HDI-Layout

In jüngster Zeit gibt es einen zunehmenden Trend zur Miniaturisierung und Erhöhung der Intelligenz elektronischer Produkte.Dies hat dazu geführt, dass Designer kleinere Leiterplatten verwenden, um diesen Designanforderungen gerecht zu werden, was durch den Einsatz der HDI High Density Interconnect PCB-Technologie ermöglicht wird.HDI-Leiterplatten nutzen Techniken wie Blind Vias, Buried Vias, Micro Vias, Vias in Pads und sehr dünne Leiterbahnen, um mehr Komponenten auf kleinerem Raum unterzubringen und gleichzeitig Qualität und Leistung beizubehalten.

Und das Design von HDI-Leiterplatten ist ein entscheidender Prozess, der Fachwissen, Erfahrung und den richtigen Einsatz der Technologie erfordert.Um Ihnen das Verständnis des HDI-Layouts zu erleichtern und ein erfolgreiches HDI-Leiterplattendesign zu ermöglichen, teilen wir in diesem Blog einige wichtige Überlegungen und Vorschläge, die Sie während des Designprozesses berücksichtigen sollten, in der Hoffnung, Sie zur Entwicklung innovativer HDI-Designs zu inspirieren.

Was ist HDI-Layout?

Beim HDI-PCB-Design handelt es sich um einen speziellen Ansatz, der die Komponentenplatzierung auf einer Leiterplatte (PCB) optimiert, um die Platzausnutzung zu maximieren und Signalstörungen zu minimieren.Es ist besonders nützlich für die Entwicklung kompakter und leistungsstarker elektronischer Geräte wie Smartphones, Tablets und Wearables.

Es gibt verschiedene Arten von HDI-Layouts, einschließlich sequentiellem Aufbau, gestapelten Durchkontaktierungen und Mikrodurchkontaktierungen.Beim sequentiellen Aufbau werden Schichten der Leiterplatte nacheinander aufgebaut, um die gewünschte Dichte zu erreichen.Bei gestapelten Durchkontaktierungen werden Löcher durch mehrere Schichten der Platine gebohrt, um Verbindungen herzustellen.Auf der anderen Seite ähneln Micro Vias den Stacked Vias, sind jedoch deutlich kleiner und ermöglichen so eine noch höhere Bauteildichte auf der Leiterplatte.

Zu den allgemeinen Merkmalen eines HDI-Layouts gehören:

Kleinere Durchkontaktierungen: Bei der HDI-Leiterplatte werden Mikrodurchkontaktierungen verwendet, die mechanisch oder mittels Laserbohren gebohrt werden können, außerdem Blind- und vergrabene Durchkontaktierungen sowie versetzte Durchkontaktierungen für den Übergang zwischen Schichten.Diese Durchkontaktierungen haben im Vergleich zu herkömmlichen Durchgangslochdurchkontaktierungen geringere Seitenverhältnisse und ihre geringeren Durchmesser schränken ihre Tiefe ein.

Dünnere Leiterbahnen: High-Density Interconnect (HDI)-Platinen erfordern schmalere Leiterbahnen für die Herstellung von Verbindungen zu Durchkontaktierungen auf mehreren Schichten und In-Pad-Durchkontaktierungen.Dünnere Leiterbahnen ermöglichen auch eine höhere Leiterbahndichte, was ein wichtiger Aspekt des HDI-Designs ist.

Höhere Layer-Anzahl: Während Nicht-HDI-Boards eine hohe Layer-Anzahl haben können, haben HDI-Boards oft 20 oder mehr Layer, insbesondere wenn es sich um Komponenten mit hoher Pin-Dichte wie FPGAs handelt.Die erhöhte Anzahl der Schichten ermöglicht ein komplexeres Routing und eine komplexere Interkonnektivität.

Niedrigere Signalpegel: HDI-Karten sind im Allgemeinen nicht für Anwendungen mit hoher Spannung oder hohem Strom geeignet.Dies liegt daran, dass die unmittelbare Nähe benachbarter Leitungen in HDI-Layouts ESD-Probleme (elektrostatische Entladung) verursachen kann und hohe Ströme zu einem übermäßigen Temperaturanstieg in den Leitern führen können.Daher werden HDI-Layouts hauptsächlich für elektronische Geräte mit niedriger Spannung und niedrigem Strom verwendet.

Wichtige Überlegungen zum Design von HDI-Leiterplatten

Designüberlegungen für High-Density-Interconnect-Leiterplatten erfordern oft einzigartige Produktionsprozesse, die sich von denen unterscheiden, die für andere Leiterplattentypen verwendet werden.

Im Folgenden sind einige der wichtigsten Überlegungen aufgeführt, die bei der HDI-Leiterplattenproduktion eine Rolle spielen:

· Layer-Stackup

HDI-Leiterplatten verfügen in der Regel über mehrere Schichten mit hochdichtem Routing und Verbindungen.Der Schichtaufbau ist ein entscheidender Aspekt, da er die Gesamtleistung und Herstellbarkeit der Leiterplatte beeinflusst.Zu den beim Schichtaufbau zu berücksichtigenden Faktoren gehören die Anzahl der Schichten, die Dicke jeder Schicht, die Art der verwendeten Materialien und die Anordnung der Strom- und Masseebenen.Um die Signalintegrität, kontrollierte Impedanz und das Wärmemanagement sicherzustellen, ist das richtige Schichtaufbaudesign unerlässlich.

· Spurbreite und -abstand

HDI-Leiterplatten erfordern einen engen Abstand zwischen Leiterbahnen und Pads, um ein Routing mit hoher Dichte zu ermöglichen.Die Breite und der Abstand der Leiterbahnen müssen sorgfältig ausgewählt werden, um die Designanforderungen zu erfüllen, wie z. B. kontrollierte Impedanz, Übersprechen und Strombelastbarkeit.Um eine höhere Schaltungsdichte zu erreichen, sind möglicherweise kleinere Leiterbahnbreiten und -abstände erforderlich, sie können jedoch auch das Risiko von Signalintegritätsproblemen, Herstellungsfehlern und elektrischem Rauschen erhöhen.

· Über Design

HDI-Leiterplatten sind für die Verbindung zwischen verschiedenen Schichten stark auf Durchkontaktierungen angewiesen.Das richtige Via-Design ist entscheidend für das Erreichen einer hohen Routingdichte und einer zuverlässigen Signalübertragung.Es gibt verschiedene Arten von HDI-Leiterplatten, darunter Durchgangsbohrungen über Leiterplatten, blinde Leiterplatten über Leiterplatten und vergrabene Leiterplatten über Leiterplatten, jede mit ihren Vor- und Nachteilen.Position, Größe und Abstand der Durchkontaktierungen müssen sorgfältig abgewogen werden, um eine ordnungsgemäße elektrische Leistung, Wärmemanagement und Herstellbarkeit sicherzustellen.

· Komponentenplatzierung

Die Platzierung der Komponenten auf einer HDI-Leiterplatte ist entscheidend für das Erreichen einer hohen Schaltungsdichte und einer optimierten Signalführung.Die Platzierung von Komponenten, einschließlich passiver Komponenten, ICs, Anschlüssen und anderen Komponenten, muss sorgfältig überlegt werden, um Signalverzögerungen, Überlastung der Leitungen und thermische Probleme zu minimieren.Die strategische Anordnung der Komponenten auf einer Leiterplatte kann die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte stark beeinflussen.

· Signalintegrität

HDI-Leiterplatten arbeiten oft mit hohen Geschwindigkeiten und die Signalintegrität ist entscheidend, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten.Faktoren wie Impedanzanpassung, Signalreflexionen, Übersprechen und elektromagnetische Störungen (EMI) müssen während der Entwurfsphase sorgfältig berücksichtigt werden.Fortschrittliche Simulations- und Analysetools können verwendet werden, um die Signalintegrität zu validieren und das PCB-Design für Hochgeschwindigkeitssignalisierung zu optimieren.

· HDI-Strukturen

HDI-Leiterplatten sind in verschiedenen Layoutoptionen erhältlich, darunter 1-n-1-Leiterplatten und 2-n-2-Leiterplatten.Eine 1-n-1-Leiterplatte ist die einfachste Form einer Leiterplatte mit hoher Verbindungsdichte und besteht aus einem einzelnen Stapel miteinander verbundener Schichten.Dabei handelt es sich um eine sequentielle Laminierung auf beiden Seiten des Kerns.Im Gegensatz dazu verfügt eine 2-n-2-Leiterplatte über zwei HDI-Schichten, die versetzte oder gestapelte Mikrovias über verschiedene Schichten hinweg ermöglichen.Komplexe Designs umfassen häufig mit Kupfer gefüllte, gestapelte Mikrovia-Strukturen, und die Anzahl der Schichten (XnX) kann hohe Werte erreichen, obwohl Komplexitäts- und Kostenerwägungen den Aufbau einschränken können.

7 Tipps für ein erfolgreiches HDI-PCB-Design

1. Verabschieden Sie eine DFM-Strategie

Um einen nahtlosen und kostengünstigen Herstellungsprozess für HDI-Leiterplatten (High-Density Interconnect) zu gewährleisten, empfehlen wir die Integration der Design-for-Manufacturing-Strategie (DFM).Dieser Ansatz konzentriert sich auf die Entwicklung eines Produkts, das schnell und effizient hergestellt werden kann und gleichzeitig praktisch und umsetzbar ist.

2. Berücksichtigen Sie die Fertigungskapazitäten

Beim Entwurf einer HDI-Leiterplatte ist es wichtig, die Fähigkeiten des von Ihnen gewählten Leiterplattenherstellers zu berücksichtigen.Das Entwerfen einer Platine, die über ihre Möglichkeiten hinausgeht, kann zu einem sinnlosen Design führen.Um den Erfolg sicherzustellen, erstellen Sie ein HDI-Board, das die Vorteile der HDI-Technologie nutzt und gleichzeitig von dem Hersteller Ihrer Wahl hergestellt werden kann.

3. Wählen Sie den richtigen Via-Typ

Die Art der Durchkontaktierung, die Sie wählen, kann erhebliche Auswirkungen auf die Produktionskosten und -zeit haben.Mikrovias, wie z. B. Via-in-Pad- und Near-Pad-Versionen, können Produktionszeit und -kosten reduzieren, indem sie die Anzahl der Schichten und Materialien begrenzen.Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Durchkontaktierungstyps die Kosten für Sie und Ihren HDI-Leiterplattenhersteller und stellen Sie gleichzeitig sicher, dass er die erforderliche elektrische Leistung der HDI-Leiterplatte erfüllt.

4. Berücksichtigen Sie die Verfügbarkeit und Größe der Komponenten

Auch die Anzahl und Größe der beim HDI-PCB-Design verwendeten Komponenten spielen eine entscheidende Rolle.Bedenken Sie, dass das Hauptziel von HDI-Leiterplatten darin besteht, Kosten und Platzbedarf zu minimieren.Wählen Sie leichte, kostengünstige und minimale Komponenten, die den Designanforderungen entsprechen.Die Platzierung der Komponenten wirkt sich auf die Leiterbahnbreite, die Lochgröße und die Gesamtabmessungen der Platine aus. Stellen Sie daher Qualität und Zuverlässigkeit sicher und optimieren Sie gleichzeitig den Platzbedarf.

5. Vermeiden Sie überfüllte Komponenten

Während ein kompaktes Design Sie dazu verleiten könnte, Komponenten zu nahe beieinander zu platzieren, ist es wichtig, eine Überfüllung zu vermeiden.Hochleistungsgeräte können zu elektromagnetischen Störungen (EMI) führen und die Signalintegrität beeinträchtigen.Darüber hinaus können Induktivitäten und Kapazitäten in der Nähe von Pads die Signalstärke und Kommunikationsgeschwindigkeit beeinflussen.Stellen Sie sicher, dass die Komponenten so platziert sind, dass sie die Durchkontaktierungen symmetrisch verteilen, um Spannungen zu reduzieren und Verzerrungen zu vermeiden.Berücksichtigen Sie die einfache Wartung und Nacharbeit während der Installationsphasen.

6. Wählen Sie ein effizientes Stackup-Design

Auch das Stapeldesign der Leiterplatte kann sich auf die Herstellungsherausforderungen auswirken.Die Anzahl der Schichten und Materialtypen im Stapel kann sich auf die Häufigkeit des Laminats und die Bohrzeit auswirken.Wählen Sie ein Stapeldesign, das effizient und dennoch kostengünstig ist, und berücksichtigen Sie dabei die Fertigungsmöglichkeiten des von Ihnen gewählten Leiterplattenherstellers.

7. Arbeiten Sie mit einem PCB-Designexperten zusammen

Wenn Sie eine HDI-Leiterplatte entwerfen, ist es wichtig, mit einem Experten für Leiterplattendesign zusammenzuarbeiten.Ein Designexperte kann Ihnen bei der Planung Ihres Layouts helfen, die richtigen Materialien auswählen und sicherstellen, dass Ihr Design hinsichtlich Leistung und Herstellbarkeit optimiert ist.Suchen Sie bei der Auswahl eines PCB-Designexperten nach jemandem, der Erfahrung mit HDI-Layout hat und eine nachweisliche Erfolgsbilanz vorweisen kann.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Design von HDI-Leiterplatten ein kritischer Prozess ist, der eine sorgfältige Abwägung verschiedener Faktoren erfordert.Durch die Befolgung der HDI-Leiterplatten-Designrichtlinien und die Berücksichtigung der in diesem Blog genannten Schlüsselfaktoren können Designer innovative und zuverlässige HDI-Designs erstellen und die Realisierung innovativer und hochmoderner Produkte ermöglichen.Seekpcb, ein führender HDI-Leiterplattenlieferant in China, beschäftigt sich seit fast 20 Jahren mit dem Leiterplattendesign.Wir verfügen über das gesamte Fachwissen und die Werkzeuge, die für die Vervollständigung eines leistungsstarken HDI-Leiterplattendesigns erforderlich sind. Unser Expertenteam hat Kunden aus verschiedenen Branchen von der Medizin- und Unterhaltungselektronik bis hin zur Automobilindustrie betreut und zuverlässige HDI-Leiterplattendesigndienstleistungen erhalten.