheid: Kleine met laser geboorde microvias (zo klein als 0,1 mm) verbinden lagen, waardoor de noodzaak van grote doorlopende via's wordt weggenomen en kritische ruimte wordt bespaard.
c.Sequentiële laminatie: de stapel wordt in fasen gebouwd (niet in één keer), waardoor nauwkeurige controle over microvias en laaglijning mogelijk is.
d.Gebalanceerde prestaties: het slaat op een goede balans tussen dichtheid (meer verbindingen), signaalintegriteit (snelere, duidelijker signalen) en kosten (minder lagen dan volledig aangepaste HDI-ontwerpen).
e.Versatiliteit: Ideaal voor hogesnelheid en ruimtebeperkte apparaten, van 5G-routers tot implanteerbare medische hulpmiddelen.

2Het afbreken van de 2+N+2 HDI PCB-stackup structuur
Om de 2+N+2 stapel te begrijpen, moet je eerst de drie kerncomponenten ontpakken: de buitenste opeenhopingslagen, de binnenste kernlagen en de materialen die ze bij elkaar houden.Hieronder vindt u een gedetailleerde verdeling, inclusief laagfuncties, diktes en materiaalopties.

2.1 Wat betekent 2+N+2 echt?
De naamgeving is eenvoudig, maar elk getal heeft een cruciaal doel:

Bijvoorbeeld een 10-laag 2+6+2 HDI-PCB (model: S10E178198A0, een gemeenschappelijk industriële ontwerp) bevat:

a.2 bovenste opbouwlagen → 6 kernlagen → 2 onderste opbouwlagen
b.Gebruikt TG170 Shengyi FR-4 materiaal (warmtebestendige voor hoogwaardige toepassingen)
c. Kenmerken van onderdompelingsgoud (2μm) oppervlakteafwerking voor corrosiebestendigheid
d. Ondersteunt 412.200 gaten per vierkante meter en een minimale microvia-diameter van 0,2 mm

2.2 Dikte van de laag en kopergewicht
Een consistente dikte is cruciaal voor het voorkomen van PCB-vervorming (een veel voorkomend probleem bij onevenwichtige stackups) en het garanderen van betrouwbare prestaties.

Waarom dit belangrijk is: een 2+N+2 stackup's uitgebalanceerde dikte (gelijke lagen boven en onder) minimaliseert de spanning tijdens lamineren en solderen.Een 2+4+2 stapel (8 totale lagen) met 3mil opbouwlagen en 6mil kernlagen heeft identieke bovenste/onderste diktes (6mil in totaal per zijde), waardoor het risico op vervorming met 70% wordt verminderd in vergelijking met een onevenwichtig 3+4+1 ontwerp.

2.3 Materiaalselectie voor 2+N+2 stapels
De materialen die in 2+N+2 HDI-PCB's worden gebruikt, hebben een directe invloed op de prestaties, vooral voor toepassingen met hoge snelheid of hoge temperatuur.

Voorbeeld: een 2+N+2 stackup voor een 5G basisstation zou Rogers 4350B kernlagen (lage Dk = 3.48) en ABF-opbouwlagen gebruiken om signaalverlies op 28GHz-frequenties te minimaliseren.zou kosteneffectieve FR-4 kern- en RCC-opbouwlagen gebruiken.

3Microvia-technologie en sequentiële laminatie voor 2+N+2 ontwerpen
De prestaties van de 2+N+2 stackup's zijn afhankelijk van twee belangrijke productieprocessen: microviale boringen en sequentiële laminatie.de stack-up kon zijn signatuurdensiteit en signaalintegrititeit niet bereiken.

3.1 Microvia-typen: welke moet ik gebruiken?
Microvia's zijn kleine gaten (0,1 ∼0,2 mm in diameter) die aangrenzende lagen verbinden, en die ruimte verspillen.

Vergelijkende tabel: gestapelde versus gestapelde microvias

Pro Tip: Voor de meeste 2+N+2 ontwerpen zijn gestapelde microvia's de ideale oplossing: ze zorgen voor een evenwicht tussen dichtheid en kosten.12 laag PCB's voor de luchtvaart).

3.2 Sequentiële laminatie: stap-voor-stap bouwen van de stapel
In tegenstelling tot traditionele PCB's (alle lagen tegelijk gelamineerd), maken 2+N+2 stackups gebruik van sequentiële lamineering, een gestapeld proces dat precieze microvia-plaatsing mogelijk maakt.

Stap 1: Laminate Core Layers: Ten eerste worden de N-kernlagen met prepreg aan elkaar gebonden en gehard onder hitte (180-220°C) en druk (200-400 psi).
Stap 2: Build-up layers toevoegen: een build-up laag wordt aan de bovenkant en onderkant van het kernblok toegevoegd, vervolgens met laser geboord voor microvias.
Stap 3: Herhaal voor de tweede opbouwlaag: aan beide zijden wordt een tweede opbouwlaag toegevoegd, geboord en geplaatst.
Stap 4: Eindbehandeling en afwerking: De gehele stapel wordt opnieuw gehard om de hechting te waarborgen, vervolgens met oppervlak afgerond (bijv. onderdompelingsgoud) en getest.

Waarom sequentiële lamineering?

a.Mogelijk maakt kleinere microvia's (tot 0,05 mm) in vergelijking met traditionele lamineering.
b.Vermindert het risico op een verkeerde uitlijning van de microvia (kritisch voor gestapelde via).
c. Mogelijkheden voor ′′ontwerptweaks′′ tussen lagen (bijv. aanpassing van de spoorverdeling voor signaalintegratie).

Voorbeeld:LT CIRCUIT maakt gebruik van sequentiële lamina­tie om 2+6+2 (10-lagige) HDI-PCB's te produceren met 0,15 mm gestapelde microvias, die een uitlijningsnauwkeurigheid van 99,8% bereiken, ruim hoger dan het gemiddelde van de industrie van 95%.

4De belangrijkste voordelen van 2+N+2 HDI-PCB-stacks
De populariteit van de 2+N+2 stackup komt voort uit zijn vermogen om belangrijke uitdagingen in de moderne elektronica op te lossen: miniaturisatie, signaalsnelheid en kosten.

Echt voorbeeld:Een smartphonefabrikant is overgestapt van een 4-laag standaard PCB naar een 2+2+2 HDI stackup.De productiekosten zijn met 18% gedaald, terwijl er 30% meer onderdelen zijn..

5Hoofdtoepassingen voor 2+N+2 HDI PCB's
De 2+N+2 stack-up excelleert in toepassingen waar ruimte, snelheid en betrouwbaarheid niet onderhandelbaar zijn.

5.1 Consumentenelektronica
a.Smartphones & Tablets: Ondersteunt compacte moederborden met 5G-modems, meerdere camera's en snelle opladers.Een 2+4+2 stackup voor een vlaggenschip telefoon gebruikt gestapelde microvias om de processor te verbinden met de 5G chip.
b.Wearables: past in kleine vormfactoren (bijv. smartwatches, fitness trackers). Een 2+2+2 stackup met polyimide-opbouwlagen maakt flexibiliteit mogelijk voor wrist-gedragen apparaten.

5.2 Automobiele elektronica
a.ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): Beheert radar-, lidar- en camera-modules. Een 2+6+2-stackup met FR-4-kernlagen met een hoge Tg-waarde is bestand tegen temperaturen onder de kap (-40 °C tot 125 °C).
b.Infotainmentsystemen: verwerkt hoge snelheidsgegevens voor touchscreens en navigatie.

5.3 Medische hulpmiddelen
a.Implanteerbare gereedschappen: (bijv. pacemakers, glucosemonitors). Een 2+2+2 stapel met biocompatibele afwerkingen (bijv. elektrolloos nikkel onderdompelingsgoud, ENIG) en begraven microvias vermindert de grootte en EMI.
b.Diagnostische apparatuur: (bijv. echografieapparaten).

5.4 Industrie en luchtvaart
a.Industriële besturing: (bijv. PLC's, sensoren). Een 2+6+2 stackup met dikke koperkernlagen verwerkt hoge stromen en ruwe fabrieksomgevingen.
b.Aerospace Electronics: (bijv. satellietcomponenten). Een 2+8+2 stapel met gestapelde microvias maximaliseert de dichtheid en voldoet aan de betrouwbaarheidstandaarden van MIL-STD-883H.

6Critische ontwerp- en productietips
Om het maximale uit uw 2+N+2 HDI-stackup te halen, volgt u deze beste praktijken: ze helpen u veel voorkomende valkuilen te voorkomen (zoals signaalverlies of productievertragingen) en de prestaties te optimaliseren.

6.1 Ontwerpstips
1.Plan de Stackup vroeg: Definieer laagfuncties (signaal, stroom, grond) voor routing.
a. Plaats hogesnelheidssignallagen (bijv. 5G) naast de grondvlakken om EMI te minimaliseren.
b. Plaats de krachtvliegtuigen in de buurt van het midden van de stapel om de dikte in evenwicht te brengen.
2.Optimaliseer Microvia Placement:
a.Vermijd het stapelen van microvias in gebieden met een hoge spanning (bijv. PCB-randen).
b.Houd de verhouding tussen microvia-diameter en diepte lager dan 1:1 (bijv. 0,15 mm diameter → maximale diepte 0,15 mm) om platingproblemen te voorkomen.
3Kies materiaal voor uw gebruiksgeval:
Gebruik FR-4 voor consumentenapps (kosteneffectief) in plaats van Rogers (onnodige uitgaven).
b.Voor toepassingen bij hoge temperaturen (automobiel) worden kernmaterialen met een Tg > 180°C geselecteerd.
4.Volgt de DFM-regels (ontwerp voor vervaardigbaarheid):
a. Behoud van een minimale spoorbreedte/spacing van 2 mil/2 mil voor opbouwlagen (om etseringsproblemen te voorkomen).
b. Gebruik via-in-pad (VIP) -technologie voor BGA's om ruimte te besparen, maar zorg ervoor dat de via's goed worden gevuld met soldeermasker of koper om te voorkomen dat de soldeermengels vervagen.

6.2 Productie-samenwerkingstips
1.Partner met een HDI-gespecialiseerde fabrikant: Niet alle PCB-winkels beschikken over de apparatuur voor 2+N+2 stapels (bijv. laserboormachines, sequentiële laminaatpers).:
a.IPC-6012 klasse 3-certificering (voor HDI met hoge betrouwbaarheid).
b.Ervaring met uw aanvraag (bijv. medisch, automotief).
c.Inhouse-testmogelijkheden (AOI, röntgen, vliegende sonde) om de microvia-kwaliteit te verifiëren.

2Vraag om een DFM-beoordeling vóór de productie: een goede fabrikant zal uw ontwerp controleren op onderwerpen als:
a. een microbie-diepte die de materiaaldikte overschrijdt.
b. Ongelijke laagstapelingen (risico van warpage).
c. Het traceren van routingen die in strijd zijn met de impedantievereisten.
LT CIRCUIT biedt binnen 24 uur gratis DFM-beoordelingen, stelt problemen vast en biedt oplossingen (bijvoorbeeld het aanpassen van de microvia-grootte van 0,1 mm tot 0,15 mm voor gemakkelijker plating).

3Verduidelijking van de traceerbaarheid van materialen: voor gereguleerde industrieën (medische, luchtvaart), vraag om partijnummers van materialen en conformiteitscertificaten (RoHS, REACH).Dit zorgt ervoor dat uw 2+N+2 stack-up voldoet aan de industriestandaarden en vereenvoudigt terugroepen indien nodig.

4.Kwaliteit van het laminaat controleren: na de productie vragen om röntgenverslagen om te controleren of:
a.Microvia-uitlijning (tolerantie ±0,02 mm).
b. Leegtes in prepreg (kunnen signaalverlies of delaminatie veroorzaken).
c. dikte van de koperen bekleding (minimaal 20 μm voor betrouwbare verbindingen).

6.3 Tips voor testen en validatie
1.Elektrische testen: gebruik vliegende sonde testen om microvia continuïteit (geen open/kortsluitingen) en impedantiebeheersing (kritisch voor hoge snelheidsignalen) te verifiëren.het toevoegen van tijddomeinreflectometrie (TDR) testen om signaalverlies te meten.
2.Thermologische tests: voor toepassingen met een hoge energieintensiteit (bijv. auto-ECU's) moet thermische beeldvorming worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de warmte gelijkmatig over de stapel wordt verspreid.Een goed ontworpen 2+N+2 stapel moet overal temperatuurvariaties hebben van < 10°C.
3.Mechanische testen: Uitvoeren van flex-tests (voor flexibele 2+N+2-ontwerpen) en trillingstests (voor automotive/aerospace) om de betrouwbaarheid te valideren. LT CIRCUIT onderwerpt 2+N+2-PCB's aan 10,000 trillingscycli (10 ‰2),000 Hz) om ervoor te zorgen dat zij voldoen aan de MIL-STD-883H-normen.

7. FAQ: Veelgestelde vragen over 2+N+2 HDI-stackups
V1: Kan N in 2 + N + 2 elk getal zijn?
A1: Hoewel N technisch verwijst naar het aantal kernlagen en kan variëren, is het meestal een even aantal (2, 4, 6, 8) om de stackupbalans te behouden.2+3+2) creëren ongelijke dikteVoor de meeste toepassingen werkt N=2 (basisdichtheid) tot N=6 (hoge dichtheid) het beste.

V2: Is een 2+N+2 stapel duurder dan een standaard 4-lagig PCB?
A2: Ja, maar het kostenverschil wordt gerechtvaardigd door de voordelen ervan.Maar het levert 50% hogere componentendichtheid en betere signaalintegrititeit.Voor de productie van grote hoeveelheden (10.000+ eenheden) wordt de kostenkloof per eenheid kleiner, vooral als u samenwerkt met een fabrikant zoals LT CIRCUIT die het materiaalgebruik en de laminatiestappen optimaliseert.

V3: Kunnen 2+N+2 stackups high-power toepassingen ondersteunen?
A3: Absoluut, met de juiste materiaal- en kopergewichtskeuzes.

a. Kernlagen met 2 oz koper (handhaalt hogere stroom).
b.High-Tg prepreg (weerstand biedt aan warmte van vermogenselementen).
c. thermische via's (verbonden met grondvlakken) om warmte te verdrijven.
LT CIRCUIT heeft 2+4+2 stackups geproduceerd voor industriële omvormers van 100 W, met koperlagen die 20 A-stromen verwerken zonder oververhitting.

V4: Wat is de minimale grootte van de microvia voor een 2+N+2 stackup?
A4: De meeste fabrikanten kunnen microvias van zo'n 0,1 mm (4 mil) produceren voor 2+N+2 stackups.0 mm of minder) mogelijk zijn, maar de kosten verhogen en de opbrengst verminderen (meer boorfouten).

V5: Hoe lang duurt het om een 2+N+2 HDI-PCB te produceren?
A5: De tijdsduur is afhankelijk van de complexiteit en het volume:

a.Prototypes (1 ‰ 100 stuks): 5 ‰ 7 dagen (met quickturn-diensten van LT CIRCUIT).
b.Middelgroot volume (1.000 ¥ 10.000 eenheden): 10 ¥ 14 dagen.
c.Hoog volume (10.000+ eenheden): 2 – 3 weken.
d.Sequentiële lamina­tie levert in vergelijking met traditionele PCB's 1 ̊2 dagen extra op, maar de snellere ontwerpiteratie (dankzij DFM-ondersteuning) compenseert dit vaak.

V6: Kunnen 2+N+2 stapels flexibel zijn?
A6: Ja – door gebruik te maken van flexibele kern- en opbouwmaterialen (bijv. polyimide in plaats van FR-4). Flexible 2+N+2 stackups zijn ideaal voor wearables (bijv. smartwatch bands) en automotive toepassingen (bijv.elektronica voor gebogen dashboards)LT CIRCUIT biedt flexibele 2+2+2 stapels met een minimale buigradius van 5 mm (voor herhaalde buigingen).

Is een 2+N+2 HDI-stackup geschikt voor u?
Als uw project vereist:

a.Minder PCB-grootte zonder dat het aantal componenten wordt aangetast.
b.High-speedsignalen (5G, 100Gbps) met minimale verliezen.
c.Een evenwicht tussen prestaties en kosten.

Dan is de 2+N+2 HDI stackup een uitstekende keuze.en verder, terwijl het gestructureerde ontwerp de productie vereenvoudigt en het risico vermindert.

De sleutel tot succes is om samen te werken met een fabrikant die gespecialiseerd is in 2+N+2 stapels.en materiaal selectie zorgt ervoor dat uw stack-up voldoet aan uw specificaties op tijd en binnen het budgetVan DFM-reviews tot eindtests, LT CIRCUIT fungeert als een verlengstuk van uw team en helpt u uw ontwerp om te zetten in een betrouwbare, hoogwaardige PCB.

Laat ruimte- of snelheidsbeperkingen je project niet beperken.Met de 2+N+2 HDI-stackup kun je elektronica bouwen die kleiner, sneller en betrouwbaarder is zonder afbreuk te doen aan de kosten.