Aanbevolen werkwijzen voor HDI-lay-outs: belangrijke ontwerptips voor HDI-printplaten

Inleiding tot HDI-borden

HDI-kaarten (High Density Interconnect) zijn printplaten met een relatief hoge circuitdichtheid die gebruik maken van microblinde en begraven vias-technologie. HDI-platen hebben binnen- en buitenlagen met schakelingen, en door gebruik te maken van boor- en metallisatieprocessen worden verbindingen tussen verschillende schakellagen tot stand gebracht.

HDI-printplaten worden over het algemeen vervaardigd met behulp van de lamineermethode, en hoe meer lagen er zijn, hoe hoger het technische niveau van de printplaat. Gewone HDI-printplaten zijn in principe enkellaags laminaten, terwijl geavanceerde HDI-printplaten gebruikmaken van technologieën zoals dubbel- of meerlaags lamineren, evenals geavanceerde PCB-technologieën zoals gestapelde via's, galvanisch vullen en lasergestuurd boren.

Wanneer de dichtheid van een PCB groter is dan acht lagen, kan de productie ervan met behulp van HDI kosteneffectiever zijn dan traditionele, complexe persprocessen. HDI-platen vergemakkelijken het gebruik van geavanceerde assemblagetechnologieën en bieden hogere elektrische prestaties en signaalnauwkeurigheid dan traditionele PCB's. Bovendien bieden HDI-platen betere verbeteringen op gebieden zoals radiofrequentie-interferentie, elektromagnetische interferentie, elektrostatische ontlading en warmtegeleiding.

Naarmate elektronische producten steeds meer evolueren naar een hogere dichtheid en precisie, verwijst de term 'hoog' niet alleen naar verbeterde machineprestaties, maar ook naar een kleinere machineomvang. High Density Interconnect (HDI)-technologie maakt het mogelijk om eindproducten compacter te ontwerpen, terwijl tegelijkertijd aan hogere eisen op het gebied van elektronische prestaties en efficiëntie wordt voldaan. Veel populaire elektronische producten, zoals smartphones, digitale camera's, laptops en auto-elektronica, maken tegenwoordig gebruik van HDI-kaarten. Met de voortdurende verbetering van elektronische producten en de groeiende marktvraag, wordt verwacht dat de ontwikkeling van HDI-kaarten zich snel zal voortzetten.

HDI Board Factory bespreekt algemene PCB-routeringsregels

• Definieer vooraf digitale, analoge en DAA-signaalrouteringsgebieden op de PCB.
• Scheid digitale en analoge componenten en hun bijbehorende sporen zoveel mogelijk van elkaar en plaats ze binnen hun respectievelijke routeringsgebieden.
• Houd snelle digitale signaalsporen zo kort mogelijk.
• Houd gevoelige analoge signaalsporen zo kort mogelijk.
• Verdeel de stroom en aarde op de juiste manier.
• Houd DGND, AGND en echte aarde gescheiden.
• Gebruik brede sporen voor elektriciteitsleidingen en kritische signaalsporen.
• Hoogspannings- en aardleidingen moeten zoveel mogelijk stralen, en signaalleidingen mogen geen lussen vormen.
• Plaats digitale circuits in de buurt van parallelle bussen/seriële DTE-interfaces en DAA-circuits in de buurt van telefoonlijninterfaces.
• Voor kleine discrete apparaten is symmetrische routering vereist, en voor SMT-pads met korte afstanden moeten de kabels vanaf de buitenkant van de pad worden aangesloten en niet direct in het midden.
• Geef prioriteit aan de belangrijkste signaallijnen: onder andere stroom, kleine analoge signalen, hogesnelheidssignalen, kloksignalen en synchrone signalen.
• Volg het principe van routeringsdichtheidsprioriteit: begin met routeren vanaf de apparaten met de meest complexe onderlinge verbindingen op het bord en vanaf de gebieden met de dichtste bedrading.
• Vermijd scherpe hoeken en rechte hoeken PCB-ontwerp om onnodige straling en problemen met het productieproces te voorkomen.
• Er mogen geen doorgaande gaten in zitten SMT pads om verlies van soldeerpasta en soldeerfouten van componenten te voorkomen. Belangrijke signaallijnen mogen niet tussen pinpoten lopen.

PCB hoogfrequente circuitroutering

• Kies verstandig het aantal PCB-lagen. Het gebruik van tussenliggende vermogenslagen (Vcc-laag) en aardlagen (Gnd-laag) kan parasitaire inductie en capaciteit afschermen en effectief verminderen, routeringslengtes verkorten en signaalinterferentie verminderen.

• Freesmethode: Moet in een hoek van 45° gebeuren, niet in een hoek van 90°.

• Routeringsrichting tussen de lagen: Moeten loodrecht op elkaar staan. Als de bovenste laag horizontaal is, moet de onderste laag verticaal zijn om signaalinterferentie te verminderen.

• Aarding: aard belangrijke signalen om hun anti-interferentievermogen aanzienlijk te verbeteren, en aard meerdere interfererende signalen om te voorkomen dat ze andere signalen verstoren.

• Ontkoppelcondensatoren: Voeg ontkoppelcondensatoren toe aan de voedingsklemmen van IC's.

• Hoogfrequente smoorspoel: Als er gemeenschappelijke gronden zijn, zoals digitale aarde en analoge aarde, voeg dan hoogfrequente smoorspoelen toe, meestal met behulp van ferrietkralen met draadgaten in het midden.

• Kopervulling: het vergroten van het aardingsgebied kan ook de signaalinterferentie verminderen. (Dood koper moet tijdens het vullen met koper worden verwijderd)

• Routeringslengte: Hoe korter de routeringslengte, hoe beter, waardoor interferentie wordt verminderd. Niet alle routing hoeft echter kort te zijn. DDR-routering vereist bijvoorbeeld gelijke lengtes voor klok-, adres- en datalijnen, dus je zult veel opzettelijk verlengde kronkelige sporen zien.

Routering voor speciale componenten

• Hoogfrequente componenten: Houd de verbindingen tussen hoogfrequente componenten zo kort mogelijk om gedistribueerde parameters en onderlinge elektrische interferentie te verminderen; gevoelige componenten die gevoelig zijn voor interferentie mogen niet te dicht bij elkaar worden geplaatst.
• Componenten met hoge spanningsverschillen: Vergroot de afstand tussen componenten met hoge spanningsverschillen en hun aansluitingen om onbedoelde kortsluiting en schade aan componenten te voorkomen. Om kruipstromen te voorkomen, moet de afstand tussen kopersporen met een spanningsverschil van 2000V groter zijn dan 2 mm.
• Zware componenten: Zware componenten moeten met beugels worden bevestigd.
• Verwarmings- en thermisch gevoelige componenten: Warmtegenererende componenten moeten uit de buurt worden gehouden van thermisch gevoelige componenten en warmtegenererende componenten moeten gelijkmatig worden verdeeld.

Belangrijke parameters voor PCB-routeringsontwerp

• Breedte koperspoor (spoor): 0.3 mm voor enkelzijdige platen, 0.2 mm voor dubbelzijdige platen;
• Minimale opening tussen kopersporen: 0.3 mm voor enkelzijdige platen, 0.2 mm voor dubbelzijdige platen;
• Minimale afstand van kopersporen tot de rand van de printplaat: 1 mm, minimale afstand van componenten tot de rand van de printplaat: 5 mm, minimale afstand van soldeervlakken tot de rand van de printplaat: 4 mm;
• De diameter van het soldeerkussen voor het monteren van componenten met algemene doorvoergaten is tweemaal de binnendiameter van het soldeerkussen.
• Elektrolytische condensatoren mogen niet in de buurt van warmtegenererende componenten worden geplaatst, zoals weerstanden met hoog vermogen, transformatoren, transistors met hoog vermogen, spanningsregelaars met drie aansluitingen en koellichamen. De afstand tussen elektrolytische condensatoren en deze componenten moet groter zijn dan 10 mm.
• Schroefgaten mogen geen kopersporen (behalve aarde) of onderdelen binnen een buitenradius van 5 mm vertonen.
• Bij PCB-ontwerpen met een groot oppervlak (meer dan 500 m²) moet, om het buigen van de PCB tijdens reflow-solderen te voorkomen, een opening van 5 mm tot 10 mm breed in het midden van de PCB worden gelaten, zonder componenten te plaatsen voor het plaatsen van drukbalken om het buigen van de PCB te voorkomen.
• Gebruik een holle pijl om voor elke printplaat de richting van het reflow-solderen aan te geven.
• Bij het routeren moet de richting van het DIP-pakket-IC loodrecht zijn op de richting van het reflow-solderen, en niet parallel, om tinbruggen te voorkomen.
• Wanneer de freesrichting van verticaal naar horizontaal verandert, moet deze onder een hoek van 45° binnenkomen.
• De breedte van de stroomlijn mag niet minder zijn dan 18mil; de breedte van de signaallijn mag niet minder zijn dan 12mil; de breedte van de CPU-invoer- en uitvoerlijnen mag niet minder zijn dan 10 mil (of 8 mil); en de afstand tussen de lijnen mag niet minder zijn dan 10 mil.
• De dichtheid van de boardrouting moet geschikt zijn. Wanneer het dichtheidsverschil te groot is, moet het worden gevuld met gaaskoperfolie met een rooster groter dan 8mil (of 0.2 mm).
• In gebieden binnen 1 mm van de rand van de printplaat die is aangewezen voor routering en binnen 1 mm rond montagegaten is routering verboden.
• Op de zeefdruklaag moeten waarschuwingsmarkeringen worden gedrukt in de buurt van componenten zoals zekeringen, zekeringsweerstanden, AC 220V-filtercondensatoren, transformatoren, enz.
• De afstand tussen de fase- en neutrale lijnen van de AC 220V-voeding mag niet minder zijn dan 3 mm. De afstand tussen een draad in het 220V-circuit en laagspanningscomponenten, pads en sporen mag niet minder zijn dan 6 mm, en er moet een hoogspanningsmarkering op worden gedrukt. Laag- en hoogspanning moeten worden gescheiden door dikke draadnetten als waarschuwing voor onderhoudspersoneel dat ze er voorzichtig mee moeten omgaan.

Bovenstaande is een uitgebreide handleiding over PCB-bedrading, samengesteld door Highleap Electronic. We hopen dat u er iets aan hebt! Neem contact met ons op voor meer informatie over PCB-productieprocessen.