Recentemente, c'è stata una tendenza crescente verso la miniaturizzazione e una maggiore intelligenza nei prodotti elettronici. Ciò ha portato i progettisti a utilizzare schede PCB più piccole per soddisfare questi requisiti di progettazione, reso possibile attraverso l'uso di High-Density Interconnect (HDI) Tecnologia PCB. PCB HDI impiegare tecniche come blind vias, vie sepolte, micro modi, vias nei pad, e tracce molto sottili per accogliere più componenti in un ingombro ridotto mantenendo qualità e prestazioni.
E la progettazione di PCB HDI è un processo critico che richiede esperienza, Esperienza, e il corretto utilizzo della tecnologia. Per facilitare la comprensione del layout HDI e facilitare la progettazione di PCB HDI di successo, in questo blog condividiamo alcune considerazioni e suggerimenti chiave da tenere a mente durante il processo di progettazione, con la speranza di ispirarti a creare progetti HDI innovativi.
Cos'è il layout HDI?
La progettazione di PCB HDI è un approccio specializzato che ottimizza il posizionamento dei componenti su un circuito stampato (PCB) per massimizzare l'utilizzo dello spazio e ridurre al minimo le interferenze del segnale. È particolarmente vantaggioso per la progettazione di dispositivi elettronici compatti e ad alte prestazioni come gli smartphone, compresse, e indossabili.
Esistono vari tipi di layout HDI, compreso l'accumulo sequenziale, vie impilate, e microvie. Nell'accumulo sequenziale, gli strati del PCB vengono costruiti in sequenza per ottenere la densità desiderata. I via impilati comportano la perforazione di fori attraverso più strati della scheda per creare interconnessioni. D'altra parte, i microvias sono simili ai vias impilati, ma sono di dimensioni molto inferiori, consentendo una densità di componenti ancora più elevata sul PCB.
Alcune caratteristiche comuni di un layout HDI includono:
Vie più piccole: Le schede HDI utilizzano microvie, che possono essere forati meccanicamente o con laser, insieme a vie cieche/sepolte e sfalsate per la transizione tra gli strati. Queste vie hanno proporzioni ridotte rispetto alle tradizionali vie a foro passante, e i loro diametri più piccoli ne limitano la profondità.
Tracce più sottili: Interconnessione ad alta densità (HDI) le schede richiedono tracce più strette per stabilire connessioni a via su più livelli e via in-pad. Tracce più sottili consentono anche una maggiore densità delle tracce, che è un aspetto chiave della progettazione HDI.
Numero di strati superiore: Mentre le schede non HDI possono avere un numero elevato di livelli, Le schede HDI spesso lo hanno 20 o più strati, soprattutto quando si ha a che fare con componenti ad alta densità di pin come FPGA. L'aumento del numero di livelli consente un routing e un'interconnettività più complessi.
Livelli di segnale più bassi: Le schede HDI sono generalmente inadatte per applicazioni che comportano alta tensione o alta corrente. Questo perché la stretta vicinanza di linee vicine nei layout HDI può causare scariche elettrostatiche (scarica elettrostatica) problemi, e correnti elevate possono provocare un eccessivo aumento della temperatura nei conduttori. così, I layout HDI vengono utilizzati principalmente per dispositivi elettronici a bassa tensione e bassa corrente.
Considerazioni chiave per la progettazione di PCB HDI
Le considerazioni di progettazione per i circuiti stampati di interconnessione ad alta densità spesso richiedono processi di produzione unici distinti da quelli utilizzati per altri tipi di PCB. Di seguito sono riportate alcune delle considerazioni chiave coinvolte nella produzione di PCB HDI:
- Accumulo di strati
I PCB HDI hanno in genere più strati con instradamento e interconnessioni ad alta densità. L'impilamento dei livelli è una considerazione critica in quanto influisce sulle prestazioni complessive e sulla producibilità del PCB. I fattori da considerare nella sovrapposizione dei livelli includono il numero di livelli, lo spessore di ogni strato, il tipo di materiali utilizzati, e la disposizione dei piani di alimentazione e di massa. La corretta progettazione dello stack di strati è essenziale per garantire l'integrità del segnale, impedenza controllata, e gestione termica.
- Traccia larghezza e spaziatura
I PCB HDI richiedono uno spazio ridotto tra tracce e piazzole per consentire l'instradamento ad alta densità. La larghezza e la spaziatura della traccia devono essere scelte con cura per soddisfare i requisiti di progettazione, come l'impedenza controllata, diafonia, e portata di corrente. Potrebbero essere necessarie larghezze di traccia e spaziatura inferiori per ottenere una maggiore densità del circuito, ma possono anche aumentare il rischio di problemi di integrità del segnale, difetti di fabbricazione, e rumore elettrico.
- Via Design
I PCB HDI fanno molto affidamento sui via per l'interconnessione tra diversi livelli. Una corretta progettazione dei via è fondamentale per ottenere un routing ad alta densità e una trasmissione del segnale affidabile. Ci sono diversi tipi di Via PCV, compresi i fori passanti, vie cieche, e vie sepolte, ognuna con i suoi vantaggi e limiti. La posizione, taglia, e la spaziatura delle vie deve essere attentamente considerata per garantire prestazioni elettriche adeguate, gestione termica, e producibilità.
- Posizionamento dei componenti
Il posizionamento dei componenti su un PCB HDI è fondamentale per ottenere un'elevata densità del circuito e un instradamento del segnale ottimizzato. È necessario prestare particolare attenzione al posizionamento dei componenti, compresi i componenti passivi, circuiti integrati, connettori, e altri componenti, per ridurre al minimo i ritardi del segnale, congestione del percorso, e problemi termici. La disposizione strategica dei componenti su un PCB può influenzare notevolmente le prestazioni e l'affidabilità complessive della scheda.
- Integrità del segnale
I PCB HDI spesso funzionano a velocità elevate, e l'integrità del segnale è fondamentale per garantire prestazioni affidabili. Fattori come l'adattamento dell'impedenza, riflessioni del segnale, diafonia, e interferenze elettromagnetiche (EMI) deve essere attentamente considerato durante la fase di progettazione. È possibile utilizzare strumenti avanzati di simulazione e analisi per convalidare l'integrità del segnale e ottimizzare la progettazione del PCB per la segnalazione ad alta velocità.
- Strutture HDI
I PCB HDI sono disponibili in varie opzioni di layout, incluso PCB 1-n-1 e PCB 2-n-2. Un circuito stampato 1-n-1 è la forma più semplice di PCB di interconnessione ad alta densità, composto da una singola pila di strati interconnessi. Implica la laminazione sequenziale su entrambi i lati del nucleo. Anzi, un PCB 2-n-2 ha due strati HDI, che consentono microvie sfalsate o impilate su diversi livelli. I progetti complessi spesso incorporano strutture di microvie impilate riempite di rame, e il numero di strati (X-n-X) può raggiungere livelli elevati, anche se la complessità e le considerazioni sui costi possono limitare l'accumulo.
7 Suggerimenti per rendere la progettazione di PCB HDI un successo
- Adotta una strategia DFM
Per garantire un processo di produzione continuo ed economico per l'interconnessione ad alta densità (HDI) PCB, si consiglia di integrare a Design per la produzione (DFM) strategia. Questo approccio si concentra sullo sviluppo di un prodotto che possa essere fabbricato in modo rapido ed efficiente, pur essendo pratico e fattibile.
- Considera le capacità di produzione
Quando si progetta un PCB HDI, è fondamentale tenere conto delle capacità del produttore di PCB prescelto. Progettare una scheda che vada oltre le sue capacità può risultare in un progetto futile. Per garantire il successo, creare una scheda HDI che sfrutti i vantaggi della tecnologia HDI pur essendo producibile dal produttore scelto.
- Scegli il tipo di via giusto
Il tipo di via che scegli può avere un impatto significativo sui costi e sui tempi di produzione. micro-percorsi, come le versioni via-in-pad e near-pad, può ridurre tempi e costi di produzione limitando il numero di strati e materiali. Quando si seleziona un tipo via, considera il costo sia per te che per il tuo produttore di PCB HDI, assicurando anche che soddisfi le prestazioni elettriche richieste del PCB HDI.
- Considera la disponibilità e le dimensioni dei componenti
Anche il numero e le dimensioni dei componenti utilizzati nella progettazione del PCB HDI svolgono un ruolo cruciale. Tieni presente che l'obiettivo principale dei PCB HDI è ridurre al minimo le spese e lo spazio di superficie. Scegli leggero, conveniente, e componenti minimi che soddisfano i requisiti di progettazione. Il posizionamento dei componenti influirà sulla larghezza della traccia, dimensione del buco, e le dimensioni complessive della scheda, quindi garantisci qualità e affidabilità ottimizzando allo stesso tempo lo spazio.
- Evita il sovraffollamento dei componenti
Mentre un design compatto potrebbe indurti a posizionare i componenti troppo vicini l'uno all'altro, è importante evitare il sovraffollamento. I dispositivi ad alta potenza possono causare interferenze elettromagnetiche (EMI), compromettendo l'integrità del segnale. Inoltre, induttanze e capacità vicino ai pad possono influire sulla potenza del segnale e sulla velocità di comunicazione. Assicurarsi che i componenti siano posizionati in modo da diffondere simmetricamente le vie per ridurre lo stress ed evitare distorsioni. Considerare la facilità di manutenzione e rilavorazione durante le fasi di installazione.
- Scegli un design impilabile efficiente
Anche il design stackup del PCB può avere un impatto sulle sfide di produzione. Il numero di strati e i tipi di materiale nella pila possono influire sulla frequenza del laminato e sul tempo di foratura. Scegli un design di stack che sia efficiente ma conveniente, prendendo in considerazione le capacità di produzione del produttore di PCB prescelto.
- Lavora con un esperto di progettazione PCB
Se stai progettando un PCB HDI, è importante lavorare con un esperto di progettazione PCB. Un esperto di design può aiutarti a pianificare il tuo layout, selezionare i materiali giusti, e assicurati che il tuo progetto sia ottimizzato per prestazioni e producibilità. Quando si sceglie un esperto di progettazione PCB, cerca qualcuno che abbia esperienza con il layout HDI e abbia una comprovata esperienza di successo.
Conclusione
In conclusione, La progettazione di PCB HDI è un processo critico che richiede un'attenta considerazione di vari fattori. Seguendo le linee guida per la progettazione di PCB HDI e considerando i fattori chiave menzionati in questo blog, i progettisti possono creare progetti HDI innovativi e affidabili e consentire la realizzazione di prodotti innovativi e all'avanguardia. Tecnologia MOKO, un produttore leader di PCB in Cina, è stato impegnato nella progettazione di PCB per quasi 20 anni. Possediamo tutte le competenze e gli strumenti necessari per completare la progettazione di PCB HDI potenti, il nostro team di esperti ha servito clienti di vari settori che vanno dal medico, ed elettronica di consumo, all'automotive, e IoT. Contattaci per ottenere affidabili servizi di progettazione PCB HDI.
