Лучшие практики компоновки HDI: основные советы по проектированию печатных плат HDI

Введение в советы HDI

Платы HDI (High Density Interconnect) — это печатные платы с относительно высокой плотностью соединений, в которых используются технологии микрозаглушек и скрытых переходных отверстий. Платы HDI имеют внутренние и внешние слои схем, а с помощью процессов сверления и металлизации достигаются соединения между различными слоями схем.

Платы HDI обычно изготавливаются методом ламинирования, и чем больше слоев, тем выше технический уровень платы. Обычные платы HDI представляют собой, по сути, однослойные ламинаты, в то время как в усовершенствованных платах HDI используются такие технологии, как двухслойное или многослойное ламинирование, а также передовые технологии печатных плат, такие как многослойные переходные отверстия, гальваническое заполнение и лазерное прямое сверление.

Когда плотность печатной платы превышает восемь слоев, ее производство с использованием HDI может быть более рентабельным, чем традиционные сложные процессы прессования. Платы HDI облегчают использование передовых технологий сборки, обеспечивая более высокие электрические характеристики и точность сигнала, чем традиционные печатные платы. Кроме того, платы HDI обеспечивают лучшие улучшения в таких областях, как радиочастотные помехи, электромагнитные помехи, электростатические разряды и теплопроводность.

Поскольку электронные изделия все больше ориентируются на высокую плотность и высокую точность, термин «высокая» относится не только к улучшению характеристик оборудования, но и к уменьшению его размеров. Технология межсоединений высокой плотности (HDI) позволяет создавать более компактные конечные изделия, одновременно отвечающие более высоким стандартам производительности и эффективности электроники. Многие популярные сегодня электронные изделия, такие как смартфоны, цифровые камеры, ноутбуки и автомобильная электроника, используют платы HDI. В связи с постоянным обновлением электронных изделий и ростом рыночного спроса ожидается быстрое развитие плат HDI.

HDI Board Factory обсуждает общие правила маршрутизации печатных плат

• Предварительно определите области маршрутизации цифровых, аналоговых сигналов и сигналов DAA на печатной плате.
• Насколько это возможно, разделите цифровые и аналоговые компоненты и соответствующие им трассы и разместите их в соответствующих областях маршрутизации.
• Следы высокоскоростных цифровых сигналов должны быть как можно короче.
• Следы чувствительных аналоговых сигналов должны быть как можно короче.
• Правильно распределите питание и заземление.
• Держите DGND, AGND и реальную землю отдельно.
• Используйте широкие трассы для линий электропередачи и трасс критических сигналов.
• Линии электропередачи и линии заземления должны излучать как можно больше, а сигнальные линии не должны образовывать петель.
• Размещайте цифровые схемы рядом с параллельными шинами/последовательными интерфейсами DTE, а схемы DAA — рядом с интерфейсами телефонных линий.
• Для небольших дискретных устройств требуется симметричная разводка, а для площадок SMT с малым расстоянием между ними выводы следует подключать с внешней стороны площадки, а не прямо посередине.
• Отдавайте приоритет ключевым сигнальным линиям: питанию, малым аналоговым сигналам, высокоскоростным сигналам, тактовым сигналам и синхронным сигналам и другим.
• Следуйте принципу приоритета плотности разводки: начинайте трассировку с устройств с наиболее сложными соединениями на плате и с участков с наибольшей плотностью разводки.
• Избегайте острых и прямых углов в Дизайн печатной платы для предотвращения ненужного излучения и проблем с производственным процессом.
• Никаких сквозных отверстий быть не должно. SMT контактные площадки для предотвращения потери паяльной пасты и дефектов пайки компонентов. Важные сигнальные линии не должны проходить между опорами штифтов.

Трассировка высокочастотных цепей печатной платы

• Выбирайте количество слоев печатной платы с умом. Использование промежуточных слоев питания (слой Vcc) и слоев земли (слой Gnd) может экранировать и эффективно уменьшать паразитную индуктивность и емкость, сокращать длину маршрутизации и уменьшать помехи сигнала.

• Метод трассировки: Должен быть под углом 45°, а не под углом 90°.

• Направление межслойной трассировки: Должно быть перпендикулярно друг другу. Если верхний слой горизонтальный, нижний слой должен быть вертикальным, чтобы уменьшить помехи сигнала.

• Заземление: заземлите важные сигналы, чтобы значительно улучшить их помехоустойчивость, а также заземлите несколько мешающих сигналов, чтобы они не мешали другим сигналам.

• Развязывающие конденсаторы: добавьте развязывающие конденсаторы к клеммам питания микросхем.

• Высокочастотный дроссель: если есть общие заземления, такие как цифровая и аналоговая земля, добавьте между ними высокочастотные дроссели, обычно с использованием ферритовых шариков с отверстиями для проводов в центре.

• Медное заполнение: Увеличение площади заземления также может уменьшить помехи сигнала. (Мертвая медь должна быть удалена во время заполнения медью)

• Длина маршрутизации: чем короче длина маршрутизации, тем лучше, что снижает помехи. Однако не все маршруты должны быть короткими. Например, маршрутизация DDR требует одинаковой длины линий тактовой частоты, адреса и данных, поэтому вы увидите множество намеренно удлиненных извилистых дорожек.

Маршрутизация специальных компонентов

• Высокочастотные компоненты: соединения между высокочастотными компонентами должны быть как можно более короткими, чтобы уменьшить распределенные параметры и взаимные электрические помехи; чувствительные компоненты, подверженные помехам, не следует размещать слишком близко друг к другу.
• Компоненты с большой разницей напряжений: увеличьте расстояние между компонентами с большой разницей напряжений и их соединениями, чтобы избежать случайного короткого замыкания и повреждения компонентов. Для предотвращения ползучих токов расстояние между медными дорожками с разницей напряжений 2000В должно быть больше 2мм.
• Тяжелые компоненты: Тяжелые компоненты следует фиксировать с помощью кронштейнов.
• Нагревающиеся и термочувствительные компоненты. Тепловыделяющие компоненты следует располагать вдали от термочувствительных компонентов, а тепловыделяющие компоненты следует распределять равномерно.

Важные параметры для проектирования трассировки печатной платы

• Ширина медной дорожки (дорожки): 0.3 мм для односторонних плат, 0.2 мм для двусторонних плат;
• Минимальный зазор между медными дорожками: 0.3 мм для односторонних плат, 0.2 мм для двухсторонних плат;
• Минимальное расстояние от медных дорожек до края платы: 1 мм, минимальное расстояние от компонентов до края платы: 5 мм, минимальное расстояние от площадок припоя до края платы: 4 мм;
• Диаметр площадки припоя для монтажа компонентов с обычными сквозными отверстиями в два раза превышает внутренний диаметр площадки припоя.
• Электролитические конденсаторы не следует размещать рядом с тепловыделяющими компонентами, такими как мощные резисторы, трансформаторы, мощные транзисторы, трехполюсные регуляторы напряжения и радиаторы. Расстояние между электролитическими конденсаторами и этими компонентами должно быть больше 10 мм.
• Отверстия для винтов не должны иметь медных следов (кроме заземления) или компонентов с внешним радиусом в пределах 5 мм.
• В конструкциях печатных плат большой площади (более 500 м²), чтобы предотвратить изгиб печатной платы во время пайки оплавлением, в середине печатной платы следует оставить зазор шириной от 5 до 10 мм без размещения компонентов для размещения прижимных планок для предотвращения изгиба печатной платы.
• Используйте полую стрелку, чтобы указать направление пайки оплавлением для каждой платы.
• При прокладке направление микросхемы DIP-корпуса должно быть перпендикулярно направлению пайки оплавлением, а не параллельно, чтобы избежать образования оловянных перемычек.
• Когда направление трассировки меняется с вертикального на горизонтальное, оно должно входить под углом 45°.
• Ширина линии электропередачи не должна быть менее 18 мил; ширина сигнальной линии не должна быть менее 12 мил; ширина входных и выходных линий ЦП не должна быть менее 10 мил (или 8 мил); Расстояние между линиями не должно быть менее 10 мил.
• Плотность разводки плат должна быть соответствующей. Если разница в плотности слишком велика, ее следует заполнить сетчатой ​​медной фольгой с сеткой размером более 8 мил (или 0.2 мм).
• На участках в пределах 1 мм от края печатной платы, предназначенных для трассировки, и в пределах 1 мм вокруг монтажных отверстий трассировка запрещена.
• Предупреждающие знаки должны быть напечатаны на слое шелкографии рядом с такими компонентами, как предохранители, плавкие резисторы, конденсаторы фильтров переменного тока 220 В, трансформаторы и т. д.
• Расстояние между фазной и нейтральной линиями источника питания переменного тока 220 В не должно быть менее 3 мм. Расстояние между любым проводом в цепи 220 В и низковольтными компонентами, контактами и дорожками должно быть не менее 6 мм, на них должна быть нанесена маркировка высоковольтного напряжения. Низкое и высокое напряжение должны быть разделены толстыми проволочными сетками в качестве предупреждения обслуживающему персоналу о необходимости обращаться с ними осторожно.

Выше представлено исчерпывающее руководство по электромонтажу печатных плат, составленное компанией Highleap Electronic. Надеемся, оно окажется для вас полезным! Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о процессах производства печатных плат.