Dati PCB - Come gestire Vias della scheda PCB HDI ad alta densità

Interconnessione ad alta densità Scheda PCB Progettazione

Vias per la progettazione HDI, utilizzare regole di progettazione per una gestione efficace, proprio come i negozi di hardware hanno bisogno di gestire e visualizzare vari tipi, metriche, materiali, lunghezza, larghezza e passo, ecc Chiodi, montaggi a vite, progettazione di schede PCB Oggetti di progettazione come vias anche devono essere gestiti sul campo, soprattutto in progetti ad alta densità. I progetti tradizionali di schede PCB possono utilizzare solo pochi vias diversi, ma i progetti di interconnessione ad alta densità (HDI) di oggi richiedono molti tipi e dimensioni diversi di vias. E ogni via deve essere gestita in modo che sia utilizzata correttamente, garantendo migliori prestazioni della scheda e producibilità senza errori. Questo articolo descriverà la necessità di gestire vias ad alta densità nella progettazione PCB e come raggiungerla.

Fattori che guidano la progettazione della scheda PCB ad alta densità

Poiché la domanda di piccoli dispositivi elettronici continua a crescere, anche i circuiti stampati che guidano questi dispositivi devono ridursi in modo che possano adattarsi al dispositivo. Allo stesso tempo, le apparecchiature elettroniche devono aggiungere più componenti e circuiti al circuito stampato per soddisfare i requisiti di miglioramento delle prestazioni. Le dimensioni sempre più ridotte dei componenti PCB e l'aumento del numero di pin complicano il problema dovendo progettare con pin più piccoli e altezze più strette. Per i progettisti di schede PCB, questo equivale a una borsa sempre più piccola con sempre più roba all'interno. I metodi tradizionali di progettazione dei circuiti stampati raggiungono rapidamente i loro limiti.

PCB vias al microscopio

Al fine di soddisfare la domanda di aggiungere più circuiti su schede di dimensioni più piccole, è emerso un nuovo metodo di progettazione della scheda PCB - interconnessione ad alta densità, o HDI in breve. Il progettazione HDI utilizza una tecnologia di produzione di circuiti stampati più avanzata, con larghezze di linea più piccole e materiali più sottili, con vie cieche e sepolte o microvie forate con un laser. Grazie a queste caratteristiche ad alta densità, più circuiti possono essere posizionati su schede più piccole e fornire una soluzione di connettività praticabile per circuiti integrati multi-pin.

L'uso di questi vias ad alta densità porta anche diversi altri vantaggi:

Canali di routing: Poiché vie cieche e sepolte e microvie non penetrano nella pila di strati, questo crea ulteriori canali di routing nel design. Posizionando strategicamente queste varie vie, i progettisti possono instradare dispositivi con centinaia di pin. I dispositivi con così tanti pin spesso bloccherebbero tutti i canali di routing a livello interno se fossero utilizzati solo vias standard.

Integrità del segnale: Molti segnali su piccoli dispositivi elettronici hanno anche requisiti specifici di integrità del segnale e i fori passanti non possono soddisfare tali requisiti di progettazione. Queste vie possono formare antenne, introdurre problemi EMI o influenzare il percorso di ritorno del segnale per reti critiche. L'uso di vias ciechi e sepolti o microvias elimina potenziali problemi di integrità del segnale causati dall'uso di vias.

Per capire meglio queste vie menzionate sopra, diamo un'occhiata ai diversi tipi di vie e alle loro applicazioni che possono essere utilizzate in progetti ad alta densità.

L'elenco via a nello strumento di progettazione della scheda PCB mostra i diversi tipi e configurazioni

Tipi e strutture di interconnessioni ad alta densità

I vias sono fori su un circuito stampato che collegano due o più strati impilati. Tipicamente, i vias trasferiscono i segnali trasportati dalle tracce da uno strato della scheda alle tracce corrispondenti su un altro strato. Per condurre segnali tra strati di traccia, i vias vengono metallizzati durante il processo di produzione. Le dimensioni e i cuscinetti variano a seconda dell'applicazione specifica. Le vie più piccole sono utilizzate per l'instradamento del segnale, mentre le vie più grandi sono utilizzate per l'instradamento dell'alimentazione e del suolo, o per aiutare a dissipare il calore dai dispositivi surriscaldati.

Diversi tipi di vias su circuiti stampati

1) fori passanti: i fori passanti sono i vias standard che sono stati utilizzati in circuiti stampati bifacciali fin da quando sono stati introdotti per la prima volta. I fori sono forati meccanicamente attraverso l'intera scheda e galvanizzati. Tuttavia, c'è un limite al diametro del foro che un trapano meccanico può perforare, a seconda del rapporto di aspetto del diametro del trapano allo spessore della piastra. In generale, il diametro del foro passante non è inferiore a 0,15 mm.

2) Vias ciechi: Come i fori passanti, questi vias sono anche forati meccanicamente, ma con più passaggi di fabbricazione, solo una parte del bordo è forata dalla superficie. I vias ciechi soffrono anche di limitazioni di dimensione del trapano; Tuttavia, a seconda di quale lato della tavola si trova, possiamo percorrere sopra o sotto il buio via.

3) Vias sepolti: Come i vias ciechi, anche vias sepolti vengono forati meccanicamente, ma iniziano e terminano allo strato interno del circuito piuttosto che alla superficie. Tali vias richiedono anche ulteriori fasi di fabbricazione a causa della necessità di essere sepolti nella pila di strati di bordo.

4) Microvia: Questa via è ablata dal laser ed il diametro è più piccolo del limite di 0.15mm di un trapano meccanico. Poiché le vie coprono solo due strati adiacenti della scheda, il loro rapporto di aspetto rende i fori disponibili per la placcatura molto più piccoli. Microvias può anche essere posizionato sulla superficie o all'interno della scheda. Le microvie sono solitamente riempite e placcate e sono essenzialmente nascoste in modo da poter essere posizionate nelle sfere di saldatura dei componenti di montaggio superficiale di componenti come gli array della griglia di sfere (BGA). A causa della piccola dimensione dei pori, i pad necessari per microvie sono anche molto più piccoli rispetto ai normali vias, circa 0,300 mm.

Microvie tipiche per progetti ad alta densità

Secondo i requisiti di progettazione, i diversi tipi di vias di cui sopra possono essere configurati per lavorare insieme. Ad esempio, le microvie possono essere impilate con altre microvie o con vie sepolte. Queste vie possono anche essere sfalsate. Come accennato in precedenza, le microvie possono essere posizionate all'interno dei cuscinetti dei cavi dei componenti di montaggio superficiale. Il problema della congestione del percorso è ulteriormente attenuato eliminando le tracce tradizionali dai pad di montaggio superficiale ai vias ventilatori. I diversi tipi di vias sopra possono essere utilizzati nei disegni HDI. Successivamente, guardiamo a come i progettisti di schede PCB possono gestire efficacemente l'uso di vias.

Alta densità attraverso la gestione in PCB Progettazione Strumenti CAD

Mentre ci sono solo alcuni tipi di vias disponibili per Scheda PCB design, Ci sono molti modi per creare diverse dimensioni e forme. I vias utilizzati per le connessioni di alimentazione e terra sono di solito più grandi di quelli utilizzati per il routing convenzionale, ad eccezione dei vias posti sul fondo di grandi componenti BGA con diverse centinaia di pin. Per questi, Possono essere richiesti microvie nei cuscinetti per montaggio superficiale oltre ai cuscinetti BGA. Mentre componenti più grandi trarranno beneficio dall'uso di microvie, le microvie non sono adatte per componenti convenzionali di montaggio superficiale con meno perni; fori passanti standard sono raccomandati per questo percorso. Queste vie sono più piccole di quelle di potenza e terra, e più grandi per dissipazione del calore. Inoltre, Possono essere utilizzate vie cieche e sepolte di varie dimensioni. Ovviamente, in un disegno HDI, È facile essere sopraffatti da molte vie diverse necessarie per soddisfare tutte le esigenze di design. Mentre i progettisti possono tenere traccia di alcune di queste vie, I vias stanno diventando sempre più difficili da gestire con l'aumentare delle dimensioni dei vias. Non solo i progettisti devono gestire tutte queste vie, ma a seconda dell'area della tavola, diverse vie possono essere utilizzate per la stessa rete. Per esempio, un segnale di clock può essere instradato da un pin BGA attraverso una microvia nel pad SMT, ma poi torna alla via sepolta sul segmento successivo di quella traccia. Ma per questa rete, non usare vie tradizionali, come le pareti extra del barilotto possono creare antenne inutili sul Scheda PCB.