Ces derniers temps, la tendance à la miniaturisation et à l'intelligence croissante des produits électroniques s'est accrue. Les concepteurs ont donc recours à des circuits imprimés plus petits pour répondre à ces exigences de conception, grâce à la technologie d'interconnexion haute densité (HDI). PCB HDI utilisent des techniques telles que les vias borgnes, les vias enterrés, les micro vias, les vias dans les pads et les traces très fines pour accueillir plus de composants dans un encombrement plus petit tout en maintenant la qualité et les performances.
La conception de circuits imprimés HDI est un processus crucial qui requiert expertise, expérience et une utilisation optimale des technologies. Afin de vous aider à comprendre l'agencement HDI et à réussir votre conception de circuits imprimés HDI, nous partageons dans ce blog quelques considérations et suggestions clés à garder à l'esprit lors du processus de conception, dans l'espoir de vous inspirer pour créer des conceptions HDI innovantes.
Qu'est-ce que la disposition HDI ?
La conception de circuits imprimés HDI est une approche spécialisée qui optimise le placement des composants sur un circuit imprimé afin de maximiser l'utilisation de l'espace et de minimiser les interférences de signaux. Elle est particulièrement utile pour la conception d'appareils électroniques compacts et performants tels que les smartphones, les tablettes et les objets connectés.
Il existe différents types de configurations HDI, notamment la construction séquentielle, les vias empilés et les microvias. Dans la construction séquentielle, les couches du circuit imprimé sont construites séquentiellement pour obtenir la densité souhaitée. Les vias empilés impliquent le perçage de trous à travers plusieurs couches de la carte pour créer des interconnexions. Les microvias, quant à eux, sont similaires aux vias empilés, mais leur taille est beaucoup plus petite, ce qui permet une densité de composants encore plus élevée sur le circuit imprimé.
Certaines caractéristiques communes d'une disposition HDI incluent :
Vias plus petits : les cartes HDI utilisent des microvias, perçables mécaniquement ou au laser, ainsi que des vias borgnes/enterrés et décalés pour la transition entre les couches. Ces vias présentent des rapports d'aspect réduits par rapport aux vias traversants classiques, et leur diamètre plus petit limite leur profondeur.
Pistes plus fines : Les cartes d'interconnexion haute densité (HDI) nécessitent des pistes plus étroites pour établir des connexions aux vias sur plusieurs couches et aux vias internes. Des pistes plus fines permettent également une densité de pistes plus élevée, un aspect clé de la conception HDI.
Nombre de couches plus élevé : Alors que les cartes non HDI peuvent avoir un nombre de couches élevé, les cartes HDI ont souvent 20 couches ou plus, en particulier lorsqu'il s'agit de composants à haute densité de broches comme FPGALe nombre accru de couches permet un routage et une interconnectivité plus complexes.
Niveaux de signal faibles : les cartes HDI sont généralement inadaptées aux applications à haute tension ou à courant élevé. En effet, la proximité de lignes voisines dans les configurations HDI peut entraîner des décharges électrostatiques (DES), et les courants élevés peuvent entraîner une élévation excessive de la température des conducteurs. Par conséquent, les configurations HDI sont principalement utilisées pour les appareils électroniques à basse tension et à faible courant.
Considérations clés pour la conception de circuits imprimés HDI
Les considérations de conception pour les circuits imprimés d'interconnexion haute densité nécessitent souvent des processus de production uniques distincts de ceux utilisés pour autres types de PCBVoici quelques-unes des principales considérations impliquées dans la production de PCB HDI :
- Empilement de couches
Les circuits imprimés HDI comportent généralement plusieurs couches avec un routage et des interconnexions haute densité. L'empilement des couches est un élément crucial, car il influence les performances globales et la fabricabilité du circuit imprimé. Les facteurs à prendre en compte incluent le nombre de couches, leur épaisseur, le type de matériaux utilisés et la disposition des plans d'alimentation et de masse. Une conception appropriée de l'empilement des couches est essentielle pour garantir l'intégrité du signal, le contrôle de l'impédance et la gestion thermique.
- Largeur et espacement des traces
Les circuits imprimés HDI nécessitent un espacement serré entre les pistes et les pastilles pour permettre un routage haute densité. La largeur et l'espacement des pistes doivent être soigneusement choisis pour répondre aux exigences de conception, telles que le contrôle de l'impédance, la diaphonie et la capacité de transport de courant. Des largeurs et des espacements de pistes plus faibles peuvent être nécessaires pour obtenir une densité de circuit plus élevée, mais ils peuvent également augmenter le risque de problèmes d'intégrité du signal, de défauts de fabrication et de bruit électrique.
- Via la conception
Les circuits imprimés HDI reposent largement sur les vias pour l'interconnexion entre les différentes couches. Une conception adéquate des vias est essentielle pour obtenir un routage haute densité et une transmission fiable du signal. Il existe plusieurs types de vias. Vias PCV, y compris les vias traversants, les vias borgnes et les vias enterrés, chacun présentant ses avantages et ses limites. L'emplacement, la taille et l'espacement des vias doivent être soigneusement étudiés pour garantir des performances électriques, une gestion thermique et une fabricabilité optimales.
- Placement des composants
Le placement des composants sur un circuit imprimé HDI est essentiel pour obtenir une densité de circuit élevée et un routage optimisé du signal. Une attention particulière doit être portée au placement des composants, notamment des composants passifs, des circuits intégrés, des connecteurs et autres composants, afin de minimiser les retards de signal, l'encombrement du routage et les problèmes thermiques. La disposition stratégique des composants sur un circuit imprimé peut grandement influencer les performances et la fiabilité globales de la carte.
- L'intégrité du signal
Les circuits imprimés HDI fonctionnent souvent à des vitesses élevées, et l'intégrité du signal est cruciale pour garantir des performances fiables. Des facteurs tels que l'adaptation d'impédance, les réflexions du signal, la diaphonie et les interférences électromagnétiques (EMI) doivent être soigneusement pris en compte lors de la phase de conception. Des outils de simulation et d'analyse avancés permettent de valider l'intégrité du signal et d'optimiser la conception du circuit imprimé pour la signalisation à haut débit.
- Structures HDI
Les circuits imprimés HDI sont disponibles avec différentes configurations, notamment les circuits imprimés 1-n-1 et 2-n-2. Un circuit imprimé 1-n-1 est la forme la plus basique de circuit imprimé d'interconnexion haute densité, composé d'un seul empilement de couches interconnectées. Il implique une lamination séquentielle des deux côtés du cœur. À l'inverse, un circuit imprimé 2-n-2 comporte deux couches HDI, ce qui permet d'obtenir des microvias décalés ou empilés sur différentes couches. Les conceptions complexes intègrent souvent des structures de microvias empilés remplies de cuivre, et le nombre de couches (XnX) peut atteindre des niveaux élevés, bien que des considérations de complexité et de coût puissent limiter l'accumulation.
7 conseils pour réussir la conception de votre circuit imprimé HDI
- Adopter une stratégie DFM
Pour garantir un processus de fabrication transparent et rentable pour les circuits imprimés à interconnexion haute densité (HDI), nous recommandons d'intégrer un Conception pour la fabrication (DFM) stratégie. Cette approche vise à développer un produit pouvant être fabriqué rapidement et efficacement, tout en étant pratique et réalisable.
- Tenir compte des capacités de fabrication
Lors de la conception d'un circuit imprimé HDI, il est essentiel de prendre en compte les capacités du fabricant choisi. Concevoir une carte qui dépasse ses capacités peut s'avérer futile. Pour garantir le succès, créez une carte HDI qui exploite les avantages de la technologie HDI tout en étant compatible avec le fabricant choisi.
- Choisissez le bon type de Via
Le type de via choisi peut avoir un impact significatif sur les coûts et les délais de production. Les micro-vias, tels que les versions via-in-pad et near-pad, peuvent réduire les délais et les coûts de production en limitant le nombre de couches et de matériaux. Lors du choix d'un type de via, tenez compte du coût pour vous et votre fabricant de PCB HDI, tout en vous assurant qu'il répond aux performances électriques requises pour le PCB HDI.
- Tenir compte de la disponibilité et de la taille des composants
Le nombre et la taille des composants utilisés dans la conception d'un circuit imprimé HDI jouent également un rôle crucial. Gardez à l'esprit que l'objectif principal des circuits imprimés HDI est de minimiser les coûts et l'encombrement. Choisissez des composants légers, économiques et minimalistes qui répondent aux exigences de conception. Le placement des composants influence la largeur des pistes, la taille des trous et les dimensions globales de la carte. Assurez-vous donc qualité et fiabilité tout en optimisant l'espace.
- Évitez de surcharger les composants
Bien qu'une conception compacte puisse inciter à placer les composants trop près les uns des autres, il est important d'éviter le surpeuplement. Les appareils à forte puissance peuvent provoquer des interférences électromagnétiques (IEM) et affecter l'intégrité du signal. De plus, les inductances et les capacités à proximité des pastilles peuvent impacter la puissance du signal et la vitesse de communication. Assurez-vous que les composants sont disposés de manière à répartir les vias de manière symétrique afin de réduire les contraintes et d'éviter les distorsions. Pensez à la facilité de maintenance et de reprise lors des étapes d'installation.
- Choisissez une conception d'empilement efficace
La conception de l'empilement du circuit imprimé peut également avoir un impact sur les défis de fabrication. Le nombre de couches et les types de matériaux peuvent influencer la fréquence de stratification et le temps de perçage. Choisissez une conception d'empilement à la fois efficace et rentable, en tenant compte des capacités de fabrication du fabricant de circuits imprimés choisi.
- Travaillez avec un expert en conception de circuits imprimés
Si vous concevez un circuit imprimé HDI, il est important de collaborer avec un expert en conception de circuits imprimés. Un expert peut vous aider à planifier votre configuration, à sélectionner les matériaux appropriés et à garantir l'optimisation de votre conception pour les performances et la fabricabilité. Pour choisir un expert en conception de circuits imprimés, privilégiez une personne expérimentée en configuration HDI et ayant fait ses preuves.
Conclusion
En conclusion, la conception de circuits imprimés HDI est un processus crucial qui nécessite une prise en compte rigoureuse de divers facteurs. En suivant les directives de conception de circuits imprimés HDI et en tenant compte des facteurs clés mentionnés dans cet article, les concepteurs peuvent créer des conceptions HDI innovantes et fiables, permettant ainsi la réalisation de produits innovants et à la pointe de la technologie. Technologie MOKO, fabricant leader de circuits imprimés en Chine, conçoit des circuits imprimés depuis près de 20 ans. Nous possédons l'expertise et les outils nécessaires pour concevoir des circuits imprimés HDI performants. Notre équipe d'experts a servi des clients issus de secteurs variés, allant du médical à l'électronique grand public, en passant par l'automobile et l'IoT. Contactez-nous pour obtenir des services de conception de circuits imprimés HDI fiables.
