Das HDI PCB Layout kann sehr beengt sein, aber die richtigen Designregeln werden Ihnen helfen, erfolgreich zu entwerfen.

Fortschrittlichere PCBS packen mehr Funktionalität in kleinere Spaces und verwenden oft benutzerdefinierte ICs/SoCs, höhere Schichten und kleinere Leiterbahnen. Das korrekte Einrichten des Layouts dieser Designs erfordert einen leistungsstarken Satz regelgesteuerter Designtools, die beim Erstellen einer Leiterplatte Verdrahtung und Layout anhand von Designregeln überprüfen können. Wenn Sie Ihr erstes HDI-Layout verwenden, ist es möglicherweise schwierig zu erkennen, welche Designregeln beim Starten Ihres PCB-Layouts festgelegt werden müssen.

Legen Sie das HDI-Leiterplattenlayout fest

Mit HDI PCBS unterscheiden sich diese Produkte kaum von Standard-PCBs außer der Bauteil- und Verdrahtungsdichte. Ich habe gesehen, wie Designer darauf hingewiesen haben, dass eine HDI-Platine alles mit 10 Millionen oder weniger Löchern, 6 Millionen oder weniger Verdrahtung oder 0.5 mm oder weniger Pin-Abständen ist. Ihr Hersteller wird Ihnen mitteilen, dass HDI PCBS Sacklöcher von ungefähr 8 mil oder weniger verwenden und die kleineren Sacklöcher mit Lasern gebohrt werden.

In gewisser Weise sind beide zutreffend, da es keinen spezifischen Schwellenwert für die Zusammensetzung eines HDI-Leiterplattenlayouts gibt. Jeder kann zustimmen, dass es sich um eine HDI-Platine handelt, sobald das Design Mikrolöcher enthält. Auf der Designseite müssen Sie einige Designregeln festlegen, bevor Sie das Layout berühren können. Sie sollten die Herstellerfähigkeiten sammeln, bevor Sie Konstruktionsregeln festlegen. Sobald Sie dies getan haben, müssen Sie Designregeln und einige Layoutfunktionen einrichten

Kabelbreite und Durchgangslochmaße. Die Breite einer Leiterbahn mit ihrer Impedanz und Linienbreite bestimmt, wenn Sie das HDI-System betreten. Sobald die Verdrahtungsbreite klein genug wird, werden die Durchgangslöcher so klein, dass sie als Mikrolöcher hergestellt werden müssen.

Ebenenübergänge. Die Durchgangslöcher müssen entsprechend dem Aspektverhältnis, das auch von der erforderlichen Schichtdicke abhängt, sorgfältig entworfen werden. Layertransformationen sollten frühzeitig definiert werden, damit sie beim Routing schnell platziert werden können.

Spielraum. Leiterbahnen müssen voneinander und von anderen Objekten (Pads, Baugruppen, Ebenen usw.) getrennt werden, die nicht Teil des Netzwerks sind. Das Ziel ist hier, die Einhaltung der HDI-DFM-Regeln sicherzustellen und übermäßiges Übersprechen zu verhindern.

Andere Verdrahtungsbeschränkungen wie die Anpassung der Kabellänge, die maximale Kabellänge und die zulässige Impedanzabweichung während der Verdrahtung sind ebenfalls wichtig, gelten jedoch außerhalb der HDI-Platine. Die beiden wichtigsten Punkte sind hier die Durchgangslochgröße und die Linienbreite. Abstände können auf verschiedene Weise (zB Simulation) oder nach Standard-Faustregeln bestimmt werden. Seien Sie bei letzterem vorsichtig, da dies zu Situationen mit zu viel innerem Übersprechen oder zu geringer Verdrahtungsdichte führen kann.

Laminierung und Perforation

Der HDI-Stack kann von einigen bis zu Dutzenden von Schichten reichen, um die gewünschte Routing-Dichte zu erreichen. Boards mit Fine-Pitch-BGA mit hoher Pinzahl können Hunderte von Verbindungen pro Quadrant haben, daher müssen Perforationen eingerichtet werden, wenn Schichtstapel für HDI-Leiterplattenlayouts erstellt werden.

Wenn Sie sich den Layer-Stack-Manager in PCB-Design-Software ansehen, können Sie bestimmte Layer-Transformationen möglicherweise nicht explizit als Mikrolöcher definieren. Es spielt keine Rolle; Sie können weiterhin die Layerübergänge festlegen und dann die Größenbeschränkungen für Durchgangslöcher in den Designregeln festlegen.

Diese Möglichkeit, einen Mikrokanal als Mikroloch zu bezeichnen, ist sehr nützlich, sobald Sie die Setup-Regeln festgelegt und die Vorlage erstellt haben. Um Designregeln für die Verdrahtung von Durchgangslöchern festzulegen, können Sie Designregeln definieren, die nur auf Mikrolöcher angewendet werden. Auf diese Weise können Sie spezifische Spielgrenzen nach Pad-Größe und Lochdurchmesser festlegen.

Bevor Sie mit dem Festlegen von Designregeln beginnen, sollten Sie sich mit dem Hersteller über die Funktionalität beraten. Anschließend müssen Sie die Verdrahtungsbreite in der Entwurfsregel festlegen, um sicherzustellen, dass die Verdrahtungsimpedanz auf den gewünschten Wert geregelt wird. In anderen Fällen ist keine Impedanzkontrolle erforderlich, und Sie möchten möglicherweise dennoch die Verdrahtungsbreite auf der HDI-Platine begrenzen, um eine höhere Verdrahtungsdichte zu gewährleisten.

Breite der Lauflinie

Sie können die gewünschte Verdrahtungsbreite auf verschiedene Weise bestimmen. Zum impedanzgesteuerten Routing benötigen Sie zunächst eines der folgenden Tools:

Berechnen Sie die erforderliche Spurgröße mit Stift und Papier (auf die harte Tour)

Online-Rechner (schneller Weg)

In Ihre Design- und Layouttools integrierte Feldlöser (der genaueste Ansatz)

Die Nachteile von Leitungsrechnern für die Berechnung der Verdrahtungsimpedanz und die gleiche Idee gilt für die Anpassung der Verdrahtungsgrößen für HDI-Leiterplattenlayouts.

Um die Linienbreite einzustellen, können Sie sie im Design-Rule-Editor wie bei der Durchgangslochgröße als Einschränkung definieren. Wenn Sie sich keine Sorgen um die Impedanzkontrolle machen, können Sie eine beliebige Breite einstellen. Andernfalls müssen Sie den Impedanzverlauf der Leiterplattenkaschierung ermitteln und diese spezifische Breite als Entwurfsregel eingeben.

Ein sorgfältiges Auswuchten ist erforderlich, da die Drahtbreite für die Größe des Pads nicht zu groß sein sollte. Wenn die Breite der Impedanzsteuerleitung zu groß ist, sollte die Laminatdicke verringert werden, da dies eine Verringerung der Leitungsbreite erzwingt, oder die Pad-Größe kann erhöht werden. Solange die Größe der Plattform die im IPC-Standard aufgeführten Werte überschreitet, ist dies unter Zuverlässigkeitsgesichtspunkten in Ordnung.

Spiel

Nachdem Sie die beiden oben aufgeführten kritischen Aufgaben abgeschlossen haben, müssen Sie die entsprechende Trace-Lücke bestimmen. Leider sollte der Abstand zwischen den Leiterbahnen nicht standardmäßig den Faustregeln von 3W oder 3H entsprechen, da diese Regeln fälschlicherweise auf fortschrittliche Boards mit Hochgeschwindigkeitssignalen angewendet werden. Stattdessen ist es eine gute Idee, Übersprechen bei der vorgeschlagenen Linienbreite zu simulieren und zu prüfen, ob übermäßiges Übersprechen erzeugt wird.