高密度互連 (人類發展指數) PCB 設計指南

Ryan 是 MOKO 的高級電子工程師, 在這個行業有十多年的經驗. 專業從事PCB版圖設計, 電子設計, 和嵌入式設計, 他為不同領域的客戶提供電子設計和開發服務, 來自物聯網, 引領, 消費電子產品, 醫療等.
內容
HDI PCB 設計指南

近來, 電子產品的小型化和智能化趨勢不斷增強. 這導致設計人員使用更小的 PCB 板來滿足這些設計要求, 通過使用高密度互連成為可能 (人類發展指數) PCB技術. 柔性印刷電路板 採用盲孔等技術, 埋孔, 微觀方式, 焊盤中的過孔, 和非常細的走線以在更小的佔地面積內容納更多組件,同時保持質量和性能.

HDI PCB設計是一個需要專業知識的關鍵過程, 經驗, 以及技術的正確使用. 為了幫助您了解 HDI 佈局並促進成功的 HDI PCB 設計, 我們將在此博客的設計過程中分享一些需要牢記的關鍵考慮因素和建議, 希望能啟發您創造創新的 HDI 設計.

什麼是HDI佈局?

hdi印刷電路板佈局

HDI PCB 設計是一種專門的方法,可以優化印刷電路板上的元件佈局 (印刷電路板) 最大限度地利用空間並最大限度地減少信號干擾. 它特別有利於設計緊湊和高性能的電子設備,如智能手機, 平板電腦, 和可穿戴設備.

有多種類型的 HDI 佈局, 包括順序構建, 堆疊過孔, 和微孔. 在順序構建中, PCB 的層按順序構建以達到所需的密度. 堆疊通孔涉及在電路板的多層上鑽孔以創建互連. 另一方面, 微孔類似於堆疊孔, 但它們的尺寸要小得多, 允許 PCB 上的元件密度更高.

HDI 佈局的一些常見功能包括:

較小的過孔: HDI板採用微孔, 可以用機械或激光鑽孔, 連同盲孔/埋孔和交錯孔,用於層間轉換. 與傳統的通孔過孔相比,這些過孔具有更小的縱橫比, 它們較小的直徑限制了它們的深度.

更細的痕跡: 高密度互連 (人類發展指數) 電路板需要更窄的走線來建立與多層上的過孔和焊盤內過孔的連接. 更細的走線還可以實現更高的走線密度, 這是 HDI 設計的一個關鍵方面.

更高的層數: 雖然非 HDI 板可以具有高層數, HDI板常有 20 或更多層, 特別是在處理高引腳密度組件時 FPGA. 增加的層數允許更複雜的路由和互連.

較低的信號電平: HDI 板通常不適用於涉及高電壓或大電流的應用. 這是因為 HDI 佈局中相鄰線路的靠近會導致 ESD (靜電放電) 問題, 大電流會導致導體溫度過高. 因此, HDI佈局主要用於低電壓和低電流電子設備.

HDI PCB 設計的關鍵考慮因素

HDI PCB 設計注意事項

高密度互連 PCB 的設計考慮因素通常需要不同於用於 其他印刷電路板類型. 以下是 HDI PCB 生產中涉及的一些關鍵考慮因素:

  • 層堆疊

HDI PCB 通常具有多層,具有高密度佈線和互連. 疊層是一個關鍵的考慮因素,因為它會影響 PCB 的整體性能和可製造性. 層堆疊中要考慮的因素包括層數, 每層厚度, 使用的材料類型, 以及電源和地平面的佈置. 正確的層堆疊設計對於確保信號完整性至關重要, 受控阻抗, 和熱管理.

  • 跡線寬度和間距

HDI PCB 需要走線和焊盤之間的緊密間距以適應高密度佈線. 必須仔細選擇走線寬度和間距以滿足設計要求, 如受控阻抗, 相聲, 和載流能力. 可能需要更小的走線寬度和間距來實現更高的電路密度, 但它們也會增加信號完整性問題的風險, 製造缺陷, 和電噪聲.

  • 過孔設計

HDI PCB 嚴重依賴過孔來實現不同層之間的互連. 正確的過孔設計是實現高密度佈線和可靠信號傳輸的關鍵. 有幾種類型 PCV通孔, 包括通孔, 盲孔, 和埋孔, 每個都有其優點和局限性. 那個地點, 尺寸, 必須仔細考慮過孔和間距,以確保適當的電氣性能, 熱管理, 和可製造性.

  • 元件放置

在 HDI PCB 上放置組件對於實現高電路密度和優化信號路由至關重要. 必須仔細考慮組件的放置, 包括無源元件, 集成電路, 連接器, 和其他組件, 最小化信號延遲, 路由擁塞, 和散熱問題. PCB 上元器件的戰略佈局可以極大地影響電路板的整體性能和可靠性.

  • 信號完整性

HDI PCB 通常以高速運行, 信號完整性對於確保可靠的性能至關重要. 阻抗匹配等因素, 信號反射, 相聲, 和電磁干擾 (電磁干擾) 必須在設計階段仔細考慮. 高級仿真和分析工具可用於驗證信號完整性並優化高速信號的 PCB 設計.

  • 人類發展指數結構

HDI PCB 有多種佈局選項, 包括 1-n-1 PCB 和 2-n-2 PCB. 1-n-1印刷電路板是高密度互連PCB的最基本形式, 由一疊相互連接的層組成. 它涉及在芯的兩側順序層壓. 相反, 2-n-2 PCB 有兩個 HDI 層, 可實現跨不同層的交錯或堆疊微孔. 複雜的設計通常包含填充銅的堆疊式微孔結構, 和層數 (X-n-X) 可以達到很高的水平, 儘管複雜性和成本方面的考慮可能會限制積累.

7 使您的 HDI PCB 設計成功的技巧

  1. 採用 DFM 策略

確保高密度互連的無縫且具有成本效益的製造過程 (人類發展指數) 印刷電路板, 我們建議集成一個 製造設計 (DFM) 戰略. 這種方法側重於開發可以快速高效地製造的產品, 同時也切實可行.

  1. 考慮製造能力

設計 HDI PCB 時, 考慮所選 PCB 製造商的能力至關重要. 設計超出其能力的電路板可能會導致無用的設計. 確保成功, 創建一個 HDI 板,利用 HDI 技術的優勢,同時由您選擇的製造商製造.

  1. 選擇正確的過孔類型

您選擇的過孔類型會顯著影響生產成本和時間. 微路徑, 例如 via-in-pad 和 near-pad 版本, 可以通過限制層數和材料來減少生產時間和成本. 選擇過孔類型時, 考慮您和您的 HDI PCB 製造商的成本, 同時還要確保滿足HDI PCB所需的電氣性能.

  1. 考慮組件的可用性和大小

HDI PCB設計中使用的元件數量和尺寸也起著至關重要的作用. 請記住,HDI PCB 的主要目標是盡量減少費用和表面空間. 選擇輕量化, 具有成本效益, 和滿足設計要求的最少組件. 組件的放置會影響走線寬度, 孔的大小, 和整體電路板尺寸, 因此在優化空間的同時確保質量和可靠性.

  1. 避免過度擁擠的組件

雖然緊湊的設計可能會誘使您將組件彼此放置得太近, 避免過度擁擠很重要. 大功率設備會導致電磁干擾 (電磁干擾), 影響信號完整性. 此外, 焊盤附近的電感和電容會影響信號強度和通信速度. 確保組件放置成對稱分佈過孔,以減少應力並避免變形. 考慮在安裝階段易於維護和返工.

  1. 選擇高效的疊層設計

PCB 的疊層設計也會影響製造挑戰. 堆疊中的層數和材料類型會影響層壓頻率和鑽孔時間. 選擇高效且具有成本效益的疊層設計, 考慮到您選擇的 PCB 製造商的製造能力.

  1. 與 PCB 設計專家合作

如果您正在設計 HDI PCB, 與 PCB 設計專家合作很重要. 設計專家可以幫助您規劃佈局, 選擇合適的材料, 並確保您的設計針對性能和可製造性進行了優化. 選擇PCB設計專家時, 尋找有 HDI 佈局經驗並有成功記錄的人.

結論

綜上所述, HDI PCB設計是一個關鍵過程,需要仔細考慮各種因素. 通過遵循 HDI PCB 設計指南並考慮本博客中提到的關鍵因素, 設計師可以創建創新且可靠的 HDI 設計,並實現創新和尖端的產品. MOKO技術, 中國領先的PCB製造商, 從事PCB設計近 20 年. 我們擁有完成強大的 HDI PCB 設計所需的所有專業知識和工具, 我們的專家團隊服務過來自醫療等各個行業的客戶, 和消費電子產品, 汽車, 和物聯網. 聯繫我們 獲得可靠的 HDI PCB 設計服務.

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