En los últimos tiempos, ha habido una tendencia creciente hacia la miniaturización y una mayor inteligencia en los productos electrónicos.Esto ha dado lugar a que los diseñadores utilicen placas de PCB más pequeñas para adaptarse a estos requisitos de diseño, lo que fue posible gracias al uso de la tecnología de PCB de interconexión de alta densidad HDI.HDI PCB emplea técnicas como vías ciegas, vías enterradas, microvías, vías en almohadillas y trazas muy delgadas para acomodar más componentes en un espacio más pequeño mientras se mantiene la calidad y el rendimiento.
Y el diseño de PCB HDI es un proceso crítico que requiere conocimientos, experiencia y el uso adecuado de la tecnología.Para ayudarlo a comprender el diseño HDI y facilitar el diseño exitoso de PCB HDI, en este blog compartimos algunas consideraciones y sugerencias clave a tener en cuenta durante el proceso de diseño, con la esperanza de inspirarlo a crear diseños HDI innovadores.
El diseño de PCB HDI es un enfoque especializado que optimiza la ubicación de los componentes en una placa de circuito impreso (PCB) para maximizar la utilización del espacio y minimizar la interferencia de la señal.Es particularmente beneficioso para diseñar dispositivos electrónicos compactos y de alto rendimiento como teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos portátiles.
Existen varios tipos de diseños HDI, incluida la acumulación secuencial, vías apiladas y micro vías.En la acumulación secuencial, las capas de PCB se construyen secuencialmente para lograr la densidad deseada.Las vías apiladas implican perforar agujeros a través de múltiples capas del tablero para crear interconexiones.Por otro lado, las microvías son similares a las vías apiladas, pero son mucho más pequeñas, lo que permite una densidad de componentes aún mayor en la PCB.
Vías más pequeñas: la placa PCB HDI emplea microvías, que se pueden perforar mecánicamente o con láser mediante perforación, junto con vías ciegas y enterradas, y vías escalonadas para la transición entre capas.Estas vías tienen relaciones de aspecto reducidas en comparación con las vías de orificio pasante convencionales y sus diámetros más pequeños restringen su profundidad.
Trazas más delgadas: las placas de interconexión de alta densidad (HDI) necesitan trazas más estrechas para establecer conexiones a vías en múltiples capas y vías internas.Las trazas más delgadas también permiten una mayor densidad de trazas, que es un aspecto clave del diseño HDI.
Mayor número de capas: si bien las placas que no son HDI pueden tener un alto número de capas, las placas HDI suelen tener 20 o más capas, especialmente cuando se trata de componentes de alta densidad de pines como FPGA.El mayor número de capas permite un enrutamiento e interconectividad más complejos.
Niveles de señal más bajos: las placas HDI generalmente no son adecuadas para aplicaciones que involucran alto voltaje o alta corriente.Esto se debe a que la proximidad de líneas vecinas en diseños HDI puede causar problemas de ESD (descarga electrostática) y las corrientes altas pueden provocar un aumento excesivo de temperatura en los conductores.Por lo tanto, los diseños HDI se utilizan principalmente para dispositivos electrónicos de bajo voltaje y baja corriente.
Las consideraciones de diseño para las PCB de interconexión de alta densidad a menudo requieren procesos de producción únicos y distintos de los utilizados para otros tipos de PCB.
Las siguientes son algunas de las consideraciones clave involucradas en la producción de PCB HDI:
· Apilamiento de capas
Los PCB HDI suelen tener varias capas con enrutamiento e interconexiones de alta densidad.La acumulación de capas es una consideración crítica ya que afecta el rendimiento general y la capacidad de fabricación de la PCB.Los factores a considerar en el apilamiento de capas incluyen el número de capas, el espesor de cada capa, el tipo de materiales utilizados y la disposición de los planos de tierra y de energía.El diseño de apilamiento de capas adecuado es esencial para garantizar la integridad de la señal, la impedancia controlada y la gestión térmica.
· Ancho y espaciado del trazo
Los PCB HDI requieren un espacio reducido entre las pistas y las almohadillas para adaptarse al enrutamiento de alta densidad.El ancho y el espaciado de la traza deben elegirse cuidadosamente para cumplir con los requisitos de diseño, como la impedancia controlada, la diafonía y la capacidad de carga de corriente.Es posible que se necesiten anchos de traza y espacios más pequeños para lograr una mayor densidad de circuito, pero también pueden aumentar el riesgo de problemas de integridad de la señal, defectos de fabricación y ruido eléctrico.
· Vía Diseño
Los PCB HDI dependen en gran medida de vías para la interconexión entre diferentes capas.Un diseño de vía adecuado es crucial para lograr un enrutamiento de alta densidad y una transmisión de señal confiable.Hay varios tipos de placas PCB HDI, incluidas las de orificio pasante mediante PCB, las ciegas mediante PCB y las enterradas mediante PCB, cada una con sus ventajas y limitaciones.La ubicación, el tamaño y el espaciado de las vías deben considerarse cuidadosamente para garantizar el rendimiento eléctrico, la gestión térmica y la capacidad de fabricación adecuados.
· Colocación de componentes
La ubicación de los componentes en una PCB HDI es fundamental para lograr una alta densidad de circuito y un enrutamiento de señal optimizado.Se debe prestar especial atención a la ubicación de los componentes, incluidos los componentes pasivos, circuitos integrados, conectores y otros componentes, para minimizar los retrasos en la señal, la congestión del enrutamiento y los problemas térmicos.La disposición estratégica de los componentes en una PCB puede influir en gran medida en el rendimiento y la confiabilidad generales de la placa.
· Integridad de la señal
Las PCB HDI suelen funcionar a altas velocidades y la integridad de la señal es crucial para garantizar un rendimiento confiable.Durante la fase de diseño se deben considerar cuidadosamente factores como la adaptación de impedancia, los reflejos de la señal, la diafonía y la interferencia electromagnética (EMI).Se pueden utilizar herramientas avanzadas de simulación y análisis para validar la integridad de la señal y optimizar el diseño de PCB para señalización de alta velocidad.
· Estructuras IDH
Los PCB HDI están disponibles en varias opciones de diseño, incluidos PCB 1 en 1 y PCB 2 en 2.Una placa de circuito impreso 1-n-1 es la forma más básica de PCB de interconexión de alta densidad, compuesta por una única pila de capas interconectadas.Implica laminación secuencial en ambos lados del núcleo.Por el contrario, una PCB 2-n-2 tiene dos capas HDI, que permiten microvías escalonadas o apiladas en diferentes capas.Los diseños complejos a menudo incorporan estructuras de microvías apiladas rellenas de cobre, y el número de capas (XnX) puede alcanzar niveles altos, aunque las consideraciones de complejidad y costo pueden limitar la acumulación.
1. Adoptar una estrategia de DFM
Para garantizar un proceso de fabricación fluido y rentable para PCB de interconexión de alta densidad (HDI), recomendamos integrar la estrategia de diseño para fabricación (DFM).Este enfoque se centra en desarrollar un producto que pueda fabricarse de forma rápida y eficiente, y que al mismo tiempo sea práctico y factible.
2. Considere las capacidades de fabricación
Al diseñar una PCB HDI, es fundamental tener en cuenta las capacidades del fabricante de PCB elegido.Diseñar una placa que vaya más allá de sus capacidades puede resultar en un diseño inútil.Para garantizar el éxito, cree una placa HDI que aproveche las ventajas de la tecnología HDI y que al mismo tiempo pueda ser fabricada por el fabricante elegido.
3. Elija el tipo de vía correcto
El tipo de vía que elija puede afectar significativamente el costo y el tiempo de producción.Las microvías, como las versiones via-in-pad y near-pad, pueden reducir el tiempo y el costo de producción al limitar la cantidad de capas y materiales.Al seleccionar un tipo de vía, considere el costo tanto para usted como para el fabricante de su PCB HDI, y al mismo tiempo asegúrese de que cumpla con el rendimiento eléctrico requerido de la PCB HDI.
4. Considere la disponibilidad y el tamaño de los componentes
La cantidad y el tamaño de los componentes utilizados en el diseño de PCB HDI también juegan un papel crucial.Hay que tener en cuenta que el objetivo principal de los PCB HDI es minimizar gastos y espacio de superficie.Elija componentes livianos, rentables y mínimos que cumplan con los requisitos de diseño.La ubicación de los componentes afectará el ancho del trazado, el tamaño de los orificios y las dimensiones generales de la placa, por lo que debe garantizar la calidad y la confiabilidad mientras optimiza el espacio.
5. Evite el hacinamiento de componentes
Si bien un diseño compacto puede tentarle a colocar los componentes demasiado cerca unos de otros, es importante evitar el hacinamiento.Los dispositivos de alta potencia pueden provocar interferencias electromagnéticas (EMI), que afectan la integridad de la señal.Además, las inductancias y capacitancias cercanas a las almohadillas pueden afectar la intensidad de la señal y la velocidad de comunicación.Asegúrese de que los componentes estén colocados para distribuir las vías simétricamente para reducir la tensión y evitar la distorsión.Considere la facilidad de mantenimiento y retrabajo durante las etapas de instalación.
6. Elija un diseño de apilamiento eficiente
El diseño apilado de la PCB también puede afectar los desafíos de fabricación.La cantidad de capas y tipos de materiales en la pila pueden afectar la frecuencia del laminado y el tiempo de perforación.Elija un diseño de apilamiento que sea eficiente pero rentable, teniendo en cuenta las capacidades de fabricación del fabricante de PCB elegido.
7. Trabaje con un experto en diseño de PCB
Si está diseñando una PCB HDI, es importante trabajar con un experto en diseño de PCB.Un experto en diseño puede ayudarlo a planificar su diseño, seleccionar los materiales adecuados y garantizar que su diseño esté optimizado para el rendimiento y la capacidad de fabricación.Al elegir un experto en diseño de PCB, busque alguien que tenga experiencia con el diseño HDI y un historial comprobado de éxito.
En conclusión, el diseño de PCB HDI es un proceso crítico que requiere una cuidadosa consideración de varios factores.Siguiendo las pautas de diseño de PCB de HDI y considerando los factores clave mencionados en este blog, los diseñadores pueden crear diseños HDI innovadores y confiables y permitir la realización de productos innovadores y de vanguardia.Seekpcb, un proveedor líder de PCB HDI en China, se dedica al diseño de PCB durante casi 20 años.Poseemos toda la experiencia y las herramientas necesarias para completar un potente diseño de PCB HDI, nuestro equipo de expertos ha atendido a clientes de diversas industrias que van desde la medicina y la electrónica de consumo hasta la automoción, y para obtener servicios confiables de diseño de PCB HDI.
