Best Practices für das HDI-Layout: Wichtige Designtipps für HDI-Leiterplatten

Einführung in HDI-Boards

HDI-Boards (High Density Interconnect) sind Leiterplatten mit relativ hoher Schaltungsdichte, die die Micro-Blind- und Buried-Vias-Technologie nutzen. HDI-Platinen verfügen über innere und äußere Schaltkreisschichten, und durch den Einsatz von Bohr- und Metallisierungsprozessen werden Verbindungen zwischen verschiedenen Schaltkreisschichten hergestellt.

HDI-Leiterplatten werden üblicherweise im Laminierungsverfahren hergestellt. Je mehr Lagen eine Leiterplatte aufweist, desto höher ist ihr technisches Niveau. Herkömmliche HDI-Leiterplatten bestehen im Wesentlichen aus einer einzigen Lage, während fortschrittliche HDI-Leiterplatten Technologien wie Doppel- oder Mehrlagenlaminierung sowie moderne Leiterplattentechnologien wie gestapelte Durchkontaktierungen, galvanische Füllung und Laser-Direktbohrung nutzen.

Wenn die Dichte einer Leiterplatte acht Schichten übersteigt, kann die Herstellung mit HDI kostengünstiger sein als herkömmliche komplexe Pressverfahren. HDI-Boards erleichtern den Einsatz fortschrittlicher Montagetechnologien und bieten eine höhere elektrische Leistung und Signalgenauigkeit als herkömmliche PCBs. Darüber hinaus bieten HDI-Karten bessere Verbesserungen in Bereichen wie Hochfrequenzstörungen, elektromagnetischen Störungen, elektrostatischer Entladung und Wärmeleitung.

Da elektronische Produkte zunehmend auf hohe Dichte und Präzision setzen, bezieht sich der Begriff „hoch“ nicht nur auf die Verbesserung der Maschinenleistung, sondern auch auf die Reduzierung der Maschinengröße. Die High Density Interconnect (HDI)-Technologie ermöglicht kompaktere Endprodukte bei gleichzeitig höheren Anforderungen an Leistung und Effizienz. Viele gängige Elektronikprodukte wie Smartphones, Digitalkameras, Laptops und Fahrzeugelektronik nutzen heute HDI-Platinen. Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung elektronischer Produkte und der steigenden Marktnachfrage ist mit einer rasanten Entwicklung von HDI-Platinen zu rechnen.

HDI Board Factory bespricht allgemeine PCB-Routing-Regeln

• Definieren Sie vorab digitale, analoge und DAA-Signalroutingbereiche auf der Leiterplatte.
• Trennen Sie digitale und analoge Komponenten und ihre entsprechenden Leiterbahnen so weit wie möglich und platzieren Sie sie in ihren jeweiligen Routing-Bereichen.
• Halten Sie die Spuren digitaler Hochgeschwindigkeitssignale so kurz wie möglich.
• Halten Sie empfindliche analoge Signalleitungen so kurz wie möglich.
• Verteilen Sie Strom und Erde ordnungsgemäß.
• Halten Sie DGND, AGND und reale Masse getrennt.
• Verwenden Sie breite Leiterbahnen für Stromleitungen und kritische Signalleitungen.
• Stromleitungen und Erdleitungen sollten möglichst stark strahlen und Signalleitungen dürfen keine Schleifen bilden.
• Platzieren Sie digitale Schaltkreise in der Nähe paralleler Busse/serieller DTE-Schnittstellen und DAA-Schaltkreise in der Nähe von Telefonleitungsschnittstellen.
• Für kleine diskrete Geräte ist eine symmetrische Verlegung erforderlich, und für SMT-Pads mit geringem Abstand sollten die Leitungen von der Außenseite des Pads und nicht direkt in der Mitte angeschlossen werden.
• Geben Sie den wichtigsten Signalleitungen Vorrang: unter anderem Strom, kleine analoge Signale, Hochgeschwindigkeitssignale, Taktsignale und synchrone Signale.
• Befolgen Sie das Prinzip der Routing-Dichtepriorität: Beginnen Sie mit dem Routing bei den Geräten mit den komplexesten Verbindungen auf der Platine und bei den Bereichen mit der dichtesten Verkabelung.
• Vermeiden Sie scharfe Winkel und rechte Winkel in PCB-Design um unnötige Strahlung und Probleme im Herstellungsprozess zu vermeiden.
• Es dürfen keine Durchgangslöcher vorhanden sein SMT Pads, um Lötpastenverlust und Bauteillötfehler zu verhindern. Wichtige Signalleitungen dürfen nicht zwischen den Stiftbeinen verlaufen.

PCB-Hochfrequenz-Schaltungsrouting

• Wählen Sie die Anzahl der PCB-Lagen mit Bedacht aus. Durch die Verwendung zwischengeschalteter Leistungsschichten (Vcc-Schicht) und Erdungsschichten (Gnd-Schicht) können parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten abgeschirmt und effektiv reduziert, Routing-Längen verkürzt und Signalstörungen reduziert werden.

• Verlegungsmethode: Muss im 45°-Winkel erfolgen, nicht im 90°-Winkel.

• Routing-Richtung zwischen den Schichten: Sollte senkrecht zueinander sein. Wenn die obere Schicht horizontal ist, sollte die untere Schicht vertikal sein, um Signalstörungen zu reduzieren.

• Erdung: Erden Sie wichtige Signale, um ihre Anti-Interferenz-Fähigkeit deutlich zu verbessern, und erden Sie mehrere Störsignale, um zu verhindern, dass sie andere Signale stören.

• Entkopplungskondensatoren: Fügen Sie Entkopplungskondensatoren an den Stromversorgungsanschlüssen von ICs hinzu.

• Hochfrequenzdrossel: Wenn es gemeinsame Erdungen wie digitale Erde und analoge Erde gibt, fügen Sie Hochfrequenzdrosseln dazwischen ein, normalerweise unter Verwendung von Ferritperlen mit Drahtlöchern in der Mitte.

• Kupferfüllung: Eine Vergrößerung der Erdungsfläche kann auch Signalstörungen reduzieren. (Totes Kupfer muss beim Kupferfüllen entfernt werden)

• Routing-Länge: Je kürzer die Routing-Länge, desto besser, wodurch Störungen reduziert werden. Allerdings muss nicht jede Streckenführung kurz sein. Beispielsweise erfordert das DDR-Routing gleiche Längen für Takt-, Adress- und Datenleitungen, sodass Sie viele absichtlich verlängerte Serpentinenspuren sehen werden.

Routing für Sonderkomponenten

• Hochfrequenzkomponenten: Halten Sie die Verbindungen zwischen Hochfrequenzkomponenten so kurz wie möglich, um verteilte Parameter und gegenseitige elektrische Störungen zu reduzieren. Empfindliche und störanfällige Bauteile sollten nicht zu nahe beieinander platziert werden.
• Komponenten mit hohen Spannungsunterschieden: Erhöhen Sie den Abstand zwischen Komponenten mit hohen Spannungsunterschieden und ihren Anschlüssen, um versehentliche Kurzschlüsse und Komponentenschäden zu vermeiden. Um Kriechströme zu verhindern, sollte der Abstand zwischen Kupferleiterbahnen mit einer Spannungsdifferenz von 2000 V größer als 2 mm sein.
• Schwere Bauteile: Schwere Bauteile sollten mit Konsolen befestigt werden.
• Erwärmung und thermisch empfindliche Komponenten: Wärmeerzeugende Komponenten sollten von thermisch empfindlichen Komponenten ferngehalten werden und wärmeerzeugende Komponenten sollten gleichmäßig verteilt werden.

Wichtige Parameter für das PCB-Routing-Design

• Breite der Kupferleiterbahn (Spur): 0.3 mm für einseitige Platinen, 0.2 mm für doppelseitige Platinen;
• Mindestabstand zwischen Kupferleiterbahnen: 0.3 mm für einseitige Platinen, 0.2 mm für doppelseitige Platinen;
• Mindestabstand von Kupferleiterbahnen zum Rand der Leiterplatte: 1 mm, Mindestabstand von Bauteilen zum Rand der Leiterplatte: 5 mm, Mindestabstand von Lötpads zum Rand der Leiterplatte: 4 mm;
• Der Lötpad-Durchmesser für die Montage von Bauteilen mit allgemeinen Durchgangslöchern beträgt das Doppelte des Innendurchmessers des Lötpads.
• Elektrolytkondensatoren sollten nicht in der Nähe von wärmeerzeugenden Komponenten wie Hochleistungswiderständen, Transformatoren, Hochleistungstransistoren, Spannungsreglern mit drei Anschlüssen und Kühlkörpern platziert werden. Der Abstand zwischen Elektrolytkondensatoren und diesen Bauteilen sollte mehr als 10 mm betragen.
• Schraubenlöcher dürfen keine Kupferspuren (außer Erdung) oder Komponenten innerhalb eines Außenradius von 5 mm aufweisen.
• Um bei großflächigen Leiterplattendesigns (über 500 m²) ein Verbiegen der Leiterplatte beim Reflow-Löten zu verhindern, sollte in der Mitte der Leiterplatte ein 5 mm bis 10 mm breiter Spalt gelassen werden, ohne dass Bauteile zum Platzieren von Druckstangen angebracht werden, um ein Verbiegen der Leiterplatte zu verhindern.
• Verwenden Sie einen hohlen Pfeil, um die Richtung des Reflow-Lötens für jede Leiterplatte anzuzeigen.
• Beim Routing sollte die Richtung des DIP-Gehäuse-IC senkrecht zur Richtung des Reflow-Lötens und nicht parallel verlaufen, um Zinnbrücken zu vermeiden.
• Wenn sich die Verlegerichtung von vertikal auf horizontal ändert, sollte sie in einem Winkel von 45° erfolgen.
• Die Breite der Stromleitung sollte nicht weniger als 18 mm betragen; die Breite der Signalleitung sollte nicht weniger als 12 mil betragen; Die Breite der CPU-Eingangs- und -Ausgangsleitungen sollte nicht weniger als 10 mil (oder 8 mil) betragen. und der Abstand zwischen den Linien sollte nicht weniger als 10 mil betragen.
• Die Dichte der Platinenführung sollte angemessen sein. Wenn der Dichteunterschied zu groß ist, sollte er mit Kupferfolie mit einer Maschenweite von mehr als 8 mil (oder 0.2 mm) gefüllt werden.
• In Bereichen innerhalb von 1 mm vom Rand der Leiterplatte, die zum Verlegen vorgesehen sind, und innerhalb von 1 mm um Montagelöcher herum ist das Verlegen verboten.
• Warnmarkierungen sollten auf der Siebdruckschicht in der Nähe von Komponenten wie Sicherungen, Sicherungswiderständen, 220-V-AC-Filterkondensatoren, Transformatoren usw. gedruckt werden.
• Der Abstand zwischen den stromführenden und neutralen Leitungen des 220-V-Wechselstromnetzteils sollte nicht weniger als 3 mm betragen. Der Abstand zwischen allen Drähten im 220-V-Stromkreis und Niederspannungskomponenten, Pads und Leiterbahnen sollte nicht weniger als 6 mm betragen und eine Hochspannungsmarkierung sollte auf ihnen aufgedruckt sein. Niederspannung und Hochspannung sollten durch dicke Drahtnetze getrennt werden, um das Wartungspersonal zu warnen, vorsichtig damit umzugehen.

Dies ist ein umfassender Leitfaden zum Thema Leiterplattenverdrahtung, zusammengestellt von Highleap Electronic. Wir hoffen, er ist hilfreich für Sie! Kontaktieren Sie uns, um mehr über Leiterplattenfertigungsprozesse zu erfahren.