Meilleures pratiques de conception HDI : conseils clés pour les circuits imprimés HDI

Introduction aux cartes HDI

Les cartes HDI (High Density Interconnect) sont des cartes de circuits imprimés avec une densité de circuits relativement élevée qui utilisent la technologie des micro-vias aveugles et enterrés. Les cartes HDI comportent des couches de circuits internes et externes, et en utilisant des processus de perçage et de métallisation, des connexions entre différentes couches de circuits sont réalisées.

Les cartes HDI sont généralement fabriquées par stratification, et plus le nombre de couches est élevé, plus leur niveau technique est important. Les cartes HDI classiques sont constituées d'une seule couche, tandis que les cartes HDI avancées utilisent des technologies telles que la stratification double ou multicouche, ainsi que des technologies de pointe comme les vias empilés, le remplissage par électrodéposition et le perçage laser direct.

Lorsque la densité d'un PCB dépasse huit couches, sa fabrication en HDI peut s'avérer plus rentable que les processus de pressage complexes traditionnels. Les cartes HDI facilitent l'utilisation de technologies d'assemblage avancées, offrant des performances électriques et une précision de signal supérieures à celles des PCB traditionnels. De plus, les cartes HDI offrent de meilleures améliorations dans des domaines tels que les interférences radioélectriques, les interférences électromagnétiques, les décharges électrostatiques et la conduction thermique.

Avec l'évolution constante des produits électroniques vers une densité et une précision accrues, le terme « haute » ne se limite plus à l'amélioration des performances, mais englobe également la réduction de la taille des machines. La technologie d'interconnexion haute densité (HDI) permet de concevoir des produits finaux plus compacts tout en répondant à des exigences plus élevées en matière de performances et d'efficacité électroniques. De nombreux produits électroniques populaires actuels, tels que les smartphones, les appareils photo numériques, les ordinateurs portables et l'électronique automobile, utilisent des cartes HDI. Face à l'évolution continue des produits électroniques et à la demande croissante du marché, le développement des cartes HDI devrait être rapide.

HDI Board Factory discute des règles communes de routage des PCB

• Prédéfinissez les zones de routage des signaux numériques, analogiques et DAA sur le PCB.
• Séparez autant que possible les composants numériques et analogiques et leurs traces correspondantes et placez-les dans leurs zones de routage respectives.
• Gardez les traces des signaux numériques à haute vitesse aussi courtes que possible.
• Gardez les traces de signaux analogiques sensibles aussi courtes que possible.
• Distribuez correctement l'alimentation et la terre.
• Gardez DGND, AGND et la terre réelle séparés.
• Utilisez des traces larges pour les lignes électriques et les traces de signaux critiques.
• Les lignes électriques et les lignes de terre doivent rayonner autant que possible et les lignes de signaux ne doivent pas former de boucles.
• Placez les circuits numériques à proximité des bus parallèles/interfaces DTE série et les circuits DAA à proximité des interfaces de lignes téléphoniques.
• Pour les petits appareils discrets, un routage symétrique est requis, et pour les plots CMS avec un espacement rapproché, les fils doivent être connectés depuis l'extérieur du plot et non directement au milieu.
• Donnez la priorité aux lignes de signaux clés : alimentation, petits signaux analogiques, signaux à grande vitesse, signaux d'horloge et signaux synchrones, entre autres.
• Suivez le principe de priorité à la densité de routage : commencez le routage à partir des appareils ayant les interconnexions les plus complexes sur la carte et à partir des zones avec le câblage le plus dense.
• Évitez les angles vifs et les angles droits dans Conception de PCB pour éviter les problèmes inutiles de rayonnement et de processus de fabrication.
• Il ne devrait y avoir aucun trou traversant SMT tampons pour éviter la perte de pâte à souder et les défauts de soudure des composants. Les lignes de signaux importantes ne sont pas autorisées à passer entre les pattes des broches.

Routage de circuits haute fréquence PCB

• Choisissez judicieusement le nombre de couches de PCB. L'utilisation de couches de puissance intermédiaires (couche Vcc) et de couches de masse (couche Gnd) peut protéger et réduire efficacement l'inductance et la capacité parasites, raccourcir les longueurs de routage et réduire les interférences de signal.

• Méthode de routage : doit être à des angles de 45 ° et non à des angles de 90 °.

• Direction de routage inter-couches : doit être perpendiculaire les unes aux autres. Si la couche supérieure est horizontale, la couche inférieure doit être verticale pour réduire les interférences du signal.

• Mise à la terre : mettez à la terre les signaux importants pour améliorer considérablement leur capacité anti-interférence et mettez à la terre plusieurs signaux interférents pour les empêcher d'interférer avec d'autres signaux.

• Condensateurs de découplage : ajoutez des condensateurs de découplage aux bornes d'alimentation des circuits intégrés.

• Self haute fréquence : lorsqu'il existe des masses communes telles qu'une masse numérique et une masse analogique, ajoutez des dispositifs d'inductance haute fréquence entre eux, généralement en utilisant des billes de ferrite avec des trous pour fils au centre.

• Remplissage en cuivre : l'augmentation de la zone de mise à la terre peut également réduire les interférences du signal. (Le cuivre mort doit être retiré lors du remplissage du cuivre)

• Longueur de routage : plus la longueur de routage est courte, mieux c'est, ce qui réduit les interférences. Cependant, tous les routages ne doivent pas nécessairement être courts. Par exemple, le routage DDR nécessite des longueurs égales pour les lignes d'horloge, d'adresse et de données, vous verrez donc de nombreuses traces serpentines intentionnellement allongées.

Routage des composants spéciaux

• Composants haute fréquence : gardez les connexions entre les composants haute fréquence aussi courtes que possible pour réduire les paramètres distribués et les interférences électriques mutuelles ; les composants sensibles sujets aux interférences ne doivent pas être placés trop près les uns des autres.
• Composants présentant des différences de tension élevées : augmentez la distance entre les composants présentant des différences de tension élevées et leurs connexions pour éviter les courts-circuits accidentels et les dommages aux composants. Pour éviter les courants rampants, la distance entre les traces de cuivre avec une différence de tension de 2000 2 V doit être supérieure à XNUMX mm.
• Composants lourds : Les composants lourds doivent être fixés avec des supports.
• Composants chauffants et thermiquement sensibles : les composants générant de la chaleur doivent être tenus à l'écart des composants thermiquement sensibles et les composants générant de la chaleur doivent être répartis uniformément.

Paramètres importants pour la conception du routage des PCB

• Largeur de la trace de cuivre (piste) : 0.3 mm pour les cartes simple face, 0.2 mm pour les cartes double face ;
• Écart minimum entre les traces de cuivre : 0.3 mm pour les cartes simple face, 0.2 mm pour les cartes double face ;
• Distance minimale des traces de cuivre au bord du PCB : 1 mm, distance minimale des composants au bord du PCB : 5 mm, distance minimale des plots de soudure au bord du PCB : 4 mm ;
• Le diamètre du plot de soudure pour le montage de composants avec des trous traversants généraux est le double du diamètre intérieur du plot de soudure.
• Les condensateurs électrolytiques ne doivent pas être placés à proximité de composants générateurs de chaleur, tels que des résistances haute puissance, des transformateurs, des transistors haute puissance, des régulateurs de tension à trois bornes et des dissipateurs thermiques. La distance entre les condensateurs électrolytiques et ces composants doit être supérieure à 10 mm.
• Les trous de vis ne doivent pas comporter de traces de cuivre (sauf pour la terre) ou de composants dans un rayon extérieur de 5 mm.
• Dans les conceptions de PCB de grande surface (plus de 500 m²), pour éviter la flexion du PCB lors du brasage par refusion, un espace de 5 mm à 10 mm de large doit être laissé au milieu du PCB sans placer de composants pour placer des barres de pression afin d'éviter la flexion du PCB.
• Utilisez une flèche creuse pour indiquer la direction de la soudure par refusion pour chaque PCB.
• Lors du routage, la direction du circuit intégré du boîtier DIP doit être perpendiculaire à la direction du brasage par refusion, et non parallèle, pour éviter les ponts d'étain.
• Lorsque la direction du routage passe de la verticale à l'horizontale, elle doit entrer selon un angle de 45°.
• La largeur de la ligne électrique ne doit pas être inférieure à 18 mil ; la largeur de la ligne de signal ne doit pas être inférieure à 12 mil ; la largeur des lignes d'entrée et de sortie du processeur ne doit pas être inférieure à 10 mil (ou 8 mil) ; et l'espacement entre les lignes ne doit pas être inférieur à 10 mil.
• La densité du routage des cartes doit être appropriée. Lorsque la différence de densité est trop importante, elle doit être remplie d'une feuille de cuivre maillée avec une grille supérieure à 8 mil (ou 0.2 mm).
• Dans les zones situées à moins de 1 mm du bord du PCB désignées pour le routage et à moins de 1 mm autour des trous de montage, le routage est interdit.
• Des marques d'avertissement doivent être imprimées sur la couche de sérigraphie à proximité des composants tels que les fusibles, les résistances de fusible, les condensateurs de filtrage AC 220 V, les transformateurs, etc.
• La distance entre les lignes sous tension et neutre de l'alimentation AC 220 V ne doit pas être inférieure à 3 mm. La distance entre tout fil du circuit 220 V et les composants, plots et traces basse tension ne doit pas être inférieure à 6 mm, et une marque haute tension doit être imprimée dessus. La basse tension et la haute tension doivent être séparées par des grillages épais pour avertir le personnel de maintenance de les manipuler avec précaution.

Ce guide complet sur le câblage des circuits imprimés, rédigé par Highleap Electronic, vous sera utile ! N'hésitez pas à nous contacter pour en savoir plus sur les procédés de fabrication des circuits imprimés.