أفضل ممارسات تخطيط HDI: نصائح تصميم رئيسية للوحات الدوائر HDI

مقدمة إلى لوحات HDI

لوحات HDI (الربط عالي الكثافة) عبارة عن لوحات دوائر ذات كثافة دوائر عالية نسبيًا تستخدم تقنية التعمية الدقيقة والمدفونة. تحتوي لوحات HDI على طبقات داخلية وخارجية من الدوائر، وباستخدام عمليات الحفر والتعدين، يتم تحقيق التوصيلات بين طبقات الدوائر المختلفة.

تُصنع لوحات HDI عمومًا باستخدام طريقة الترقق، وكلما زاد عدد الطبقات، ارتفع المستوى التقني للوحة. تتكون لوحات HDI العادية أساسًا من طبقة واحدة من الترقق، بينما تستخدم لوحات HDI المتقدمة تقنيات مثل الترقق ثنائي الطبقات أو متعدد الطبقات، بالإضافة إلى تقنيات متقدمة في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة مثل الثقوب المكدسة، والحشو بالطلاء الكهربائي، والحفر المباشر بالليزر.

عندما تتجاوز كثافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ثماني طبقات، فإن تصنيعه باستخدام HDI يمكن أن يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من عمليات الضغط المعقدة التقليدية. تعمل لوحات HDI على تسهيل استخدام تقنيات التجميع المتقدمة، مما يوفر أداءً كهربائيًا أعلى ودقة إشارة أعلى من لوحات PCB التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، توفر لوحات HDI تحسينًا أفضل في مجالات مثل تداخل الترددات الراديوية، والتداخل الكهرومغناطيسي، والتفريغ الكهروستاتيكي، والتوصيل الحراري.

مع استمرار توجه المنتجات الإلكترونية نحو الكثافة العالية والدقة الفائقة، لم يعد مصطلح "عالي" يقتصر على تحسين أداء الجهاز فحسب، بل يشمل أيضًا تصغير حجمه. تُمكّن تقنية التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI) من تصميم منتجات نهائية أكثر إحكامًا مع تلبية معايير أعلى للأداء والكفاءة الإلكترونية. تستخدم العديد من المنتجات الإلكترونية الشائعة اليوم، مثل الهواتف الذكية والكاميرات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وإلكترونيات السيارات، لوحات HDI. ومع التحديث المستمر للمنتجات الإلكترونية وتزايد الطلب في السوق، من المتوقع أن يشهد تطوير لوحات HDI نموًا سريعًا.

يناقش مصنع HDI Board قواعد توجيه PCB الشائعة

• قم بالتحديد المسبق لمناطق توجيه الإشارات الرقمية والتناظرية وDAA على PCB.
• قم بفصل المكونات الرقمية والتناظرية والآثار المقابلة لها قدر الإمكان ووضعها في مناطق التوجيه الخاصة بها.
• اجعل آثار الإشارات الرقمية عالية السرعة قصيرة قدر الإمكان.
• حافظ على آثار الإشارات التناظرية الحساسة قصيرة قدر الإمكان.
• توزيع الطاقة والأرض بشكل صحيح.
• أبقِ DGND وAGND والأرض الحقيقية منفصلة.
• استخدم آثارًا واسعة لخطوط الكهرباء وآثار الإشارات الحرجة.
• يجب أن تشع خطوط الكهرباء والخطوط الأرضية قدر الإمكان، ويجب ألا تشكل خطوط الإشارة حلقات.
• ضع الدوائر الرقمية بالقرب من الناقلات المتوازية/واجهات DTE التسلسلية، ودوائر DAA بالقرب من واجهات خطوط الهاتف.
• بالنسبة للأجهزة المنفصلة الصغيرة، يلزم التوجيه المتماثل، وبالنسبة لمنصات SMT ذات المسافات القريبة، يجب توصيل الخيوط من خارج اللوحة وليس مباشرة من المنتصف.
• أعط الأولوية لخطوط الإشارة الرئيسية: الطاقة، والإشارات التناظرية الصغيرة، والإشارات عالية السرعة، وإشارات الساعة، والإشارات المتزامنة، وغيرها.
• اتبع مبدأ أولوية كثافة التوجيه: ابدأ التوجيه من الأجهزة ذات التوصيلات البينية الأكثر تعقيدًا على اللوحة ومن المناطق ذات الأسلاك الأكثر كثافة.
• تجنب الزوايا الحادة والزوايا القائمة تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمنع الإشعاع غير الضروري ومشاكل عملية التصنيع.
• لا ينبغي أن يكون هناك ثقوب من خلال SMT منصات لمنع فقدان معجون اللحام وعيوب لحام المكونات. لا يُسمح لخطوط الإشارة المهمة بالمرور بين أرجل الدبوس.

توجيه الدوائر عالية التردد لثنائي الفينيل متعدد الكلور

• اختر عدد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بحكمة. يمكن أن يؤدي استخدام طبقات الطاقة المتوسطة (طبقة Vcc) والطبقات الأرضية (طبقة Gnd) إلى حماية الحث الطفيلي والسعة وتقليلهما بشكل فعال، وتقصير أطوال التوجيه، وتقليل تداخل الإشارة.

• طريقة التوجيه: يجب أن تكون بزاوية 45 درجة، وليس 90 درجة.

• اتجاه التوجيه بين الطبقات: يجب أن يكون متعامدًا مع بعضها البعض. إذا كانت الطبقة العليا أفقية، فيجب أن تكون الطبقة السفلية عمودية لتقليل تداخل الإشارة.

• التأريض: قم بتأريض الإشارات المهمة لتحسين قدرتها على مقاومة التداخل بشكل كبير، وتأريض إشارات التداخل المتعددة لمنعها من التداخل مع الإشارات الأخرى.

• مكثفات الفصل: أضف مكثفات الفصل إلى أطراف إمداد الطاقة الخاصة بالدوائر المرحلية.

• خنق عالي التردد: عندما تكون هناك أرضية مشتركة مثل الأرض الرقمية والأرضية التناظرية، أضف أجهزة خنق عالية التردد بينهما، وعادةً ما تستخدم حبات الفريت مع فتحات سلكية في المركز.

• تعبئة النحاس: زيادة مساحة التأريض يمكن أن تقلل أيضًا من تداخل الإشارة. (يجب إزالة النحاس الميت أثناء تعبئة النحاس)

• طول التوجيه: كلما كان طول التوجيه أقصر، كان ذلك أفضل، مما يقلل من التداخل. ومع ذلك، ليس كل التوجيه يجب أن يكون قصيرًا. على سبيل المثال، يتطلب توجيه DDR أطوالًا متساوية لخطوط الساعة والعنوان والبيانات، لذلك سترى العديد من الآثار المتعرجة المطولة عمدًا.

التوجيه للمكونات الخاصة

• المكونات عالية التردد: حافظ على الاتصالات بين المكونات عالية التردد قصيرة قدر الإمكان لتقليل المعلمات الموزعة والتداخل الكهربائي المتبادل؛ لا ينبغي وضع المكونات الحساسة المعرضة للتداخل بالقرب من بعضها البعض.
• المكونات ذات فروق الجهد العالي: قم بزيادة المسافة بين المكونات ذات فروق الجهد العالي ووصلاتها لتجنب حدوث دوائر قصيرة عرضية وتلف المكونات. لمنع زحف التيارات، يجب أن تكون المسافة بين آثار النحاس بفارق جهد 2000 فولت أكبر من 2 مم.
• المكونات الثقيلة: يجب تثبيت المكونات الثقيلة بأقواس.
• المكونات الحرارية والحساسة للحرارة: يجب إبعاد المكونات المولدة للحرارة عن المكونات الحساسة للحرارة، ويجب توزيع المكونات المولدة للحرارة بالتساوي.

معلمات مهمة لتصميم توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور

• عرض الأثر النحاسي (المسار): 0.3 مم للألواح أحادية الجانب، 0.2 مم للألواح ذات الوجهين؛
• الحد الأدنى للفجوة بين آثار النحاس: 0.3 مم للألواح أحادية الجانب، 0.2 مم للألواح ذات الوجهين؛
• الحد الأدنى للمسافة من آثار النحاس إلى حافة PCB: 1 مم، الحد الأدنى للمسافة من المكونات إلى حافة PCB: 5 مم، الحد الأدنى للمسافة من وسادات اللحام إلى حافة PCB: 4 مم؛
• يبلغ قطر لوحة اللحام لتركيب المكونات ذات الفتحات العامة ضعف القطر الداخلي للوحة اللحام.
• لا ينبغي وضع المكثفات الإلكتروليتية بالقرب من مكونات توليد الحرارة، مثل المقاومات عالية الطاقة والمحولات والترانزستورات عالية الطاقة ومنظمات الجهد ثلاثية الأطراف والمشتتات الحرارية. يجب أن تكون المسافة بين المكثفات الإلكتروليتية وهذه المكونات أكبر من 10 مم.
• يجب ألا تحتوي فتحات المسامير على آثار نحاسية (باستثناء الأرض) أو مكونات ضمن نصف قطر خارجي يبلغ 5 مم.
• في تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات المساحة الكبيرة (أكثر من 500 متر مربع)، لمنع ثني ثنائي الفينيل متعدد الكلور أثناء اللحام بإعادة التدفق، يجب ترك فجوة بعرض 5 مم إلى 10 ملم في منتصف ثنائي الفينيل متعدد الكلور دون وضع مكونات لوضع قضبان الضغط لمنع انثناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
• استخدم سهمًا مجوفًا للإشارة إلى اتجاه لحام إنحسر كل ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
• عند التوجيه، يجب أن يكون اتجاه حزمة DIP IC متعامدًا مع اتجاه لحام إعادة التدفق، وليس موازيًا، لتجنب سد القصدير.
• عندما يتغير اتجاه التوجيه من العمودي إلى الأفقي، يجب أن يدخل بزاوية 45 درجة.
• يجب ألا يقل عرض خط الكهرباء عن 18 مل؛ يجب ألا يقل عرض خط الإشارة عن 12 مل؛ يجب ألا يقل عرض خطوط إدخال وإخراج وحدة المعالجة المركزية عن 10 مل (أو 8 مل)؛ وأن لا تقل المسافة بين الأسطر عن 10مل.
• يجب أن تكون كثافة توجيه اللوحة مناسبة. عندما يكون فرق الكثافة كبيرًا جدًا، يجب ملؤه برقائق نحاس شبكية بشبكة أكبر من 8 مل (أو 0.2 مم).
• في المناطق التي تقع ضمن 1 مم من حافة لوحة PCB المخصصة للتوجيه وفي حدود 1 مم حول فتحات التثبيت، يُحظر التوجيه.
• يجب طباعة علامات التحذير على طبقة الشاشة الحريرية بالقرب من المكونات مثل الصمامات ومقاومات الصمامات ومكثفات مرشح التيار المتردد 220 فولت والمحولات وما إلى ذلك.
• يجب ألا تقل المسافة بين الخطوط الحية والمحايدة لمصدر الطاقة AC 220V عن 3 مم. يجب ألا تقل المسافة بين أي سلك في دائرة 220 فولت والمكونات والوسادات والآثار ذات الجهد المنخفض عن 6 مم، وأن تكون مطبوعة عليها علامة الجهد العالي. يجب الفصل بين الجهد المنخفض والجهد العالي بشبكات سلكية سميكة كتحذير لموظفي الصيانة للتعامل معها بحذر.

هذا دليل شامل حول توصيلات لوحات الدوائر المطبوعة، أعدته شركة هايليب إلكترونيك. نأمل أن تستفيدوا منه! تواصلوا معنا لمعرفة المزيد عن عمليات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة.