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如何设计HDI PCB?

随着消费类电子产品的发展,人们追求更小巧的产品以便于携带。这导致工程师必须使用更小的PCB尺寸来完成产品设计,因此多层HDI PCB板将成为未来的趋势。

PCB行业。对于工程师,必须了解HDI PCB的一些设计规则以及不同PCB工厂的生产能力,在这里我建议PCBA STORE为您轻松快捷地获得HDI板的成本。

如何设计HDI PCB?

为什么HDI PCB设计很重要

紧凑的设计

HDI PCB的高密度本质意味着该板从技术上讲占用了很小的物理空间。主要地,诸如埋孔和盲孔以及微孔之类的设计特征的组合使该设计更易于牢固构建。凭借坚固的设计,这些电路板变得更加多元化。

轻的

定制的PCB使用多种类型的材料,但是在大多数情况下,它们包含玻璃纤维,铜,铝和其他较重的材料的组合。HDI PCB的优点是使用更冷,更轻的材料,满足了多个设计人员的要求,并促进了更好的性能和功能。使用HDI PCB,可以很容易地将许多电子元件嵌入到一块小板上。

异常多才多艺

HDI板的一项非凡之处在于,它们是空间,性能,重量和可靠性方面的合适选择。

现象信号完整性

HDI PCB板的一个奇妙之处在于,它们通过一项技术采用了盲孔和焊盘通孔。此概念非常适合将组件设置为尽可能彼此靠近,从而减少或减小信号路径的长度。HDI PCB技术使Via端脱离,从而最大程度地减少了信号反射并提高了整体信号质量。

经济

使用HDI PCB,可以确保以正确的方式投资每一分钱。HDI PCB通过确保最大程度地保留每个组件来帮助提高性能。它在一块板上使用了所有元素,而不是使用许多标准的PCB板。

可靠性

采用堆叠通孔可确保HDI PCB设计在极端环境条件下得到超级保护。理想情况下,微通孔与典型通孔相比具有出色的可靠性,因为它们利用了微小的纵横比。

HDI PCB设计面临的挑战

HDI PCB设计面临许多挑战,包括以下四个方面。

1.董事会的费用

PCB成本是影响HDI PCB设计的主要挑战之一,在HDI PCB设计中,大部分成本用于制造工艺,例如钻孔,层压和电镀。层压过程最多需要5个循环,这在材料和接缝上比较困难。HDI成本更高的事实是,它允许更多的布线,使用的布线层更少,阵列所需的板材料也更少。

2.创建uVia结构

开发uVia结构涉及许多步骤。有微孔焊盘,可变深度盲孔,交错孔和叠层孔,所有这些都是技术性的。对于可变深度的盲孔,它可能连接一层或多层;但是,如果未链接到图层,则需要防垫板。与传统的对应孔相比,可变深度的盲孔还具有更大的固定尺寸和焊盘。他们还需要额外的费用。对于堆叠的通孔,组件需要技术注册,并且通常更有可能发生故障。

3.制作问题

HDI制造包含使用高长宽比的不同过程,从而降低或降低了总产量并增加了成本。此外,走线通常为4/4或3/3,但建议使用额外的间距。

4.电镀工艺

电镀工艺是主要问题。为了确保正确的电镀完整性,对于盲孔,必须将纵横比限制为1:0.8。对于高级价值板,长宽比必须保持为1:1。由于这种长宽比的限制,HDI PCB制造商必须选择一种独特的预浸料,例如非常薄,并且对激光钻孔具有理想的响应。

HDI基本设计准则

每当您要处理轻间距BGA及其链接的过孔和走线时,都可以遵循以下基本设计准则:

1.请记住检查制造商的能力

在计划新的PCB设计之前,这是必须的,但是对于HDI设计,这是一个更重要的方面。您应该记住,制造商具有独特的能力。因此,在开发不容易制造的HDI布局之前,请务必与理想的制造商联系。

2.考虑跟踪焊盘和走线之间的间距

类似的概念也适用于间距为1mm的BGA,唯一改变的方面是安装了微孔尺寸。阻焊层的间隙值主要具有与走线宽度相似的尺寸。这取决于焊盘的间距和焊盘的尺寸。

3.如果不需要,请避免使用ELIC或交错的过孔

HDI路由的概念是为内层和表面提供足够的路由空间。尽管可能会冒充整个产品范围,但在值得之前不要利用额外的空间。

4.考虑减少层数

多层计板会带来高制造成本和许多PCB组装步骤。如果考虑减少层数,则可以显着定制每块电路板的成本。

5.处理HDI板时请记住信号完整性

任何HDI设置都必须在考虑高速布局的情况下进行定制。如果您使用的是射频板,则可以考虑使用高频指南。缩放时,此原理适用于PCB以及HDI PCB。如果您使用的HDI板需要阻抗管理的布线,则需要严格设计堆叠和走线,以确保阻抗与信号质量兼容。

成功进行HDI PCB设计的关键

将HDI PCB板与普通板区分开的主要方面之一是HDI具有更高的焊盘密度和布线。它们具有较小的走线空间和宽度。通过采用诸如埋孔,盲孔和微孔之类的技术可以轻松实现这一点。这项技术也使它们比同类产品贵一些。通常,三个关键方面会导致成功进行HDI PCB设计。

第一个方面是,与具有TH(通孔)过孔的常规类型的板不同,HDI使用微孔,这有助于提高内层布线的密度。

第二个方面是,您需要考虑一种独特的叠层技术,这将帮助您摆脱通孔的困扰。

第三个方面是,您必须确保微孔的位置能够形成林荫大道和通道以增强布线。

HDI PCB设计的最佳材料

在高频下确定信号能量损耗需要HDI PCB材料具有低损耗因子或最小的介电损耗角正切。这些材料分为四类。

1.正常速度和损失

这些是FR-4系列PCB材料。它们的频率响应与介电常数之比不平坦,并且具有较高的介电损耗。因此,它们的可行性仅限于一些模拟/ GHZ数字应用。Isola 370HR就是一个很好的例子。

2.中等速度和中等损失

这些是具有DK水平与响应频率曲线关系的材料,其中Dk损耗约为标准速度材料的一半。它们是约10GHz的理想材料。Nelco N7000-2 HT是一个很好的例子。

3.高速,低损耗

这些是具有低介电损耗和DK水平与响应频率曲线关系的材料。与许多其他用过的材料相比,它们有助于产生最小的不良电噪声。这种材料的一个例子是Isola I-speed。

4.极高速度,高信号完整性,极低损耗

这些通常是应用于射频/微波的材料。它们具有最小的介电损耗和DK水平与响应频率的关系。它们适合高达20GHz的应用。这种材料的一个很好的例子是Isola Tachyon 100G。

基本上,材料主要在信号走线中影响电气性能。因此,您需要考虑选择正确的材料。

HDI PCB制造的设计技巧

PCB布局以某种方式是技术性的,要求设计人员就优先确定的规格类型做出严格的决定。如果将布局用于医疗设备,军事,航空航天,汽车或高性能机器(例如HDI或IoT)等系统行业,则该过程也可能令人生畏。以下是可用于HDI PCB制造的设计技巧,可帮助您减轻压力。

1.选择通孔类型以帮助减少工艺纠缠

选择通孔是一个至关重要的决定,它有助于评估所需的制造工艺和设备。它还影响成本和处理时间。使用盲孔,微孔或掩埋有助于最大程度地降低材料成本和层数;但是,使用狗骨形,焊盘内通孔或焊盘附近通孔的选择会影响工艺的复杂性。

2.选择一些要使用HDI的组件

组件的选择对于HDI板至关重要。它们有助于评估堆叠和钻孔的位置,迹线宽度,大小和类型。毫无疑问,性能是主要的考虑因素。但是还必须考虑可追溯性,包装和可用性。必须重新设计计划或更换组件可能会增加额外的材料成本和制造时间。

3.路由跟踪以减少信号完整性问题

HDI的优点之一是它可以采用一些迹线宽度来传播信号。尽管已最小化,但必须调整走线宽度以实现理想的信号完整性。这包括采用一致的路径阻抗,最短走线长度和功率信号隔离。

4.选择堆垛以降低材料成本

PCB叠层的选择也会影响HDI PCB的制造成本。材料的层数和类型影响钻孔周期和所需的层压。在考虑这些决定时,您应该记住,成本是决定因素。

设计HDI PCB并非易事,特别是对于新手而言,寻找一位出色的专家来完成这项任务更具挑战性。好消息是,有可靠的HDI PCB制造商( 例如PCBA Store)和一支专业的工程师团队可以为您完成任务。

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