Les substrats d'interconnexion haute densité (HDI) gagnent en popularité dans le monde de la conception électronique en raison de leurs nombreux avantages par rapport aux cartes de circuits imprimés traditionnelles. Ces avantages incluent une densité de câblage accrue, une taille réduite et des performances électriques améliorées. Dans ce blog, nous discuterons Conception de PCB HDI en détail.
En tant que conception pour la transmission série à grande vitesse, pour supprimer la réflexion, réduire la perte de transmission et supprimer le bruit,
La conception de la carte est basée sur trois lignes directrices de base :
1. Contrôle d'impédance du câblage différentiel
2. Minimiser la longueur du câblage différentiel
3. Aligner autant que possible la longueur du câblage dans une paire différentielle.
Conception de circuits imprimés et développement de la fabrication
Conception et fabrication de circuits imprimés (PCB) évolue pour répondre à la demande croissante d'appareils électroniques plus petits et plus puissants. Les tendances en matière de conception et de fabrication de PCB (cartes de circuits imprimés) incluent :
Les cartes de circuits imprimés d'interconnexion haute densité (HDI) sont de plus en plus adoptées en raison de leur densité de câblage supérieure, de leur taille réduite et de l'amélioration de l'intégrité du signal.
Les exigences spécifiques aux applications nécessitent l'utilisation de nouveaux matériaux tels que des substrats flexibles et des cartes de circuits imprimés à noyau métallique.
L'utilisation de techniques de fabrication de pointe telles que le perçage laser et l'impression 3D peut réduire la productivité et les coûts.
Problèmes dans l'industrie des circuits imprimés
Le secteur des PCB se développe et devient plus innovant, mais se heurte encore à des obstacles importants. Parmi ces difficultés figurent :
Les problèmes concernant l'impact de sa fabrication de PCB sur l'environnement comprennent l'élimination inappropriée des déchets.
Problèmes de chaîne d'approvisionnement, tels que le manque de fournitures ou de pièces nécessaires.
La complexité croissante de la conception et de la fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB) a accru la demande de travailleurs spécialisés.
En termes de suppression des réflexions, le contrôle de l'impédance peut être réalisé en optimisant les spécifications de conception non seulement pour le câblage mentionné ci-dessus, mais également pour les trous traversants, et cela devient populaire dans les équipements grand public numériques.
Il est essentiel d'optimiser le connecteur compte tenu de l'impact du site de montage et de bien comprendre les caractéristiques réelles du câble. Par exemple, si la conception du modèle de la partie de montage du connecteur n'est pas appropriée, dans de nombreux cas, une capacité parasite supplémentaire sera ajoutée, l'impédance sera abaissée, une réflexion se produira et la forme d'onde de transmission sera médiocre, donc l'optimisation de cette partie est nécessaire.
Examinons de plus près chacun de ces sujets.
Qu'est-ce que la conception de circuits imprimés HDI ?
La conception de PCB HDI est un type de conception de carte de circuit imprimé (PCB) qui vise à augmenter la densité de routage en utilisant des composants et des vias plus petits. Cela permet une conception plus compacte avec des performances électriques améliorées. Les cartes HDI sont utilisées dans les appareils électroniques de haute technologie tels que les smartphones, les ordinateurs portables et les appareils médicaux.
Avantages de la conception de circuits imprimés HDI
Les avantages de la conception de PCB HDI sont :
• Miniaturisation : Les PCB HDI peuvent être plus petits que les PCB traditionnels en raison de leur haute densité de routage.
• Performances électriques améliorées : La carte de circuit imprimé HDI réduit la capacité et l'inductance parasites, améliorant ainsi l'intégrité du signal.
• Plus de fonctionnalités : les cartes HDI peuvent accueillir plus de composants et donc plus de fonctionnalités.
• Gestion thermique améliorée : les circuits imprimés HDI peuvent être conçus pour dissiper la chaleur plus efficacement.
• Fiabilité améliorée : les cartes de circuits imprimés HDI ont moins d'interconnexions, ce qui réduit le risque de défaillance due à la fatigue des soudures et à d'autres facteurs.
Types de PCB HDI
Il existe trois principaux types de PCB HDI.
• 1+N+1 : Ce type de PCB HDI a une couche durcie suivie d'une couche de base suivie d'une autre couche durcie.
• 2+N+2 : Ce type de PCB HDI comporte deux couches durcies, suivies d'une couche de base et de deux autres couches durcies.
• Couches HDI en option : Ce type de PCB HDI a plusieurs couches de construction avec des vias les connectant.
Choisir la bonne conception de carte HDI pour votre application Tenez compte des facteurs suivants pour choisir la bonne conception de carte HDI pour votre application.
• Nombre et taille des composants requis.
• Taille de PCB souhaitée.
• Exigences relatives aux propriétés électriques.
• Exigences de gestion thermique.
• Budget disponible.
Conception de la pile de circuits imprimés HDI La conception de la pile de circuits imprimés HDI est essentielle pour atteindre la densité de câblage et les performances électriques requises.
La structure de la pile contient les couches suivantes :
• Couches de signal : ces couches transportent des signaux électriques entre les composants.
• Plans d'alimentation et de masse : ces couches fournissent les connexions d'alimentation et de masse aux composants.
• Layout Layers : Ces couches sont utilisées pour créer des vias connectant différentes couches.
Directives de disposition des cartes HDI Pour obtenir la densité de disposition souhaitée, certaines directives de disposition doivent être suivies lors de la conception d'une carte HDI.
Les principales recommandations de routage incluent :
• Minimisez le nombre de vias utilisés.
• Utilisez des microvias dans la mesure du possible.
• Évitez les angles droits lors du traçage.
• Distance minimale entre les composants et les vias
Types de Via utilisés sur les cartes HDI
Les cartes HDI utilisent plusieurs types de vias pour atteindre la densité de routage requise. Ceux-ci inclus:
• Trous traversants : Ces vias traversent toutes les couches du PCB.
• Trous d'épingle : il s'agit de vias de petit diamètre qui relient les couches adjacentes.
• Vias aveugles : ces vias connectent les couches externes aux couches internes sans traverser toute la carte.
• Vias cachés : ces vias connectent deux ou plusieurs couches internes sans passer par les couches externes.
Microvia Fabrication Les microvias sont un composant essentiel des PCB HDI et nécessitent des techniques de perçage de précision pour la fabrication. Les microvias sont créés à l'aide des méthodes suivantes :
• Perçage mécanique : Cette méthode utilise une perceuse pour créer un via. Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée pour percer les microvias.
• Perçage au laser : Cette méthode utilise un faisceau laser pour créer un trou traversant. Il s'agit d'un perçage plus précis que le perçage mécanique et est utilisé pour les trous de petit diamètre.
Fabrication de vias aveugles
Les vias aveugles sont utilisés dans les circuits imprimés HDI pour réduire le nombre de couches nécessaires et augmenter la densité de routage. Les méthodes suivantes sont utilisées pour la fabrication de transitions aveugles :
• Perçage mécanique : Cette méthode utilise une perceuse pour créer un via. Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée pour percer des vias borgnes.
• Perçage au laser : Cette méthode utilise un faisceau laser pour créer un trou traversant.
Perçage laser PCB HDI
Le perçage laser est un processus important dans la fabrication de PCB HDI, nécessitant un contrôle précis du faisceau laser. Les types de lasers suivants sont utilisés pour le perçage laser PCB HDI :
• Lasers CO2 : Ces lasers sont utilisés pour percer des trous de plus grand diamètre.
• Lasers UV : Ces lasers sont utilisés pour percer des trous de petit diamètre.
Finition de surface du PCB HDI
La finition de surface du PCB HDI est importante pour assurer une bonne soudabilité et prévenir la corrosion. Les finitions de surface suivantes sont couramment utilisées pour les PCB HDI :
• ENIG (nickel chimique d'or d'immersion)
• OSP (préservatif de soudure organique)
• HASL (nivellement de soudure à air chaud)
Test et vérification des circuits imprimés HDI
Les cartes de circuits imprimés HDI nécessitent des tests et des vérifications pour garantir leur fonctionnalité et leur fiabilité. Pour les cartes de circuits imprimés HDI, les tests et vérifications suivants sont couramment utilisés :
• Tests électriques : Cela comprend les tests de court-circuit, d'ouverture et de continuité.
• Inspection aux rayons X : Utilisé pour vérifier les couches internes de la carte de circuit imprimé pour les défauts.
• Analyse de microsection : utilisée pour vérifier la qualité des vias et d'autres caractéristiques importantes.
Problèmes de fabrication HDI PCB (DFM)
La conception des circuits imprimés HDI nécessite une attention particulière à la fabricabilité. Les considérations DFM suivantes sont importantes pour les PCB HDI :
• Minimisez le nombre de couches.
• Suivez les bonnes règles de routage.
• Utilisez le bon type et la bonne taille de vias.
• Sélection du traitement de surface approprié.
• Minimiser l'utilisation de vias borgnes et cachés.
Outils de conception de circuits imprimés HDI
Plusieurs outils de conception sont disponibles pour la conception de PCB HDI. Ces outils comprennent :
• Logiciel de CAO : Utilisez un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour créer la disposition du circuit imprimé.
• Outils DFM : Les outils de conception pour la manufacturabilité (DFM) sont utilisés pour assurer la manufacturabilité des projets.
• Logiciel CAM : utilisez un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour créer les fichiers de données nécessaires à la fabrication de PCB.
Avantages des PCB HDI
Les PCB HDI offrent un certain nombre d'avantages par rapport aux PCB traditionnels. Ces avantages :
• Densité de câblage accrue
• petite taille
• Réduction du bruit du signal
• Amélioration de l'intégrité du signal
• Amélioration de la gestion de la température
Applications de circuits imprimés HDI
Les circuits imprimés HDI sont utilisés dans une grande variété d'applications, notamment :
• appareils mobiles
• Technologie portable
• Équipement médical
• Aéronautique et Défense
• Électronique automobile
• L'automatisation industrielle
Défis dans la conception et la fabrication de PCB HDI
Il existe plusieurs défis dans la conception et la fabrication des PCB HDI.
• Prix élevé
• Processus de production complexe
• tolérances serrées
• Flexibilité de conception limitée
L'avenir des PCB HDI
La demande d'appareils électroniques plus petits, plus légers et plus puissants stimule le développement des PCB HDI. L'avenir du PCB HDI peut inclure :
• Une plus grande utilisation de nouveaux matériaux tels que les substrats flexibles.
• Progrès dans le perçage au laser et d'autres technologies de fabrication.
• Intégration avec l'impression 3D et d'autres technologies de fabrication additive.
Conclusion
HDI PCB est une technologie clé pour répondre à la demande d'appareils électroniques plus petits et plus puissants. La conception et la fabrication de PCB HDI nécessitent une attention particulière à des facteurs tels que la densité des traces, le type de via, la qualité de surface, ainsi que les tests et la vérification. Le PCB HDI présente certains défis, mais ses avantages en font une technologie importante pour de nombreuses applications.
