高密度相互接続 (HDI) PCB 設計ガイドライン

最近で, 電子製品の小型化とインテリジェンスの向上への傾向が高まっています. これにより、設計者はこれらの設計要件に対応するために小型の PCB ボードを使用するようになりました。, 高密度相互接続の使用によって可能になった (HDI) PCBテクノロジー. HDIPCB ブラインドビアなどの技術を採用, 埋め込みビア, マイクロウェイ, パッドのビア, 品質と性能を維持しながら、より小さなフットプリントでより多くのコンポーネントを収容するための非常に薄いトレース.

HDI PCB 設計は、専門知識を必要とする重要なプロセスです。, 経験, テクノロジーの適切な活用. HDI レイアウトの理解を助け、HDI PCB 設計の成功を容易にするため, このブログでは、設計プロセス中に留意すべきいくつかの重要な考慮事項と提案を共有しています。, 革新的な HDI 設計を作成するためのインスピレーションを与えることを願って.

HDIレイアウトとは?

HDI PCB 設計は、プリント回路基板上のコンポーネント配置を最適化する特殊なアプローチです (PCB) スペースを最大限に活用し、信号干渉を最小限に抑える. スマートフォンなどのコンパクトで高性能な電子機器の設計に特に有益です。, タブレット, とウェアラブル.

HDI レイアウトにはさまざまな種類があります。, シーケンシャルビルドアップを含む, 積み重ねられたビア, とマイクロビア. 順次ビルドアップで, PCB の層は、所望の密度を達成するために順次構築されます。. スタック ビアには、基板の複数の層にドリルで穴を開けて相互接続を作成する必要があります。. 一方, マイクロビアはスタックビアに似ています, しかし、それらはサイズがはるかに小さいです, PCB 上のコンポーネント密度をさらに高めることができます。.

HDI レイアウトの一般的な機能には次のものがあります。:

小さいビア: HDI ボードはマイクロビアを採用, 機械的またはレーザーで穴を開けることができます, レイヤー間の移行のためのブラインド/埋め込みおよび千鳥ビアとともに. これらのビアは、従来のスルーホール ビアに比べてアスペクト比が小さくなっています。, 直径が小さいため、深さが制限されます.

より薄いトレース: 高密度相互接続 (HDI) ボードは、複数層のビアおよびパッド内ビアへの接続を確立するために、より狭いトレースを必要とします。. より薄いトレースは、より高いトレース密度も可能にします, これは HDI 設計の重要な側面です.

レイヤー数が多い: 非 HDI ボードは層数が多い場合がありますが、, 多くの場合、HDI ボードには 20 以上のレイヤー, 特にピン密度の高いコンポーネントを扱う場合 FPGA. レイヤー数の増加により、より複雑なルーティングと相互接続が可能になります.

低い信号レベル: HDI ボードは一般に、高電圧または高電流を伴うアプリケーションには適していません。. これは、HDI レイアウトで隣接するラインが近接していると、ESD が発生する可能性があるためです。 (静電放電) 問題, 大電流は導体の過度の温度上昇を引き起こす可能性があります. したがって、, HDI レイアウトは、主に低電圧および低電流の電子デバイスに使用されます。.

HDI PCB 設計の重要な考慮事項

高密度相互接続 PCB の設計上の考慮事項には、多くの場合、高密度相互接続 PCB に使用されるものとは異なる独自の製造プロセスが必要です。 その他の PCB タイプ. 以下は、HDI PCB 製造に関連する重要な考慮事項の一部です。:

• レイヤースタックアップ

HDI PCB は通常、高密度のルーティングと相互接続を備えた複数の層を持っています。. 層のスタックアップは、PCB の全体的な性能と製造可能性に影響を与えるため、重要な考慮事項です。. 層のスタックアップで考慮すべき要素には、層の数が含まれます, 各層の厚さ, 使用される材料の種類, 電源プレーンとグランドプレーンの配置. シグナル インテグリティを確保するには、適切なレイヤー スタックアップの設計が不可欠です。, 制御されたインピーダンス, および熱管理.

• トレース幅と間隔

HDI PCB では、高密度配線に対応するために、トレースとパッド間の間隔を狭くする必要があります. 設計要件を満たすように、トレースの幅と間隔を慎重に選択する必要があります。, 制御されたインピーダンスなど, クロストーク, および電流容量. 回路密度を高めるには、トレース幅と間隔を狭くする必要がある場合があります, しかし、シグナルインテグリティの問題のリスクを高める可能性もあります, 製造上の欠陥, と電気ノイズ.

• ビアデザイン

HDI PCB は、異なるレイヤー間の相互接続をビアに大きく依存しています。. 高密度配線と信頼性の高い信号伝送を実現するには、適切なビア設計が重要です. いくつかの種類があります PCVビア, スルーホールビアを含む, ブラインド ビア, および埋め込みビア, それぞれに利点と制限があります. 場所, サイズ, ビアの間隔は、適切な電気的性能を確保するために慎重に検討する必要があります, 熱管理, および製造可能性.

• コンポーネントの配置

HDI PCB 上のコンポーネントの配置は、高い回路密度と最適化された信号ルーティングを達成するために重要です。. コンポーネントの配置には注意が必要です, 受動部品を含む, IC, コネクタ, およびその他のコンポーネント, 信号遅延を最小限に抑える, ルーティングの混雑, と熱の問題. PCB 上のコンポーネントの戦略的な配置は、ボードの全体的なパフォーマンスと信頼性に大きな影響を与える可能性があります。.

• シグナルインテグリティ

多くの場合、HDI PCB は高速で動作します, 信号の完全性は、信頼性の高いパフォーマンスを確保するために不可欠です. インピーダンス整合など, 信号反射, クロストーク, および電磁干渉 (EMI) 設計段階で慎重に検討する必要があります. 高度なシミュレーションおよび解析ツールを使用して、シグナル インテグリティを検証し、高速信号用に PCB 設計を最適化できます。.

• HDI構造

HDI PCB はさまざまなレイアウト オプションで利用可能, 1-n-1 PCB および 2-n-2 PCB を含む. 1-n-1 プリント回路基板は、高密度相互接続 PCB の最も基本的な形式です。, 相互接続された層の単一のスタックで構成される. コアの両側に順次積層します。. それどころか, 2-n-2 PCB には 2 つの HDI レイヤーがあります, これにより、異なるレイヤー間でスタガードまたはスタックされたマイクロビアが可能になります. 複雑な設計には、多くの場合、銅で満たされたスタック マイクロビア構造が組み込まれています。, と層の数 (X-n-X) 高レベルに到達できる, ただし、複雑さとコストを考慮すると、ビルドアップが制限される場合があります.

7 HDI PCB 設計を成功させるためのヒント

1. DFM 戦略を採用する

高密度インターコネクトのシームレスで費用対効果の高い製造プロセスを確保する (HDI) PCB, 統合することをお勧めします 製造のための設計 (DFM) 戦略. このアプローチは、迅速かつ効率的に製造できる製品の開発に重点を置いています。, 実用的で実現可能でありながら.

2. 製造能力を考慮する

HDI PCB を設計する場合, 選択した PCB メーカーの能力を考慮することが重要です。. その能力を超えたボードを設計すると、無駄な設計になる可能性があります. 成功を確実にするために, HDI テクノロジの利点を活用しながら、選択したメーカーで製造可能な HDI ボードを作成します。.

3. 適切なビア タイプを選択する

選択するビアのタイプは、生産コストと時間に大きな影響を与える可能性があります. マイクロパス, Via-in-pad および Near-pad バージョンなど, レイヤーと材料の数を制限することで、生産時間とコストを削減できます. ビアタイプを選択する場合, あなたと HDI PCB メーカーの両方のコストを考慮してください, また、HDI PCB に必要な電気的性能を満たしていることも保証します。.

4. コンポーネントの可用性とサイズを考慮する

HDI PCB 設計で使用されるコンポーネントの数とサイズも重要な役割を果たします。. HDI PCB の主な目的は、費用と表面スペースを最小限に抑えることです。. 軽量を選ぶ, 費用対効果の高い, 設計要件を満たす最小限のコンポーネント. コンポーネントの配置はトレース幅に影響します, 穴のサイズ, ボード全体の寸法, スペースを最適化しながら品質と信頼性を確保.

5. コンポーネントの過密を避ける

コンパクトな設計では、コンポーネントを互いに近づけすぎて配置したくなるかもしれませんが、, 過密状態を避けることが重要. 高出力デバイスは電磁干渉を引き起こす可能性があります (EMI), シグナル インテグリティへの影響. さらに, パッドの近くのインダクタンスとキャパシタンスは、信号強度と通信速度に影響を与える可能性があります. コンポーネントが対称的にビアを広げて配置されていることを確認して、ストレスを軽減し、歪みを回避します. インストール段階でのメンテナンスと手直しの容易さを考慮する.

6. 効率的なスタックアップ設計を選択する

PCB のスタックアップ設計も、製造上の課題に影響を与える可能性があります. スタックアップのレイヤー数と材料タイプは、ラミネートの頻度と穴あけ時間に影響を与える可能性があります. 効率的かつ費用対効果の高いスタックアップ設計を選択, 選択した PCB メーカーの製造能力を考慮して.

7. PCB設計の専門家と協力する

HDI PCB を設計している場合, PCB設計の専門家と協力することが重要です. デザインの専門家がレイアウトの計画をお手伝いします, 適切な材料を選択する, 設計が性能と製造可能性のために最適化されていることを確認します. PCB設計の専門家を選ぶとき, HDI レイアウトの経験があり、成功の実績がある人を探す.

結論

結論として, HDI PCB 設計は、さまざまな要因を慎重に検討する必要がある重要なプロセスです。. HDI PCB 設計ガイドラインに従い、このブログで言及されている重要な要素を考慮することによって, 設計者は、革新的で信頼性の高い HDI 設計を作成し、革新的で最先端の製品を実現できます。. MOKOテクノロジー, 中国の大手PCBメーカー, PCB 設計に従事してきました。 20 年. 当社は、強力な HDI PCB 設計を完成させるために必要なすべての専門知識とツールを所有しています。, 当社の専門家チームは、医療から医療まで、さまざまな業界のお客様にサービスを提供してきました。, および家電, 自動車へ, とIoT. お問い合わせ 信頼できる HDI PCB 設計サービスを利用するには.