Best practice per il layout HDI: suggerimenti chiave per la progettazione di circuiti stampati HDI

Introduzione ai tabelloni HDI

Le schede HDI (High Density Interconnect) sono schede circuitali con una densità di circuiti relativamente elevata che utilizzano la tecnologia micro blind e interrata. Le schede HDI hanno strati di circuiti interni ed esterni e, utilizzando processi di foratura e metallizzazione, si ottengono connessioni tra diversi strati di circuiti.

Schede HDI generalmente sono realizzati con il metodo della laminazione e più sono gli strati più alto è il livello tecnico della tavola. Le schede HDI ordinarie sono fondamentalmente laminati a strato singolo, mentre le schede HDI avanzate utilizzano tecnologie come la laminazione a doppio strato o multistrato, nonché tecnologie PCB avanzate come vie impilate, riempimento elettrolitico e perforazione diretta al laser.

Quando la densità di un PCB supera gli otto strati, produrlo utilizzando HDI può essere più conveniente rispetto ai tradizionali processi di pressatura complessi. Le schede HDI facilitano l'uso di tecnologie di assemblaggio avanzate, offrendo prestazioni elettriche e precisione del segnale più elevate rispetto ai PCB tradizionali. Inoltre, le schede HDI offrono miglioramenti migliori in aree quali le interferenze in radiofrequenza, le interferenze elettromagnetiche, le scariche elettrostatiche e la conduzione del calore.

Poiché i prodotti elettronici continuano a spostarsi verso l'alta densità e l'alta precisione, il termine "alto" non si riferisce solo al miglioramento delle prestazioni della macchina ma anche alla riduzione delle dimensioni della macchina. Interconnessione ad alta densità (HDI) consente di progettare prodotti finali più compatti, soddisfacendo al tempo stesso standard più elevati di prestazioni ed efficienza elettroniche. Molti prodotti elettronici popolari oggi, come smartphone, fotocamere digitali, laptop ed elettronica automobilistica, utilizzano schede HDI. Con il continuo aggiornamento dei prodotti elettronici e la domanda del mercato, si prevede che lo sviluppo delle schede HDI sarà rapido.

HDI Board Factory discute le regole comuni di routing PCB

• Aree di instradamento del segnale digitale, analogico e DAA predefinite sul PCB.
• Separare il più possibile i componenti digitali e analogici e le tracce corrispondenti e posizionarli nelle rispettive aree di instradamento.
• Mantenere le tracce del segnale digitale ad alta velocità quanto più corte possibile.
• Mantenere le tracce sensibili del segnale analogico quanto più corte possibile.
• Distribuire correttamente alimentazione e terra.
• Mantieni DGND, AGND e terreno reale separati.
• Utilizzare tracce larghe per linee elettriche e tracce di segnali critici.
• Le linee elettriche e di terra dovrebbero irradiarsi quanto più possibile e le linee di segnale non dovrebbero formare anelli.
• Posizionare i circuiti digitali vicino a bus paralleli/interfacce DTE seriali e i circuiti DAA vicino alle interfacce della linea telefonica.
• Per i dispositivi discreti di piccole dimensioni è necessario un instradamento simmetrico e per i pad SMT con spaziatura ravvicinata i conduttori devono essere collegati dall'esterno del pad e non direttamente al centro.
• Dare priorità alle linee di segnale chiave: alimentazione, piccoli segnali analogici, segnali ad alta velocità, segnali di clock e segnali sincroni, tra gli altri.
• Seguire il principio della priorità della densità di instradamento: iniziare l'instradamento dai dispositivi con le interconnessioni più complesse sulla scheda e dalle aree con il cablaggio più denso.
• Evitare angoli acuti e angoli retti Progettazione PCB per evitare radiazioni inutili e problemi del processo di produzione.
• Non dovrebbero esserci fori passanti SMT cuscinetti per prevenire la perdita di pasta saldante e difetti di saldatura dei componenti. Non è consentito il passaggio di linee di segnale importanti tra le gambe dei pin.

Instradamento del circuito ad alta frequenza PCB

• Scegli saggiamente il numero di strati PCB. L'utilizzo di strati di potenza intermedi (strato Vcc) e strati di terra (strato Gnd) può schermare e ridurre efficacemente l'induttanza e la capacità parassite, accorciare le lunghezze di instradamento e ridurre l'interferenza del segnale.

• Metodo di instradamento: deve essere ad angoli di 45°, non di 90°.

• Direzione di instradamento tra strati: dovrebbero essere perpendicolari tra loro. Se lo strato superiore è orizzontale, lo strato inferiore dovrebbe essere verticale per ridurre l'interferenza del segnale.

• Messa a terra: mettere a terra segnali importanti per migliorare significativamente la loro capacità anti-interferenza e mettere a terra più segnali interferenti per impedire loro di interferire con altri segnali.

• Condensatori di disaccoppiamento: aggiungere condensatori di disaccoppiamento ai terminali di alimentazione dei circuiti integrati.

• Induttanza ad alta frequenza: quando sono presenti terreni comuni come la terra digitale e la terra analogica, aggiungere tra loro dispositivi di induttanza ad alta frequenza, solitamente utilizzando perline di ferrite con fori per i cavi al centro.

• Riempimento di rame: l'aumento dell'area di messa a terra può anche ridurre le interferenze del segnale. (Il rame morto deve essere rimosso durante il riempimento del rame)

• Lunghezza di instradamento: minore è la lunghezza di instradamento, meglio è, riducendo le interferenze. Tuttavia, non tutti i percorsi devono essere brevi. Ad esempio, il routing DDR richiede lunghezze uguali per orologio, indirizzo e linee dati, quindi vedrai molte tracce serpentine intenzionalmente allungate.

Routing per componenti speciali

• Componenti ad alta frequenza: mantenere i collegamenti tra i componenti ad alta frequenza più corti possibile per ridurre i parametri distribuiti e le reciproche interferenze elettriche; i componenti sensibili soggetti a interferenze non devono essere posizionati troppo vicini gli uni agli altri.
• Componenti con differenze di tensione elevate: Aumentare la distanza tra i componenti con differenze di tensione elevate e i loro collegamenti per evitare cortocircuiti accidentali e danni ai componenti. Per evitare correnti striscianti, la distanza tra le tracce di rame con una differenza di tensione di 2000 V dovrebbe essere maggiore di 2 mm.
• Componenti pesanti: i componenti pesanti devono essere fissati con staffe.
• Componenti riscaldanti e termicamente sensibili: i componenti che generano calore devono essere tenuti lontani dai componenti termicamente sensibili e i componenti che generano calore devono essere distribuiti uniformemente.

Parametri importanti per la progettazione del routing PCB

• Larghezza della traccia in rame (traccia): 0.3 mm per schede a lato singolo, 0.2 mm per schede a doppia faccia;
• Distanza minima tra le tracce di rame: 0.3 mm per schede monofaccia, 0.2 mm per schede bifacciali;
• Distanza minima dalle tracce di rame al bordo del PCB: 1 mm, distanza minima dai componenti al bordo del PCB: 5 mm, distanza minima dalle piazzole di saldatura al bordo del PCB: 4 mm;
• Il diametro del pad di saldatura per il montaggio di componenti con fori passanti generali è il doppio del diametro interno del pad di saldatura.
• I condensatori elettrolitici non devono essere posizionati vicino a componenti che generano calore, come resistori ad alta potenza, trasformatori, transistor ad alta potenza, regolatori di tensione a tre terminali e dissipatori di calore. La distanza tra i condensatori elettrolitici e questi componenti deve essere maggiore di 10 mm.
• I fori delle viti non devono avere tracce di rame (ad eccezione della terra) o componenti entro un raggio esterno di 5 mm.
• Nei progetti di PCB di grandi dimensioni (oltre 500 m²), per evitare la flessione del PCB durante la saldatura a rifusione, è necessario lasciare uno spazio largo da 5 mm a 10 mm al centro del PCB senza posizionare componenti per posizionare le barre di pressione per evitare la flessione del PCB.
• Utilizzare una freccia cava per indicare la direzione della saldatura a riflusso per ciascun PCB.
• Durante l'instradamento, la direzione del circuito integrato del pacchetto DIP deve essere perpendicolare alla direzione della saldatura a riflusso, non parallela, per evitare ponti di stagno.
• Quando la direzione di fresatura cambia da verticale a orizzontale, dovrebbe entrare con un angolo di 45°.
• La larghezza della linea elettrica non deve essere inferiore a 18mil; la larghezza della linea del segnale non deve essere inferiore a 12mil; la larghezza delle linee di input e output della CPU non deve essere inferiore a 10mil (o 8mil); e la spaziatura tra le linee non deve essere inferiore a 10mil.
• La densità del percorso della scheda dovrebbe essere appropriata. Quando la differenza di densità è troppo grande, è necessario riempirla con un foglio di rame a rete con una griglia più grande di 8 mil (o 0.2 mm).
• Nelle aree entro 1 mm dal bordo del PCB designate per l'instradamento ed entro 1 mm attorno ai fori di montaggio, l'instradamento è vietato.
• I segnali di avvertenza devono essere stampati sullo strato serigrafato vicino a componenti quali fusibili, resistenze fusibili, condensatori di filtro CA 220 V, trasformatori, ecc.
• La distanza tra le linee attive e neutre dell'alimentazione CA 220 V non deve essere inferiore a 3 mm. La distanza tra qualsiasi filo nel circuito da 220 V e i componenti, i pad e le tracce a bassa tensione non deve essere inferiore a 6 mm e su di essi deve essere stampato un contrassegno di alta tensione. La bassa tensione e l'alta tensione devono essere separate da reti metalliche spesse come avvertimento al personale di manutenzione di maneggiarle con cura.

Quanto sopra è una guida completa alla conoscenza del cablaggio PCB compilata da Highleap Electronic. Spero che tu possa guadagnarci qualcosa! Contattaci per saperne di più Processi di produzione PCB.