L'actualité PCB - Comment concevoir des cartes HDI haute vitesse difficiles

Comment concevoir des cartes HDI haute vitesse difficiles

Avec l'augmentation des exigences de volume pour les produits électroniques, le volume des produits d'appareils mobiles en particulier évolue vers une réduction constante. Par exemple, les produits ultra Book actuellement populaires et même les nouveaux appareils intelligents portables doivent utiliser la hauteur de la carte HDI. La plaque porteuse réalisée par la technologie d'interconnexion par densité réduit encore les dimensions de la conception du terminal.

La carte HDI est une technologie d'interconnexion haute densité, l'une des technologies utilisées par les cartes de circuits imprimés. HDI utilise principalement la technologie de micro - borgne et de trou enterré. Il se caractérise par une distribution plus élevée des circuits électroniques dans la carte de circuit imprimé. Cependant, en raison de l'augmentation importante de la densité des circuits, les cartes de circuits imprimés en HDI ne peuvent pas être utilisées pour le perçage en général. Poration, HDI doit utiliser un processus de forage non mécanique. Il existe de nombreuses méthodes de forage non mécanique. Parmi eux, « laser Poring » est la principale solution porogène pour la technologie d'interconnexion haute densité HDI.

Les circuits imprimés HDI ont une large gamme d'applications. Par exemple, les téléphones portables, les ordinateurs portables ultra - minces, les tablettes, les appareils photo numériques, l'électronique automobile, les appareils photo numériques... Et d'autres produits électroniques utilisent déjà la technologie HDI pour réduire la conception des cartes mères et réduire les gains. Un point important est que non seulement le produit final peut être conçu pour laisser plus d'espace dans l'Organisation pour les batteries ou plus de pièces fonctionnelles supplémentaires, mais le coût du produit peut également être relativement réduit en raison de l'introduction de HDI.

Le HDI a été utilisé à l'origine pour les téléphones mobiles de milieu de gamme et haut de gamme et est maintenant commun à presque tous les appareils mobiles. Les premiers produits qui utilisaient le plus la technologie HDI étaient principalement des téléphones fonctionnels et des smartphones. Ces produits représentent plus de la moitié de la consommation de cartes HDI à haute densité, tandis que le HDI à couche arbitraire (carte d'interconnexion à haute densité à couche arbitraire) est le plus élevé. La plus grande différence entre le processus de fabrication HDI de haut niveau et les cartes HDI ordinaires est que la plupart des HDI sont usinés par pénétration de PCB via un processus de perçage. Pour les plaques entre les couches, toute couche HDI est percée à l'aide d'un perçage "Laser". Ouvrez la conception d'interconnexion de chaque couche.

Par exemple, une méthode de production de HDI à couche arbitraire peut généralement économiser environ 40% du volume du PCB. À l'heure actuelle, n'importe quelle couche HDI est déjà utilisée pour l'iPhone 4 d'Apple ou les smartphones plus récents avec une carte mère intégrée à plus haute densité. Réduisez l'épaisseur de la conception du produit pour que la conception du produit soit mise sur le marché dans un design plus mince et plus léger. Cependant, toute couche HDI est fabriquée à l'aide de trous borgnes laser relativement difficiles à fabriquer et plus coûteux qu'une carte de circuit ordinaire. Actuellement, seuls les appareils mobiles à prix unitaire élevé sont plus utilisés.

Les circuits imprimés HDI sont fabriqués en utilisant la méthode d'empilement (Build - up). Le fossé technique des initiatives de développement humain réside dans le nombre de réalisations. Plus il y a de couches de circuit, plus la difficulté technique est élevée! Pour les plaques HDI universelles, il est essentiellement possible d'utiliser un assemblage jetable. En ce qui concerne les plaques HDI haut de gamme, elles sont fabriquées avec deux ou plusieurs techniques d'empilement afin d'éviter les perforations mécaniques conduisant à des plaques HDI haute densité. Le câblage est endommagé par des trous mal percés et le processus de formation de trous peut utiliser simultanément des techniques de fabrication avancées de circuits imprimés, telles que le perçage laser, le remplissage de trous galvaniques et les trous empilés.

Les composants clés avec un nombre élevé de broches nécessitent l'utilisation de HDI pour la conception du produit, en particulier les composants FPGA avec un nombre élevé de broches sont un gros problème pour le câblage PCB. Un autre exemple est le composant GPU le plus courant actuellement. Le nombre de broches augmente également. La plupart d'entre eux sont passés à des cartes de circuits imprimés HDI. Pour la conception de produits, les plaques HDI sont particulièrement adaptées aux schémas de conception nécessitant des connexions très complexes.

En particulier pour la nouvelle génération de SOC ou de puces intégrées, dont les fonctionnalités hautement intégrées entraînent un nombre croissant de broches IC, ce qui augmente considérablement la difficulté de concevoir des fils de connexion pour PCB, tandis que les solutions de conception de cartes HDI haute densité peuvent utiliser plusieurs couches à l'intérieur de la carte. L'avantage de l'intégration d'interconnexion est que la connexion des broches de puce complexes se fait l'une après l'autre, tandis que la production de trous borgnes laser peut former des trous micro - borgnes sur la plaque qui peuvent être perforés, entrelacés, empilés, mais aussi sur n'importe quelle couche. Pour l'interconnexion, la flexibilité d'agencement des circuits est relativement plus élevée que celle des circuits imprimés traditionnels, offrant également une solution de conception de carte plus facile pour les solutions d'application de puce intégrée avec un nombre élevé de broches.

Les cartes HDI sont également conçues pour être plus complexes que les cartes PCB précédentes. Non seulement les circuits deviennent plus serrés, mais la complexité de conception de l'interconnexion des circuits utilisant différentes couches est également grandement améliorée, les circuits deviennent de plus en plus minces et serrés, mais cela signifie également que la Section de conducteur du circuit devient plus petite, ce qui conduira à une intégrité du signal transmis plus importante, Il est nécessaire que les ingénieurs de conception de PCB passent plus de temps à vérifier et à exclure les fonctions de la carte.

En particulier, face à des cas de conception très complexes, tels que la probabilité assez élevée de modifications de conception des circuits électroniques de la carte au cours du développement, de légères modifications de conception sont nécessaires si le composant central de la carte mère est un FPGA ou un autre composant avec un grand nombre de broches. Cela entraînera des retards dans la conception du calendrier d'amélioration. Comment minimiser les erreurs de déploiement de circuits lors de changements de conception fréquents, il est essentiel d'être équipé d'aides à la conception capables de prendre en charge la conception de circuits HDI de haute complexité, en particulier la logique FPGA. Dans un cadre de conception interopérable pour la conception, la conception matérielle, la logique PCB et Les données de conception associées, Les modifications apportées aux spécifications de conception de tout projet peuvent être reflétées en temps réel dans le système de développement, évitant ainsi les problèmes de conception auxquels la carte de conception et la puce cible ne peuvent pas correspondre.

HDI nécessite des lignes à haute densité et nécessite un laser pour fabriquer des trous. En fait, il n'y a pas de définition claire de la méthode de fabrication HDI à haute densité, mais dans l'ensemble, il existe une grande différence entre HDI et non - HDI. Tout d'abord, un porte - circuit en HDI doit avoir une ouverture inférieure ou égale à 6 mil (1 / 1000 de pouce). Le diamètre de l'anneau de l'anneau d'ouverture doit être de 10 mm, la densité de disposition des contacts de ligne doit être supérieure à 130 points par pouce carré et l'espacement des lignes de signal doit être inférieur ou égal à 3 mm.

Les circuits imprimés HDI présentent de nombreux avantages. HDI a un degré élevé d'intégration de circuit, de sorte que la surface de la plaque peut être considérablement réduite, et plus le nombre de couches est élevé, la surface de la plaque rétractable peut également être augmentée en conséquence. En raison de la petite taille du substrat, la surface d'une carte d'application HDI peut être 2 à 3 fois inférieure à celle d'une conception de carte non HDI, mais elle peut conserver le même circuit complexe et réduire ainsi le poids du matériau de la carte naturelle. Pour la conception de circuits de blocs spécifiques tels que RF et HF, la structure multicouche peut être bien utilisée. Une couche de masse métallique de grande surface est prévue sur les circuits supérieur / inférieur du circuit principal pour limiter les problèmes d'EMI des circuits haute fréquence pouvant être causés par le PCB. L'intérieur de la carte HDI évite le fonctionnement qui affecte d'autres appareils électroniques externes.

La carte HDI est plus légère, la densité de ligne est plus élevée et l'utilisation de l'espace dans le châssis est relativement plus élevée que dans les conceptions de cartes non HDI. En raison de l'utilisation de HDI, le dispositif de fonctionnement à haute fréquence d'origine augmentera la distance de transmission de la ligne de signal. Raccourcissement, favorisant naturellement la qualité de transmission du signal pour les nouveaux SOC ou appareils à haute fréquence. L'efficacité de transmission est améliorée grâce à de meilleures caractéristiques électriques. En outre, si HDI utilise plus de 8 couches, il peut être fondamentalement mieux que les cartes non HDI. Rentable Pour la conception de produits finaux, les solutions de conception de cartes mères HDI peuvent également être utilisées pour améliorer les performances des produits et les performances des données de spécification, rendant les produits plus compétitifs sur le marché.

La conception de carte de circuit imprimé HDI nécessite une vérification plus minutieuse du produit. C'est également parce que la carte de circuit imprimé HDI augmente considérablement la complexité du circuit, ce qui apportera plus de charge de conception au travail de conception de la mise en page originale du PCB. Dans les projets de développement réels, bien que Le logiciel de développement assisté puisse être utilisé pour le déploiement et le positionnement rapides du câblage, en fait, Il est encore nécessaire de faire correspondre l'expérience de conception des développeurs pour optimiser la configuration des composants et la disposition des circuits. En utilisant le logiciel de développement, il correspondra automatiquement à la connexion entre les broches et le circuit et la position relative changera automatiquement les broches du circuit. Et d'autres solutions de conception automatisées qui simplifient encore le processus de conception des cartes de circuits imprimés HDI et réduisent les longs délais de développement.

En outre, le HDI est également fréquemment utilisé dans la conception et l'application de composants à haute vitesse, en particulier maintenant que les appareils 3C ou mobiles ont toujours une horloge de travail au niveau du GHz, l'orientation du circuit de la carte mère affecte également le fonctionnement de l'appareil à haute fréquence. Impact des problèmes EMI / CEM. D'une manière générale, il est possible d'utiliser d'abord le logiciel de développement pour définir les paramètres de conception des règles temporelles et de la topologie de routage, fournir une plage de référence pour les contraintes du logiciel de développement, puis procéder à une conception préliminaire à l'aide de la fonction de vérification du logiciel du logiciel de développement. Vérification de la machine, bien sûr, la vérification du circuit natif du logiciel de développement n'est pas vraiment un débogage de circuit après tout. Tout au plus, il ne peut être utilisé que comme référence pour le développement. Avant de procéder à la conception de référence pour la vérification fonctionnelle de la carte HDI, le schéma de conception réel doit être vérifié plusieurs fois.

Il existe de nombreux avantages à utiliser la vérification par simulation logicielle. Fondamentalement, la vérification de la simulation logicielle peut être utilisée pour identifier rapidement les circuits logiques qui peuvent être erronés, et la simulation logicielle est assez rapide en concevant des points de contrôle et des lignes logicielles et en vérifiant les blocs qui peuvent être mal conçus. Peut être utilisé comme base de vérification avant la production de petites quantités de feuilles. La validation physique du produit d'essai est possible après vérification du logiciel et test de l'environnement simulé sans problème, ce qui peut réduire considérablement les coûts de développement de HDI.