Melhores práticas de layout HDI: dicas importantes de design para placas de circuito HDI

Introdução aos Conselhos HDI

Placas HDI (High Density Interconnect) são placas de circuito com densidade de circuito relativamente alta que usam tecnologia de micro-cegas e vias enterradas. As placas HDI possuem camadas internas e externas de circuitos e, usando processos de perfuração e metalização, são obtidas conexões entre diferentes camadas de circuitos.

As placas HDI são geralmente fabricadas utilizando o método de laminação, e quanto mais camadas, maior o nível técnico da placa. As placas HDI comuns são basicamente laminados de camada única, enquanto as placas HDI avançadas utilizam tecnologias como laminação de dupla ou multicamadas, bem como tecnologias avançadas de PCB, como vias empilhadas, preenchimento eletrodepositado e perfuração direta a laser.

Quando a densidade de um PCB excede oito camadas, fabricá-lo usando HDI pode ser mais econômico do que os processos tradicionais de prensagem complexos. As placas HDI facilitam o uso de tecnologias avançadas de montagem, oferecendo maior desempenho elétrico e precisão de sinal do que as PCBs tradicionais. Além disso, as placas HDI proporcionam melhores melhorias em áreas como interferência de radiofrequência, interferência eletromagnética, descarga eletrostática e condução de calor.

À medida que os produtos eletrônicos continuam a evoluir em direção à alta densidade e alta precisão, o termo "alta" não se refere apenas à melhoria do desempenho das máquinas, mas também à redução do seu tamanho. A tecnologia de Interconexão de Alta Densidade (HDI) permite que o design dos produtos finais seja mais compacto, atendendo a padrões mais elevados de desempenho e eficiência eletrônica. Muitos produtos eletrônicos populares atualmente, como smartphones, câmeras digitais, laptops e eletrônicos automotivos, utilizam placas HDI. Com a constante atualização dos produtos eletrônicos e a demanda do mercado, espera-se que o desenvolvimento das placas HDI seja acelerado.

Fábrica de placas HDI discute regras comuns de roteamento de PCB

• Pré-defina áreas de roteamento de sinal digital, analógico e DAA na PCB.
• Separe os componentes digitais e analógicos e seus traços correspondentes tanto quanto possível e coloque-os em suas respectivas áreas de roteamento.
• Mantenha os traços de sinal digital de alta velocidade tão curtos quanto possível.
• Mantenha os traços de sinais analógicos sensíveis tão curtos quanto possível.
• Distribua adequadamente a energia e o aterramento.
• Mantenha DGND, AGND e terreno real separados.
• Use traços largos para linhas de energia e traços de sinais críticos.
• As linhas de energia e as linhas de aterramento devem irradiar o máximo possível e as linhas de sinal não devem formar loops.
• Coloque circuitos digitais próximos a barramentos paralelos/interfaces DTE seriais e circuitos DAA próximos a interfaces de linha telefônica.
• Para pequenos dispositivos discretos, é necessário roteamento simétrico e, para blocos SMT com espaçamento próximo, os condutores devem ser conectados na parte externa do bloco e não diretamente no meio.
• Dê prioridade às principais linhas de sinais: potência, pequenos sinais analógicos, sinais de alta velocidade, sinais de clock e sinais síncronos, entre outros.
• Siga o princípio da prioridade de densidade de roteamento: Comece o roteamento a partir dos dispositivos com as interconexões mais complexas na placa e das áreas com a fiação mais densa.
• Evite ângulos agudos e ângulos retos em Design PCB para evitar radiação desnecessária e problemas no processo de fabricação.
• Não deve haver furos de passagem SMT almofadas para evitar perda de pasta de solda e defeitos de soldagem de componentes. Linhas de sinal importantes não podem passar entre as pernas dos pinos.

Roteamento de circuito de alta frequência PCB

• Escolha o número de camadas de PCB com sabedoria. O uso de camadas de energia intermediárias (camada Vcc) e camadas de aterramento (camada Gnd) pode proteger e reduzir efetivamente a indutância e capacitância parasitas, encurtar os comprimentos de roteamento e reduzir a interferência de sinal.

• Método de roteamento: Deve estar em ângulos de 45°, não em ângulos de 90°.

• Direção de roteamento entre camadas: devem ser perpendiculares entre si. Se a camada superior for horizontal, a camada inferior deverá ser vertical para reduzir a interferência do sinal.

• Aterramento: Aterre sinais importantes para melhorar significativamente sua capacidade anti-interferência e aterre vários sinais interferentes para evitar que interfiram com outros sinais.

• Capacitores de desacoplamento: Adicione capacitores de desacoplamento aos terminais de alimentação dos ICs.

• Indutância de alta frequência: Quando houver aterramentos comuns, como aterramento digital e aterramento analógico, adicione dispositivos de indutância de alta frequência entre eles, geralmente usando esferas de ferrite com orifícios para fios no centro.

• Enchimento de cobre: ​​Aumentar a área de aterramento também pode reduzir a interferência do sinal. (O cobre morto precisa ser removido durante o enchimento de cobre)

• Comprimento do roteamento: Quanto menor o comprimento do roteamento, melhor, o que reduz a interferência. No entanto, nem todo roteamento precisa ser curto. Por exemplo, o roteamento DDR requer comprimentos iguais para linhas de relógio, endereço e dados, portanto você verá muitos traços de serpentina intencionalmente alongados.

Roteamento para Componentes Especiais

• Componentes de alta frequência: Mantenha as conexões entre os componentes de alta frequência o mais curtas possível para reduzir parâmetros distribuídos e interferência elétrica mútua; componentes sensíveis que são propensos a interferências não devem ser colocados muito próximos uns dos outros.
• Componentes com diferenças de alta tensão: Aumente a distância entre os componentes com diferenças de alta tensão e suas conexões para evitar curtos-circuitos acidentais e danos aos componentes. Para evitar correntes crescentes, a distância entre traços de cobre com diferença de tensão de 2000 V deve ser superior a 2 mm.
• Componentes pesados: Componentes pesados ​​devem ser fixados com suportes.
• Componentes termicamente sensíveis e de aquecimento: Os componentes geradores de calor devem ser mantidos afastados dos componentes termicamente sensíveis e os componentes geradores de calor devem ser distribuídos uniformemente.

Parâmetros importantes para projeto de roteamento de PCB

• Largura do traço de cobre (trilha): 0.3 mm para placas de face única, 0.2 mm para placas de dupla face;
• Folga mínima entre traços de cobre: ​​0.3 mm para placas unilaterais, 0.2 mm para placas dupla-face;
• Distância mínima dos traços de cobre até a borda da PCB: 1mm, distância mínima dos componentes até a borda da PCB: 5mm, distância mínima das placas de solda até a borda da PCB: 4mm;
• O diâmetro da placa de solda para montagem de componentes com furos passantes gerais é duas vezes o diâmetro interno da placa de solda.
• Os capacitores eletrolíticos não devem ser colocados perto de componentes geradores de calor, como resistores de alta potência, transformadores, transistores de alta potência, reguladores de tensão de três terminais e dissipadores de calor. A distância entre os capacitores eletrolíticos e estes componentes deve ser superior a 10mm.
• Os furos dos parafusos não devem ter vestígios de cobre (exceto terra) ou componentes dentro de um raio externo de 5 mm.
• Em projetos de PCB de grande área (mais de 500m²), para evitar a flexão da PCB durante a soldagem por refluxo, um espaço de 5 mm a 10 mm de largura deve ser deixado no meio da PCB sem colocar componentes para colocar barras de pressão para evitar a flexão da PCB.
• Use uma seta vazia para indicar a direção da soldagem por refluxo para cada PCB.
• Ao rotear, a direção do IC do pacote DIP deve ser perpendicular à direção da soldagem por refluxo, e não paralela, para evitar pontes de estanho.
• Quando a direção do roteamento muda de vertical para horizontal, ela deve entrar em um ângulo de 45°.
• A largura da linha de energia não deve ser inferior a 18mil; a largura da linha de sinal não deve ser inferior a 12mil; a largura das linhas de entrada e saída da CPU não deve ser inferior a 10mil (ou 8mil); e o espaçamento entre linhas não deve ser inferior a 10mil.
• A densidade do roteamento da placa deve ser apropriada. Quando a diferença de densidade for muito grande, deve-se preencher com folha de malha de cobre com grade maior que 8mil (ou 0.2mm).
• Em áreas dentro de 1 mm da borda da PCB designada para roteamento e dentro de 1 mm ao redor dos furos de montagem, o roteamento é proibido.
• Marcas de advertência devem ser impressas na camada da serigrafia perto de componentes como fusíveis, resistores de fusíveis, capacitores de filtro CA 220V, transformadores, etc.
• A distância entre as linhas vivas e neutras da fonte de alimentação AC 220V não deve ser inferior a 3 mm. A distância entre qualquer fio no circuito de 220 V e componentes, almofadas e traços de baixa tensão não deve ser inferior a 6 mm, e uma marca de alta tensão deve ser impressa neles. A baixa tensão e a alta tensão devem ser separadas por redes de arame grossas como um aviso ao pessoal de manutenção para manuseá-las com cuidado.

O texto acima é um guia completo sobre fiação de placas de circuito impresso (PCBs), compilado pela Highleap Electronic. Esperamos que seja útil! Entre em contato conosco para saber mais sobre os processos de fabricação de PCBs.