Recentelijk, er is een groeiende trend naar miniaturisatie en meer intelligentie in elektronische producten. Dit heeft ertoe geleid dat ontwerpers kleinere printplaten gebruiken om aan deze ontwerpvereisten te voldoen, mogelijk gemaakt door het gebruik van High-Density Interconnect (HDI) PCB-technologie. HDI-printplaten gebruik technieken zoals blind vias, begraven via's, micro manieren, via's in pads, en zeer dunne sporen om meer componenten in een kleinere voetafdruk onder te brengen met behoud van kwaliteit en prestaties.
En HDI PCB-ontwerp is een kritisch proces dat expertise vereist, ervaring, en het juiste gebruik van technologie. Om u te helpen de HDI-lay-out beter te begrijpen en een succesvol HDI-PCB-ontwerp te vergemakkelijken, we delen enkele belangrijke overwegingen en suggesties om in gedachten te houden tijdens het ontwerpproces in deze blog, met de hoop u te inspireren om innovatieve HDI-ontwerpen te maken.
Wat is HDI-indeling?
HDI PCB-ontwerp is een gespecialiseerde aanpak die de plaatsing van componenten op een printplaat optimaliseert (PCB) om het gebruik van de ruimte te maximaliseren en signaalinterferentie te minimaliseren. Het is vooral gunstig voor het ontwerpen van compacte en krachtige elektronische apparaten zoals smartphones, tabletten, en wearables.
Er zijn verschillende soorten HDI-indelingen, inclusief de sequentiële opbouw, gestapelde via's, en microvia's. In de sequentiële opbouw, lagen van de printplaat worden achtereenvolgens opgebouwd om de gewenste dichtheid te bereiken. Gestapelde via's omvatten het boren van gaten door meerdere lagen van het bord om onderlinge verbindingen te creëren. Aan de andere kant, microvias zijn vergelijkbaar met gestapelde vias, maar ze zijn veel kleiner van formaat, waardoor een nog hogere componentdichtheid op de printplaat mogelijk is.
Enkele gemeenschappelijke kenmerken van een HDI-lay-out zijn onder meer:
Kleinere via's: HDI-borden maken gebruik van microvia's, die mechanisch of met lasers kunnen worden geboord, samen met blinde / begraven en verspringende via's voor overgang tussen lagen. Deze via's hebben kleinere beeldverhoudingen in vergelijking met conventionele via's met doorgaande gaten, en hun kleinere diameters beperken hun diepte.
Dunnere sporen: High-density interconnect (HDI) boards vereisen smallere sporen voor het tot stand brengen van verbindingen met via's op meerdere lagen en in-pad via's. Dunnere sporen maken ook een hogere sporendichtheid mogelijk, wat een belangrijk aspect is van HDI-ontwerp.
Hoger aantal lagen: Terwijl niet-HDI-borden een hoog aantal lagen kunnen hebben, HDI-borden hebben dat vaak 20 of meer lagen, vooral als het gaat om componenten met een hoge pindensiteit zoals FPGA's. Het verhoogde aantal lagen zorgt voor complexere routering en interconnectiviteit.
Lagere signaalniveaus: HDI-kaarten zijn over het algemeen niet geschikt voor toepassingen met hoge spanning of hoge stroom. Dit komt omdat de nabijheid van naburige lijnen in HDI-lay-outs ESD kan veroorzaken (elektrostatische ontlading) problemen, en hoge stromen kunnen leiden tot overmatige temperatuurstijging in geleiders. Dus, HDI-indelingen worden voornamelijk gebruikt voor elektronische apparaten met laag voltage en lage stroomsterkte.
Belangrijkste overwegingen bij het ontwerp van HDI-PCB's
Ontwerpoverwegingen voor High-Density Interconnect-PCB's vereisen vaak unieke productieprocessen die verschillen van de processen die worden gebruikt voor andere PCB-types. Hieronder volgen enkele van de belangrijkste overwegingen bij de productie van HDI-PCB's:
- Laag stapelen
HDI-PCB's hebben meestal meerdere lagen met high-density routing en interconnects. De laagstapeling is een kritische overweging omdat deze de algehele prestaties en maakbaarheid van de printplaat beïnvloedt. Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het stapelen van lagen, zijn onder meer het aantal lagen, de dikte van elke laag, het type materiaal dat wordt gebruikt, en de opstelling van kracht- en grondvlakken. Een goed ontwerp van de stapeling van de lagen is essentieel om de signaalintegriteit te waarborgen, gecontroleerde impedantie:, en thermisch beheer.
- Traceer breedte en afstand
HDI-printplaten vereisen een kleine afstand tussen sporen en pads om routering met hoge dichtheid mogelijk te maken. De spoorbreedte en -afstand moeten zorgvuldig worden gekozen om aan de ontwerpvereisten te voldoen, zoals gecontroleerde impedantie, overspraak, en huidige draagkracht. Kleinere spoorbreedtes en afstanden kunnen nodig zijn om een hogere circuitdichtheid te bereiken, maar ze kunnen ook het risico op problemen met de signaalintegriteit vergroten, fabricagefouten, en elektrische ruis.
- Via ontwerp
HDI-PCB's zijn sterk afhankelijk van via's voor onderlinge verbinding tussen verschillende lagen. Een goed via-ontwerp is cruciaal voor het bereiken van high-density routing en betrouwbare signaaloverdracht. Er zijn verschillende soorten PCV via's, inclusief through-hole via's, blinde via's, en begraven via's, elk met zijn voordelen en beperkingen. De locatie, grootte, en de afstand tussen via's moet zorgvuldig worden overwogen om goede elektrische prestaties te garanderen, thermisch beheer, en maakbaarheid.
- Componentplaatsing
De plaatsing van componenten op een HDI-printplaat is van cruciaal belang voor het bereiken van een hoge circuitdichtheid en geoptimaliseerde signaalroutering. Er moet goed worden nagedacht over de plaatsing van componenten, inclusief passieve componenten, IC's, connectoren, en andere componenten, om signaalvertragingen te minimaliseren, verkeersopstoppingen, en thermische problemen. De strategische opstelling van componenten op een printplaat kan de algehele prestaties en betrouwbaarheid van het bord sterk beïnvloeden.
- Signaalintegriteit
HDI-printplaten werken vaak op hoge snelheden, en signaalintegriteit is cruciaal om betrouwbare prestaties te garanderen. Factoren zoals impedantie-aanpassing, signaal reflecties, overspraak, en elektromagnetische interferentie (EMI) moet tijdens de ontwerpfase goed worden overwogen. Geavanceerde simulatie- en analysetools kunnen worden gebruikt om de signaalintegriteit te valideren en het PCB-ontwerp te optimaliseren voor snelle signalering.
- HDI-structuren
HDI-printplaten zijn verkrijgbaar in verschillende lay-outopties, inclusief 1-n-1 print en 2-n-2 print. Een 1-n-1 printplaat is de meest basale vorm van high-density interconnect-PCB's, samengesteld uit een enkele stapel onderling verbonden lagen. Het gaat om sequentiële laminering aan beide zijden van de kern. Integendeel, een 2-n-2 PCB heeft twee HDI-lagen, die gespreide of gestapelde microvia's over verschillende lagen mogelijk maken. Complexe ontwerpen bevatten vaak met koper gevulde gestapelde microvia-structuren, en het aantal lagen (X-n-X) kan hoge niveaus bereiken, hoewel complexiteit en kostenoverwegingen de opbouw kunnen beperken.
7 Tips om uw HDI PCB-ontwerp tot een succes te maken
- Pas een DFM-strategie toe
Om een naadloos en kosteneffectief productieproces voor High-Density Interconnect te garanderen (HDI) PCB's, we raden aan om een Ontwerp voor productie (DFM) strategie. Deze aanpak richt zich op het ontwikkelen van een product dat snel en efficiënt kan worden vervaardigd, terwijl het ook praktisch en haalbaar is.
- Overweeg productiemogelijkheden
Bij het ontwerpen van een HDI-printplaat, het is cruciaal om rekening te houden met de mogelijkheden van de door u gekozen PCB-fabrikant. Het ontwerpen van een bord dat verder gaat dan zijn mogelijkheden kan resulteren in een zinloos ontwerp. Om succes te verzekeren, maak een HDI-bord dat gebruikmaakt van de voordelen van HDI-technologie en tegelijkertijd kan worden vervaardigd door de door u gekozen fabrikant.
- Kies het juiste via-type
Het type via dat u kiest, kan de productiekosten en -tijd aanzienlijk beïnvloeden. micropaden, zoals via-in-pad en near-pad versies, kan de productietijd en -kosten verlagen door het aantal lagen en materialen te beperken. Bij het selecteren van een via-type, houd rekening met de kosten voor zowel u als uw fabrikant van HDI-printplaten, terwijl er ook voor wordt gezorgd dat het voldoet aan de vereiste elektrische prestaties van de HDI-printplaat.
- Overweeg beschikbaarheid en grootte van componenten
Het aantal en de grootte van de componenten die worden gebruikt in het ontwerp van de HDI-printplaat spelen ook een cruciale rol. Houd er rekening mee dat het primaire doel van HDI-printplaten het minimaliseren van kosten en oppervlakte is. Kies lichtgewicht, kostenefficiënt, en minimale componenten die voldoen aan de ontwerpeisen. De plaatsing van componenten heeft invloed op de spoorbreedte, grootte van het gat, en algemene bordafmetingen, dus zorg voor kwaliteit en betrouwbaarheid terwijl u de ruimte optimaliseert.
- Vermijd overvolle componenten
Terwijl een compact ontwerp je kan verleiden om componenten te dicht bij elkaar te plaatsen, het is belangrijk om overbevolking te voorkomen. Krachtige apparaten kunnen leiden tot elektromagnetische interferentie (EMI), de signaalintegriteit beïnvloeden. Bovendien, inductanties en capaciteiten in de buurt van pads kunnen de signaalsterkte en communicatiesnelheid beïnvloeden. Zorg ervoor dat componenten symmetrisch worden geplaatst om via's te verspreiden om stress te verminderen en vervorming te voorkomen. Overweeg onderhoudsgemak en nabewerking tijdens de installatiefasen.
- Kies een efficiënt stackup-ontwerp
Het gestapelde ontwerp van de printplaat kan ook van invloed zijn op productie-uitdagingen. Het aantal lagen en materiaalsoorten in de stapel kan de laminaatfrequentie en boortijd beïnvloeden. Kies een stackup-ontwerp dat efficiënt en toch kosteneffectief is, rekening houdend met de productiemogelijkheden van de door u gekozen PCB-fabrikant.
- Werk samen met een PCB-ontwerpexpert
Als u een HDI-PCB ontwerpt, het is belangrijk om samen te werken met een PCB-ontwerpexpert. Een ontwerpexpert kan u helpen bij het plannen van uw lay-out, kies de juiste materialen, en zorg ervoor dat uw ontwerp is geoptimaliseerd voor prestaties en maakbaarheid. Bij het kiezen van een PCB-ontwerpexpert, zoek iemand die ervaring heeft met HDI-lay-out en een bewezen staat van dienst heeft.
Conclusie
Tot slot, HDI PCB-ontwerp is een kritisch proces dat een zorgvuldige afweging van verschillende factoren vereist. Door de HDI PCB-ontwerprichtlijnen te volgen en rekening te houden met de belangrijkste factoren die in deze blog worden genoemd, ontwerpers kunnen innovatieve en betrouwbare HDI-ontwerpen maken en de realisatie van innovatieve en geavanceerde producten mogelijk maken. MOKO-technologie, een toonaangevende PCB-fabrikant in China, is al bijna bezig met PCB-ontwerp 20 jaar. We bezitten alle expertise en tools die nodig zijn om een krachtig HDI PCB-ontwerp te voltooien, ons team van experts heeft klanten uit verschillende industrieën bediend, variërend van medisch, en consumentenelektronica, naar automobiel, en het internet der dingen. Neem contact op om betrouwbare HDI PCB-ontwerpservices te krijgen.
