Najlepsze praktyki projektowania układów HDI: kluczowe wskazówki projektowe dla płytek obwodów HDI

Wprowadzenie do płyt HDI

Płytki HDI (High Density Interconnect) to płytki obwodów o stosunkowo dużej gęstości obwodów, które wykorzystują technologię mikroślepych i zakopanych przelotek. Płytki HDI mają wewnętrzne i zewnętrzne warstwy obwodów, a dzięki procesom wiercenia i metalizacji uzyskuje się połączenia między różnymi warstwami obwodów.

Płyty HDI są zazwyczaj produkowane metodą laminowania, a im więcej warstw, tym wyższy poziom techniczny płyty. Zwykłe płyty HDI są zasadniczo laminatami jednowarstwowymi, podczas gdy zaawansowane płyty HDI wykorzystują technologie takie jak laminowanie dwuwarstwowe lub wielowarstwowe, a także zaawansowane technologie PCB, takie jak ułożone przelotki, wypełnienie galwaniczne i bezpośrednie wiercenie laserowe.

Gdy gęstość PCB przekracza osiem warstw, produkcja przy użyciu HDI może być bardziej opłacalna niż tradycyjne złożone procesy prasowania. Płyty HDI ułatwiają stosowanie zaawansowanych technologii montażu, oferując wyższą wydajność elektryczną i dokładność sygnału niż tradycyjne PCB. Ponadto płyty HDI zapewniają lepszą poprawę w takich obszarach, jak zakłócenia częstotliwości radiowych, zakłócenia elektromagnetyczne, wyładowania elektrostatyczne i przewodzenie ciepła.

W miarę jak produkty elektroniczne stają się coraz bardziej gęste i precyzyjne, termin „wysoki” odnosi się nie tylko do poprawy wydajności maszyn, ale także do zmniejszania ich rozmiarów. Połączenie o wysokiej gęstości Technologia HDI umożliwia projektowanie bardziej kompaktowych produktów końcowych przy jednoczesnym spełnianiu wyższych standardów wydajności i efektywności elektronicznej. Wiele popularnych obecnie produktów elektronicznych, takich jak smartfony, aparaty cyfrowe, laptopy i elektronika samochodowa, wykorzystuje płytki HDI. Wraz z ciągłym ulepszaniem produktów elektronicznych i popytem rynkowym oczekuje się, że rozwój płytek HDI będzie szybki.

Fabryka płyt HDI omawia typowe zasady trasowania płytek PCB

• Wstępnie zdefiniuj obszary routingu sygnałów cyfrowych, analogowych i DAA na płytce PCB.
• Oddziel w jak największym stopniu podzespoły cyfrowe od analogowych i odpowiadające im ścieżki i umieść je w obrębie odpowiednich obszarów routingu.
• Utrzymuj ścieżki szybkiego sygnału cyfrowego tak krótkie, jak to możliwe.
• Utrzymuj wrażliwe ścieżki sygnału analogowego tak krótkie, jak to możliwe.
• Prawidłowo rozprowadź zasilanie i uziemienie.
• Oddziel DGND, AGND i rzeczywistą masę.
• Użyj szerokich ścieżek dla linii energetycznych i ścieżek sygnałów krytycznych.
• Linie energetyczne i uziemiające powinny emitować jak najwięcej promieniowania, a linie sygnałowe nie powinny tworzyć pętli.
• Umieść obwody cyfrowe w pobliżu magistrali równoległych/interfejsów szeregowych DTE, a obwody DAA w pobliżu interfejsów linii telefonicznych.
• W przypadku małych, dyskretnych urządzeń wymagane jest symetryczne prowadzenie przewodów, a w przypadku padów SMT o małych odstępach wyprowadzenia należy podłączać od zewnątrz padu, a nie bezpośrednio w jego środku.
• Należy nadać priorytet najważniejszym liniom sygnałowym: zasilaniu, małym sygnałom analogowym, sygnałom dużej prędkości, sygnałom zegara i sygnałom synchronicznym.
• Kieruj się zasadą priorytetu gęstości routingu: Rozpocznij routing od urządzeń z najbardziej złożonymi połączeniami na płycie i od obszarów o najgęstszym okablowaniu.
• Unikaj ostrych kątów i kątów prostych Projekt PCB aby zapobiec niepotrzebnemu promieniowaniu i problemom z procesem produkcyjnym.
• Nie powinno być żadnych otworów przelotowych SMT pady zapobiegające utracie pasty lutowniczej i wadom lutowania elementów. Ważne linie sygnałowe nie mogą przechodzić między nóżkami pinów.

Trasowanie obwodów wysokiej częstotliwości PCB

• Wybierz mądrze liczbę warstw PCB. Użycie pośrednich warstw mocy (warstwa Vcc) i warstw uziemienia (warstwa Gnd) może ekranować i skutecznie redukować pasożytniczą indukcyjność i pojemność, skracać długość trasowania i redukować zakłócenia sygnału.

• Metoda prowadzenia: kąty muszą być 45°, a nie 90°.

• Kierunek trasowania międzywarstwowego: Powinny być prostopadłe do siebie. Jeśli górna warstwa jest pozioma, dolna warstwa powinna być pionowa, aby zmniejszyć zakłócenia sygnału.

• Uziemienie: Uziem ważne sygnały, aby znacznie zwiększyć ich zdolność przeciwzakłóceniową, a także uziemij wiele sygnałów zakłócających, aby zapobiec ich zakłócaniu przez inne sygnały.

• Kondensatory odsprzęgające: Dodaj kondensatory odsprzęgające do zacisków zasilania układów scalonych.

• Dławik wysokoczęstotliwościowy: Jeżeli występują wspólne uziemienia, takie jak uziemienie cyfrowe i uziemienie analogowe, należy dodać między nimi dławiki wysokoczęstotliwościowe, zwykle w postaci koralików ferrytowych z otworami na drut w środku.

• Wypełnienie miedzią: Zwiększenie powierzchni uziemienia może również zmniejszyć zakłócenia sygnału. (Podczas wypełniania miedzią należy usunąć martwą miedź)

• Długość routingu: Im krótsza długość routingu, tym lepiej, co zmniejsza zakłócenia. Jednak nie wszystkie routingi muszą być krótkie. Na przykład routing DDR wymaga równych długości dla linii zegara, adresu i danych, więc zobaczysz wiele celowo wydłużonych ścieżek serpentynowych.

Trasowanie dla komponentów specjalnych

• Elementy o wysokiej częstotliwości: Połączenia między elementami o wysokiej częstotliwości powinny być jak najkrótsze, aby ograniczyć rozproszone parametry i wzajemne zakłócenia elektryczne; wrażliwe elementy podatne na zakłócenia nie powinny być umieszczane zbyt blisko siebie.
• Komponenty o dużych różnicach napięcia: Zwiększ odległość między komponentami o dużych różnicach napięcia i ich połączeniami, aby uniknąć przypadkowych zwarć i uszkodzeń komponentów. Aby zapobiec prądom pełzającym, odległość między ścieżkami miedzianymi o różnicy napięcia 2000 V powinna być większa niż 2 mm.
• Ciężkie elementy: Ciężkie elementy należy mocować za pomocą wsporników.
• Elementy grzewcze i wrażliwe na temperaturę: Elementy generujące ciepło należy trzymać z dala od elementów wrażliwych na temperaturę, a elementy generujące ciepło powinny być równomiernie rozłożone.

Ważne parametry dla projektu trasowania PCB

• Szerokość ścieżki miedzianej (Track): 0.3 mm dla płytek jednostronnych, 0.2 mm dla płytek dwustronnych;
• Minimalny odstęp między ścieżkami miedzianymi: 0.3 mm dla płytek jednostronnych, 0.2 mm dla płytek dwustronnych;
• Minimalna odległość ścieżek miedzianych od krawędzi płytki PCB: 1mm, minimalna odległość elementów od krawędzi płytki PCB: 5mm, minimalna odległość pól lutowniczych od krawędzi płytki PCB: 4mm;
• Średnica pola lutowniczego używanego do montażu elementów z otworami przelotowymi jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej pola lutowniczego.
• Kondensatorów elektrolitycznych nie należy umieszczać w pobliżu elementów generujących ciepło, takich jak rezystory dużej mocy, transformatory, tranzystory dużej mocy, regulatory napięcia trójzaciskowe i radiatory. Odległość między kondensatorami elektrolitycznymi a tymi elementami powinna być większa niż 10 mm.
• Otwory na śruby nie powinny mieć ścieżek miedzianych (poza uziemieniem) ani elementów znajdujących się w promieniu 5 mm od otworu.
• W przypadku projektów płytek PCB o dużej powierzchni (ponad 500 m²), aby zapobiec wyginaniu się płytki PCB podczas lutowania rozpływowego, należy pozostawić na środku płytki PCB przerwę o szerokości od 5 mm do 10 mm, nie umieszczając w niej elementów umożliwiających umieszczenie listew dociskowych, co zapobiegnie wyginaniu się płytki PCB.
• Za pomocą pustej strzałki wskaż kierunek lutowania rozpływowego dla każdej płytki PCB.
• Podczas trasowania, układ scalony w obudowie DIP powinien być ułożony prostopadle do kierunku lutowania rozpływowego, a nie równolegle, aby uniknąć tworzenia się mostków cynowych.
• Gdy kierunek prowadzenia ścieżki zmienia się z pionowego na poziomy, należy wprowadzić ją pod kątem 45°.
• Szerokość linii zasilającej nie powinna być mniejsza niż 18 mil; szerokość linii sygnałowej nie powinna być mniejsza niż 12 mil; szerokość linii wejściowych i wyjściowych procesora nie powinna być mniejsza niż 10 mil (lub 8 mil); a odstęp między liniami nie powinien być mniejszy niż 10 mil.
• Gęstość trasowania płytki powinna być odpowiednia. Gdy różnica gęstości jest zbyt duża, należy ją wypełnić siatką z folii miedzianej o siatce większej niż 8 mil (lub 0.2 mm).
• W obszarach oddalonych o 1 mm od krawędzi płytki PCB przeznaczonej do trasowania oraz o 1 mm wokół otworów montażowych, trasowanie jest zabronione.
• Znaki ostrzegawcze należy nadrukować na warstwie sitodruku w pobliżu podzespołów takich, jak bezpieczniki, rezystory bezpiecznikowe, kondensatory filtrujące AC 220 V, transformatory itp.
• Odległość między przewodami pod napięciem i neutralnym zasilacza AC 220 V nie powinna być mniejsza niż 3 mm. Odległość między dowolnym przewodem w obwodzie 220 V a elementami niskonapięciowymi, padami i ścieżkami nie powinna być mniejsza niż 6 mm, a na nich powinien być nadrukowany znak wysokiego napięcia. Przewody niskonapięciowe i wysokonapięciowe powinny być oddzielone grubą siatką drucianą jako ostrzeżenie dla personelu konserwacyjnego, aby obchodził się z nimi ostrożnie.

Powyżej znajduje się kompleksowy przewodnik wiedzy o okablowaniu PCB opracowany przez Highleap Electronic. Mamy nadzieję, że coś z tego wyciągniesz! Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej Procesy produkcji PCB.