Βέλτιστες πρακτικές διάταξης HDI: Βασικές συμβουλές σχεδιασμού για πλακέτες κυκλωμάτων HDI

Εισαγωγή στους πίνακες HDI

Οι πλακέτες HDI (High Density Interconnect) είναι πλακέτες κυκλωμάτων με σχετικά υψηλή πυκνότητα κυκλώματος που χρησιμοποιούν τεχνολογία micro blind και buried vias. Οι πλακέτες HDI έχουν εσωτερικά και εξωτερικά στρώματα κυκλωμάτων και χρησιμοποιώντας διαδικασίες διάτρησης και μεταλλοποίησης, επιτυγχάνονται συνδέσεις μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων κυκλωμάτων.

Πίνακες HDI γενικά κατασκευάζονται με τη μέθοδο της πλαστικοποίησης και όσο περισσότερα στρώματα υπάρχουν, τόσο υψηλότερο είναι το τεχνικό επίπεδο της σανίδας. Οι συνηθισμένες πλακέτες HDI είναι βασικά ελάσματα μονής στρώσης, ενώ οι προηγμένες πλακέτες HDI χρησιμοποιούν τεχνολογίες όπως πλαστικοποίηση διπλής στρώσης ή πολλαπλών στρωμάτων, καθώς και προηγμένες τεχνολογίες PCB όπως stacked vias, ηλεκτρολυμένη πλήρωση και απευθείας διάτρηση με λέιζερ.

Όταν η πυκνότητα ενός PCB υπερβαίνει τα οκτώ στρώματα, η κατασκευή του με χρήση HDI μπορεί να είναι πιο οικονομική από τις παραδοσιακές πολύπλοκες διαδικασίες συμπίεσης. Οι πλακέτες HDI διευκολύνουν τη χρήση προηγμένων τεχνολογιών συναρμολόγησης, προσφέροντας υψηλότερη ηλεκτρική απόδοση και ακρίβεια σήματος από τα παραδοσιακά PCB. Επιπλέον, οι πλακέτες HDI παρέχουν καλύτερη βελτίωση σε τομείς όπως παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων, ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, ηλεκτροστατική εκφόρτιση και αγωγιμότητα θερμότητας.

Καθώς τα ηλεκτρονικά προϊόντα συνεχίζουν να κινούνται προς την υψηλή πυκνότητα και την υψηλή ακρίβεια, ο όρος «υψηλό» δεν αναφέρεται μόνο στη βελτίωση της απόδοσης του μηχανήματος αλλά και στη μείωση του μεγέθους του μηχανήματος. Διασύνδεση υψηλής πυκνότητας Η τεχνολογία (HDI) επιτρέπει στον σχεδιασμό των τελικών προϊόντων να είναι πιο συμπαγής, ενώ πληρούν υψηλότερα πρότυπα ηλεκτρονικής απόδοσης και αποδοτικότητας. Πολλά δημοφιλή ηλεκτρονικά προϊόντα σήμερα, όπως smartphone, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, φορητοί υπολογιστές και ηλεκτρονικά είδη αυτοκινήτου, χρησιμοποιούν πλακέτες HDI. Με τη συνεχή αναβάθμιση των ηλεκτρονικών προϊόντων και τη ζήτηση της αγοράς, η ανάπτυξη των πλακών HDI αναμένεται να είναι ραγδαία.

Το εργοστάσιο πλακέτας HDI συζητά τους κοινούς κανόνες δρομολόγησης PCB

• Προκαθορίστε τις περιοχές δρομολόγησης σημάτων ψηφιακού, αναλογικού και DAA στο PCB.
• Διαχωρίστε όσο το δυνατόν περισσότερο τα ψηφιακά και αναλογικά στοιχεία και τα αντίστοιχα ίχνη τους και τοποθετήστε τα στις αντίστοιχες περιοχές δρομολόγησης τους.
• Διατηρήστε τα ίχνη ψηφιακού σήματος υψηλής ταχύτητας όσο το δυνατόν πιο σύντομα.
• Διατηρήστε τα ευαίσθητα ίχνη αναλογικού σήματος όσο το δυνατόν πιο σύντομα.
• Κατανείμετε σωστά την ισχύ και τη γείωση.
• Διατηρήστε τα DGND, AGND και το πραγματικό έδαφος ξεχωριστά.
• Χρησιμοποιήστε μεγάλα ίχνη για καλώδια ρεύματος και κρίσιμα ίχνη σημάτων.
• Οι γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας και οι γραμμές εδάφους πρέπει να ακτινοβολούν όσο το δυνατόν περισσότερο και οι γραμμές σήματος δεν πρέπει να σχηματίζουν βρόχους.
• Τοποθετήστε ψηφιακά κυκλώματα κοντά σε παράλληλους διαύλους/σειριακές διεπαφές DTE και κυκλώματα DAA κοντά σε διεπαφές τηλεφωνικών γραμμών.
• Για μικρές διακριτές συσκευές, απαιτείται συμμετρική δρομολόγηση και για επιθέματα SMT με κοντινή απόσταση, τα καλώδια πρέπει να συνδέονται από το εξωτερικό του μαξιλαριού και όχι απευθείας στη μέση.
• Δώστε προτεραιότητα στις βασικές γραμμές σήματος: ισχύς, μικρά αναλογικά σήματα, σήματα υψηλής ταχύτητας, σήματα ρολογιού και σύγχρονα σήματα, μεταξύ άλλων.
• Ακολουθήστε την αρχή της προτεραιότητας πυκνότητας δρομολόγησης: Ξεκινήστε τη δρομολόγηση από τις συσκευές με τις πιο σύνθετες διασυνδέσεις στην πλακέτα και από τις περιοχές με την πυκνότερη καλωδίωση.
• Αποφύγετε τις έντονες γωνίες και τις ορθές γωνίες μέσα Σχεδιασμός PCB για την αποφυγή περιττής ακτινοβολίας και ζητημάτων διαδικασίας παραγωγής.
• Δεν πρέπει να υπάρχουν διαμπερείς οπές SMT τακάκια για την αποφυγή απώλειας πάστας συγκόλλησης και ελαττωμάτων συγκόλλησης εξαρτημάτων. Σημαντικές γραμμές σήματος δεν επιτρέπεται να περνούν μεταξύ των σκελών της καρφίτσας.

Δρομολόγηση κυκλώματος υψηλών συχνοτήτων PCB

• Επιλέξτε τον αριθμό των στρώσεων PCB με σύνεση. Η χρήση ενδιάμεσων επιπέδων ισχύος (στρώμα Vcc) και στρώσεων εδάφους (επίπεδο Gnd) μπορεί να θωρακίσει και να μειώσει αποτελεσματικά την παρασιτική επαγωγή και χωρητικότητα, να συντομεύσει τα μήκη δρομολόγησης και να μειώσει τις παρεμβολές σήματος.

• Μέθοδος δρομολόγησης: Πρέπει να είναι σε γωνίες 45°, όχι γωνίες 90°.

• Διεύθυνση δρομολόγησης μεταξύ των επιπέδων: Πρέπει να είναι κάθετα μεταξύ τους. Εάν το επάνω στρώμα είναι οριζόντιο, το κάτω στρώμα πρέπει να είναι κατακόρυφο για να μειωθούν οι παρεμβολές σήματος.

• Γείωση: Γειώστε σημαντικά σήματα για να βελτιώσετε σημαντικά την ικανότητά τους κατά των παρεμβολών και γείωση πολλαπλών σημάτων παρεμβολής για να αποτρέψετε την παρεμβολή τους με άλλα σήματα.

• Πυκνωτές αποσύνδεσης: Προσθέστε πυκνωτές αποσύνδεσης στους ακροδέκτες τροφοδοσίας των IC.

• Τσοκ υψηλής συχνότητας: Όταν υπάρχουν κοινά σημεία, όπως η ψηφιακή γείωση και η αναλογική γείωση, προσθέστε συσκευές τσοκ υψηλής συχνότητας μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας συνήθως σφαιρίδια φερρίτη με τρύπες σύρματος στο κέντρο.

• Γέμισμα χαλκού: Η αύξηση της περιοχής γείωσης μπορεί επίσης να μειώσει τις παρεμβολές σήματος. (Ο νεκρός χαλκός πρέπει να αφαιρεθεί κατά την πλήρωση με χαλκό)

• Μήκος δρομολόγησης: Όσο μικρότερο είναι το μήκος δρομολόγησης, τόσο το καλύτερο, γεγονός που μειώνει τις παρεμβολές. Ωστόσο, δεν χρειάζεται όλες οι δρομολογήσεις να είναι σύντομες. Για παράδειγμα, η δρομολόγηση DDR απαιτεί ίσα μήκη για γραμμές ρολογιού, διεύθυνσης και δεδομένων, επομένως θα δείτε πολλά σκόπιμα επιμηκυμένα ερπετικά ίχνη.

Δρομολόγηση για ειδικά εξαρτήματα

• Εξαρτήματα υψηλής συχνότητας: Διατηρήστε τις συνδέσεις μεταξύ εξαρτημάτων υψηλής συχνότητας όσο το δυνατόν πιο σύντομες για να μειώσετε τις κατανεμημένες παραμέτρους και τις αμοιβαίες ηλεκτρικές παρεμβολές. ευαίσθητα εξαρτήματα που είναι επιρρεπή σε παρεμβολές δεν πρέπει να τοποθετούνται πολύ κοντά το ένα στο άλλο.
• Εξαρτήματα με διαφορές υψηλής τάσης: Αυξήστε την απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων με διαφορές υψηλής τάσης και των συνδέσεών τους για να αποφύγετε τυχαία βραχυκυκλώματα και ζημιές στα εξαρτήματα. Για την αποφυγή ερπυστικών ρευμάτων, η απόσταση μεταξύ των χάλκινων ιχνών με διαφορά τάσης 2000V πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 2 mm.
• Βαριά εξαρτήματα: Τα βαριά εξαρτήματα πρέπει να στερεώνονται με βραχίονες.
• Θερμικά και θερμικά ευαίσθητα εξαρτήματα: Τα εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα πρέπει να φυλάσσονται μακριά από θερμικά ευαίσθητα εξαρτήματα και τα εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα πρέπει να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα.

Σημαντικές παράμετροι για το σχεδιασμό δρομολόγησης PCB

• Πλάτος ίχνους χαλκού (Track): 0.3 mm για σανίδες μονής όψης, 0.2 mm για σανίδες διπλής όψης.
• Ελάχιστο κενό μεταξύ χάλκινων ιχνών: 0.3 mm για σανίδες μονής όψης, 0.2 mm για σανίδες διπλής όψης.
• Ελάχιστη απόσταση από τα ίχνη χαλκού μέχρι την άκρη του PCB: 1mm, ελάχιστη απόσταση από τα εξαρτήματα έως την άκρη του PCB: 5mm, ελάχιστη απόσταση από τα μαξιλαράκια συγκόλλησης έως την άκρη του PCB: 4mm.
• Η διάμετρος του μαξιλαριού συγκόλλησης για την τοποθέτηση εξαρτημάτων με γενικές διαμπερείς οπές είναι διπλάσια από την εσωτερική διάμετρο του μαξιλαριού συγκόλλησης.
• Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές δεν πρέπει να τοποθετούνται κοντά σε εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα, όπως αντιστάσεις υψηλής ισχύος, μετασχηματιστές, τρανζίστορ υψηλής ισχύος, ρυθμιστές τάσης τριών ακροδεκτών και ψύκτες θερμότητας. Η απόσταση μεταξύ των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών και αυτών των εξαρτημάτων πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 10 mm.
• Οι οπές για τις βίδες δεν πρέπει να έχουν χάλκινα ίχνη (εκτός από το έδαφος) ή εξαρτήματα εντός 5 mm εξωτερικής ακτίνας.
• Σε σχέδια PCB μεγάλης επιφάνειας (πάνω από 500 m²), για να αποτραπεί η κάμψη των PCB κατά τη συγκόλληση με επαναροή, θα πρέπει να αφήνεται ένα κενό πλάτους 5 mm έως 10 mm στη μέση του PCB χωρίς να τοποθετούνται εξαρτήματα για την τοποθέτηση ράβδων πίεσης για να αποτραπεί η κάμψη του PCB.
• Χρησιμοποιήστε ένα κοίλο βέλος για να υποδείξετε την κατεύθυνση της επαναροής συγκόλλησης για κάθε PCB.
• Κατά τη δρομολόγηση, η κατεύθυνση του IC της συσκευασίας DIP πρέπει να είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της συγκόλλησης με επαναροή, όχι παράλληλη, για να αποφευχθεί η γεφύρωση από κασσίτερο.
• Όταν η κατεύθυνση δρομολόγησης αλλάζει από κάθετη σε οριζόντια, θα πρέπει να εισέρχεται σε γωνία 45°.
• Το πλάτος της γραμμής ισχύος δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 18 mil. το πλάτος της γραμμής σήματος δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 12 mil. το πλάτος των γραμμών εισόδου και εξόδου της CPU δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 10 mil (ή 8 mil). και η απόσταση μεταξύ των γραμμών δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 10 χιλιοστά.
• Η πυκνότητα της δρομολόγησης της σανίδας πρέπει να είναι κατάλληλη. Όταν η διαφορά πυκνότητας είναι πολύ μεγάλη, θα πρέπει να γεμιστεί με φύλλο χαλκού πλέγματος με πλέγμα μεγαλύτερο από 8 mil (ή 0.2 mm).
• Σε περιοχές εντός 1 mm από το άκρο του PCB που προορίζεται για δρομολόγηση και εντός 1 mm γύρω από τις οπές στερέωσης, η δρομολόγηση απαγορεύεται.
• Τα προειδοποιητικά σημάδια θα πρέπει να εκτυπώνονται στο στρώμα μεταξοτυπίας κοντά σε εξαρτήματα όπως ασφάλειες, αντιστάσεις ασφαλειών, πυκνωτές φίλτρου AC 220V, μετασχηματιστές κ.λπ.
• Η απόσταση μεταξύ της ενεργού και της ουδέτερης γραμμής του τροφοδοτικού AC 220V δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 3 mm. Η απόσταση μεταξύ οποιουδήποτε καλωδίου στο κύκλωμα 220V και των εξαρτημάτων, τα μαξιλαράκια και τα ίχνη χαμηλής τάσης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 6 mm και θα πρέπει να τυπώνεται πάνω τους ένα σημάδι υψηλής τάσης. Η χαμηλή και η υψηλή τάση θα πρέπει να διαχωρίζονται με χοντρά συρμάτινα δίχτυα ως προειδοποίηση προς το προσωπικό συντήρησης να τις χειρίζεται με προσοχή.

Το παραπάνω είναι ένας ολοκληρωμένος οδηγός για τις γνώσεις καλωδίωσης PCB που συντάχθηκε από την Highleap Electronic. Ελπίζω να κερδίσετε κάτι από αυτό! Επικοινωνήστε μαζί μας για να μάθετε περισσότερα Διαδικασίες κατασκευής PCB.