PCB Tecnico - Layout PCB HDI

Il layout PCB HDI può essere molto stretto, ma il giusto set di regole di progettazione ti aiuterà a progettare PCB con successo.

PCB più avanzati confezionano più funzioni in uno spazio più piccolo, di solito utilizzando IC/SoC personalizzati, strati più alti e tracce più piccole. Per impostare correttamente il layout di questi progetti, è necessaria una serie di potenti strumenti di progettazione basati su regole, che possono controllare il cablaggio e il layout in base alle regole di progettazione durante la creazione del PCB. Se si utilizza il primo layout HDI, potrebbe essere difficile vedere quali regole di progettazione devono essere impostate quando si avvia il layout PCB.

Imposta layout PCB HDI

Per i PCB HDI, a parte la densità dei componenti e dei cavi, quasi nulla può distinguere questi prodotti dai PCB standard. Ho visto i progettisti sottolineare che le schede HDI si riferiscono a qualsiasi cosa con 10 milioni o più piccole vie, 6 milioni o più piccole tracce, o con 0,5 mm o più piccolo passo pin. Il produttore ti dirà che HDI PCB utilizza fori ciechi di circa 8 mil o più piccoli e i fori ciechi più piccoli sono perforati al laser.

Per alcuni aspetti, sono tutti corretti, perché non esiste una soglia specifica per la composizione del layout PCB HDI. Tutti possono essere d'accordo sul fatto che una volta che il design include microwell, si tratta di una scheda HDI. In termini di design, è necessario impostare determinate regole di progettazione prima di poter toccare il layout. Prima di stabilire regole di progettazione, è necessario raccogliere le capacità del produttore. Dopo che questo è fatto, è necessario impostare regole di progettazione e alcune caratteristiche di layout

Larghezza e dimensione della traccia. La larghezza di una traccia e la sua impedenza e larghezza di traccia determineranno quando si entra nel sistema HDI. Una volta che la larghezza della traccia diventa abbastanza piccola, anche la via diventerà così piccola che deve essere prodotta come micro via.

Transizione dei livelli. Il foro passante deve essere accuratamente progettato in base al rapporto di aspetto, che dipende anche dallo spessore dello strato richiesto. Le transizioni dei livelli dovrebbero essere definite in anticipo in modo da poter essere posizionate rapidamente durante il processo di routing.

gap. Le tracce devono essere separate tra loro e tenute separate da altri oggetti (pad, componenti, piani, ecc.) che non fanno parte della rete. L'obiettivo è garantire la conformità alle regole HDI DFM e prevenire un eccessivo crosstalk.

Altre restrizioni di traccia, come la regolazione della lunghezza di traccia, la lunghezza massima di traccia e la deviazione di impedenza consentita durante il routing sono importanti, ma si applicheranno a luoghi diversi dalle schede PCB HDI. Qui, i due punti più importanti sono la dimensione della via e la larghezza della traccia. Il divario può essere determinato in vari modi (ad esempio, simulazione) o seguendo le regole standard. Fare attenzione con quest'ultimo, in quanto ciò può comportare un'eccessiva crosstalk interna dello strato o una densità di cablaggio insufficiente.

Laminati e vias

La gamma di stack HDI può variare da pochi strati a decine di strati per adattarsi alla densità di routing richiesta. Un circuito stampato con un elevato numero di pin e passo fine BGA può avere centinaia di connessioni per quadrante, quindi i vias devono essere impostati quando si crea uno stack di layer per il layout PCB HDI.

Se si guarda il gestore dello stack layer nel software di progettazione PCB, potrebbe non essere in grado di definire chiaramente una transizione specifica di livello come microvia. Non importa. È comunque possibile impostare la transizione del livello e quindi impostare il limite di dimensione via nelle regole di progettazione.

Una volta impostate le regole di configurazione e create un modello, questa funzione di chiamata dei micropori dei microcanali è molto utile. Per impostare una regola di progettazione per il routing attraverso i vias, è possibile definire la regola di progettazione da applicare solo ai microvias. Questo consente di impostare limiti specifici per lo spazio attraverso la dimensione del pad e il diametro del foro.

Prima di iniziare a definire le norme di progettazione, il fabbricante dovrebbe essere consultato sulle sue funzioni. Quindi è necessario impostare la larghezza di traccia nelle regole di progettazione per garantire che l'impedenza di traccia sia controllata al valore desiderato. In altri casi, il controllo dell'impedenza non è necessario e si potrebbe comunque voler limitare la larghezza di traccia sulla scheda HDI per mantenere una maggiore densità di cablaggio.

Larghezza traccia

È possibile determinare la larghezza di traccia richiesta in diversi modi. In primo luogo, per il routing controllato dall'impedenza, è necessario uno dei seguenti strumenti:

Calcolare la dimensione della traccia richiesta con penna e carta (modo difficile)

Calcolatrice online (metodo rapido)

Solver on-site integrato nei vostri strumenti di progettazione e layout (il metodo più accurato)

Gli svantaggi del calcolatore di traccia per il calcolo dell'impedenza di traccia e lo stesso punto di vista si applica quando si regola la dimensione della traccia per il layout PCB HDI.

Per impostare la larghezza della traccia, è possibile definirla come un vincolo nell'editor di regole di progettazione, proprio come utilizzando la dimensione via. Se non ti preoccupi del controllo dell'impedenza, puoi impostare qualsiasi larghezza. Altrimenti, è necessario determinare la curva di impedenza dello stackup PCB e inserire questa larghezza specifica come regola di progettazione.

Poiché la larghezza della traccia non può essere troppo grande per le dimensioni del via pad, è necessario eseguire un'attenta operazione di bilanciamento. Se la larghezza della traccia per il controllo dell'impedenza è troppo grande, lo spessore del laminato dovrebbe essere ridotto, in quanto ciò costringerà la larghezza della traccia a diminuire o la dimensione del pad può essere aumentata. Finché la dimensione della piattaforma supera il valore elencato nello standard IPC, va bene dal punto di vista dell'affidabilità.

gap

Dopo aver completato le due attività chiave mostrate sopra, è necessario determinare il gap di traccia appropriato. Purtroppo, la spaziatura tra le tracce non dovrebbe essere predefinita per le regole di 3W o 3H, perché queste regole sono applicate erroneamente alle schede avanzate con segnali ad alta velocità. Invece, è meglio eseguire simulazioni crosstalk sulla larghezza di traccia proposta e verificare se si verificherà crosstalk eccessivo.