如何使用HDI技術(shù)將更多的復(fù)雜性增加到更小的引腳上

隨著技術(shù)世界的發(fā)展，為了滿足日益增長(zhǎng)的終端用戶需求，則需將更好的設(shè)備包裝在更小的包裝中。?使用高密度互連（HDI）技術(shù)設(shè)計(jì)的PCB不僅創(chuàng)造了更緊湊的占地面積，而且改進(jìn)了功能。?HDI使用盲孔，埋入式和微通道，墊中的通孔和其他路由選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。?在本文中，您將學(xué)習(xí)HDI設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)知識(shí)以及Altium?Designer如何滿足這些需求。

介紹

對(duì)較小機(jī)械外殼的需求正在持續(xù)增加，導(dǎo)致了電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中更復(fù)雜的生成PCB以便跟上縮小的外形尺寸。?為了達(dá)到所需的尺寸和密度，工程師轉(zhuǎn)向HDI技術(shù)。?然而，使用HDI意味著在使用相同面積或更少的區(qū)域時(shí)處理不同的路由工作流程和更密集的部件。?這里描述的方法概述了可用的選項(xiàng)。

HDI面臨的挑戰(zhàn)

今天的設(shè)計(jì)過(guò)程通常需要工程師盡可能多的包裝盡可能多的空間，基本設(shè)計(jì)工作流程以多種方式阻礙了這一點(diǎn)。?這些關(guān)注中的主要原因是制造成本。?現(xiàn)在，重要的是要指出，HDI設(shè)計(jì)的制造過(guò)程比常規(guī)PCB成本更高。

在使用更高密度的連接和組件的高密度板上，采用簡(jiǎn)單的通孔的過(guò)程根本不起作用，期望設(shè)計(jì)具有更多復(fù)雜性，但工作空間更小的工作似乎有點(diǎn)違反直覺(jué)。

以下是設(shè)計(jì)HDI板時(shí)可能面臨的挑戰(zhàn)的基本列表：

1.有限板工作區(qū)

2.較小的部件和更密集的間距

3.PCB兩側(cè)的組件數(shù)量較多

4.更長(zhǎng)的跟蹤路線產(chǎn)生更長(zhǎng)的信號(hào)飛行時(shí)間

5.完成板子需要更多的跟蹤路線

設(shè)計(jì)工具解決挑戰(zhàn)

HDI設(shè)計(jì)由IPC-2226標(biāo)準(zhǔn)定義，并創(chuàng)建了克服這些設(shè)計(jì)障礙的選項(xiàng)，從而允許您創(chuàng)建更好，更高效的板塊，而且具有較少的空間。 通過(guò)HDI設(shè)計(jì)，您可以增加或減少圖層數(shù)，改善軌跡路線，將通孔置于墊中，改善信號(hào)傳輸，并減少信號(hào)丟失或延遲。

雖然生產(chǎn)這些電路板可能會(huì)更昂貴，但是還有一些設(shè)計(jì)過(guò)程可以幫助減少層數(shù)和電路板尺寸方面的成本。 您可以將更多的組件放置在同一區(qū)域，并具有相同的功能或更好的功能。 較小的板，加上減少的層數(shù)，可以降低有效成本。

更細(xì)膩的線條

更小的板上的更多組件需要使用更細(xì)和更短的線跡。 這不僅允許板上密度增加，線路更短，線寬更細(xì)，可提高高速性能。 總的來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)重量更輕，更輕，更小更好的產(chǎn)品

通過(guò)風(fēng)格

在HDI設(shè)計(jì)的中心是通孔。 以不同的方式使用通孔可以生成路由拓?fù)浜筒季衷O(shè)計(jì)的選項(xiàng)。 盲孔，埋入式和微孔子在布線HDI板時(shí)都具有獨(dú)特而有用的功能，Altium Designer支持所有這些功能。 傳統(tǒng)的通孔貫穿整個(gè)板子，然后用銅電鍍，并用于層之間的連接。 然后，這些通孔連接到不同層上的平面，跡線和多邊形。

采取這個(gè)簡(jiǎn)單的概念，現(xiàn)在創(chuàng)建在特定圖層上啟動(dòng)和停止的通孔，可以打開(kāi)路由選項(xiàng)。 另一個(gè)不錯(cuò)的選擇是，如果您在頂層和底層有足夠的空間，但希望將板塊整合到更少的層，則可能會(huì)使用不同的通道樣式，讓我們來(lái)看看一些這樣的例子。首先，Altium Designer允許您管理層堆棧管理器中的鉆?。ㄒ?jiàn)圖1），為不同的通道類型分配起始和停止層。 在頂層或底層開(kāi)始通孔，并在內(nèi)部平面或信號(hào)層上結(jié)束通孔的是盲孔。 使用通孔從一個(gè)內(nèi)部層直接連接到另一個(gè)內(nèi)層是一個(gè)埋地通孔。 也可以對(duì)隔離層進(jìn)行嚴(yán)格的路由選擇，只能通過(guò)埋孔進(jìn)行訪問(wèn)。

圖1 在層堆棧管理器中找到鉆對(duì)對(duì)話框

微孔

微孔不僅尺寸不同，而且與通孔相比，制造工藝也有所不同。?根據(jù)IPC-2226的定義，微孔是直徑為≤15mm或略小于6密爾的通孔，由于較小的尺寸，IPC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊盤(pán)尺寸必須至少是通孔直徑的兩倍，并且激光鉆孔以保持連接完整性。?盲孔和埋入式的微孔也被允許。微孔也是單層通孔。?微孔可以通過(guò)堆疊或交錯(cuò)來(lái)連接多個(gè)層。?所有的孔都被激光鉆孔，然后堵塞，使得焊料在制造過(guò)程中不會(huì)滲透到孔中。

以下是使用不同通道樣式的示例。?圖2中的通孔對(duì)話框顯示了一個(gè)6層板設(shè)計(jì)，圖3中完成的板的橫截面如圖3所示和顯示幾個(gè)通過(guò)樣式與其相關(guān)維度。

圖2 通過(guò)屬性對(duì)話框? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

可以看到一個(gè)6層板

圖4中的例子有4層，傳統(tǒng)的路由方法將使用通孔來(lái)連接頂層和底層，用于路由和連接目的。 這些通孔可以在路上連接到內(nèi)層，使用平面層和多邊形上的熱釋放連接。 然而，為了路由目的，在繼續(xù)路由之前，通道將需要該層上的連接焊盤(pán)。 中間層抵消了頂層和底層沒(méi)有空間的額外路由需求。 盲目或掩埋的通孔可以連接到必要的平面或附加層以獲得更多的路由選項(xiàng)。

您可以看到，通孔過(guò)孔的挑戰(zhàn)是路由占用頂層和底層以及內(nèi)部信號(hào)層的不動(dòng)產(chǎn)。 在任何一個(gè)通道放置，您正在連接到其他層，但由于通過(guò)布局和清除規(guī)則，您丟失了這些層上的路由區(qū)域。

圖4 連接到頂層和底層的通孔和一個(gè)內(nèi)平面層的實(shí)例 ? ? ? ? ? 圖5 通孔式風(fēng)格

現(xiàn)在，如果我們選擇使用微孔從頂層連接到平面層，我們打開(kāi)下面的空間，如果我們需要，我們可以使用下面的空間進(jìn)行路由。這是微孔可以幫助的一個(gè)小例子，更不用說(shuō)微孔實(shí)際連接到的層的空間開(kāi)放了。

在圖6中，使用盲通道來(lái)進(jìn)行從頂層到內(nèi)平面層的連接。?如果內(nèi)部信號(hào)層僅用于路由，為什么不需要遍歷層。?理論上，我們可以將所有的連接推到內(nèi)部信號(hào)層，并在此層進(jìn)行所有路由，留下頂層和底層進(jìn)行組件放置，如圖7所示。您可以在平面層上停止盲孔，而不用增加信號(hào)層的狀態(tài)。

圖6 微通孔路由風(fēng)格-更好的工作空間管理 ? ? ? ? ? ? 圖7 內(nèi)部路由-簡(jiǎn)單版本

(注意：堆疊的微孔正在使用中)

焊盤(pán)中的通孔

增加布線選項(xiàng)的另一種方法是將通孔放置在焊盤(pán)中，只要保持連接完整性，就可以將通孔直接放在焊盤(pán)中，并將連接放置到其他層，而不要在頂部或底部層上部署組件。

圖8中的示例示出了沒(méi)有孔的頂層襯墊和放置在焊盤(pán)中的通孔。 這變得更加有利，因?yàn)槟梢允褂眠@些屬性設(shè)計(jì)PCB占位面積，并且組件已經(jīng)具有連接到焊盤(pán)的通孔直接連接到其他層。

圖8 焊盤(pán)中的通孔

制造工藝

請(qǐng)務(wù)必考慮您的板子確認(rèn)其HDI的制造方法。 有一些板子將會(huì)有使用和不使用的過(guò)程，并且了解這些方法是很好的。 此外，您可能需要包含文檔說(shuō)明，以幫助在一些不直接的領(lǐng)域提供理解。 這是一個(gè)很好的檢查，以確保一致性，并知道您的設(shè)計(jì)能夠得到您的板子方面的支持。

結(jié)論

生成HDI板可能相當(dāng)簡(jiǎn)單，而且是設(shè)計(jì)下一代技術(shù)和板設(shè)計(jì)流程的強(qiáng)大方法。 這是Altium Designer中如何使用和支持該過(guò)程的高級(jí)解釋。 您可以看到，這個(gè)過(guò)程不僅是可行的，而且可能有利于使您的下一個(gè)設(shè)計(jì)更具競(jìng)爭(zhēng)力和用戶友好。 配置和使用正確，HDI板可以讓您的公司具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。