為 HDI 設計選擇更小的占地面積

2021-09-10

為 HDI 設計選擇更小的占地面積

使用 HDI技術(shù)的主要目的是在更小的電路板上封裝更多的組件。為 HDI 選擇更小的占位面積可增加電路板功能和組件密度。

因此，在設計高密度互連板時(shí)，有許多問(wèn)題需要解決。使用占用空間較小的組件可以實(shí)現密集的住宿。

什么是 HDI布局？

HDI布局可在有限的電路板空間內容納更多組件。這種設計面臨以下挑戰：

董事會(huì )工作區有限

使用占用空間較小的組件

組件和其他物理特征之間的密集間距

電路板兩側的元件數量增加

較長(cháng)的走線(xiàn)會(huì )增加信號傳播延遲

電路板將需要更多的走線(xiàn)

帶有封裝的 HDI PCB布局

過(guò)孔類(lèi)型的選擇會(huì )顯著(zhù)影響高密度布局。對于 HDI 板中使用的過(guò)孔類(lèi)型，沒(méi)有硬性規定。設計人員可以選擇從盲/埋微孔到傳統的通孔微孔。

根據電路板設計要求，盲/埋微孔可以交錯排列或堆疊排列。過(guò)孔的選擇將決定工藝持續時(shí)間、步驟和成本。因此，應考慮這些因素以?xún)?yōu)化成本和制造復雜性。

高密度互連的元件選擇

HDI的組件選擇

在HDI 設計過(guò)程中，組件選擇是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程。安裝在電路板上的組件將決定走線(xiàn)寬度、布線(xiàn)要求、鉆孔尺寸和堆疊。PCB 上有限的可用區域限制了元件封裝的尺寸。同時(shí)，細間距元件會(huì )增加正確布線(xiàn)所需的層數。因此，這兩個(gè)因素之間的優(yōu)化將提供理想的組件尺寸。

性能、封裝或焊盤(pán)圖案、可追溯性和可用性是決定 HDI 組件選擇的四個(gè)因素。

正確放置元件的重要性

元件的放置會(huì )影響電路板的運行和效率。談到 HDI，組件將比傳統布局更接近。即使組件彼此靠近，也不應發(fā)生EMI。這將降低走線(xiàn)的信號效率。此外，相鄰引腳或焊盤(pán)之間不應出現寄生電容或電感。因此，在將元件放置在 PCB 上之前，必須正確研究信號完整性改善的可能性。

過(guò)孔位置還取決于元件放置。因此，如果過(guò)孔位置不對稱(chēng)，可能會(huì )導致整個(gè)電路板上的應力不均勻。這樣一來(lái)，董事會(huì )的實(shí)力就會(huì )受到影響。

什么是 HDI PCB 封裝？

元件封裝是電路板布局上的圖案，表示將在電路板組裝期間焊接的元件的位置。沒(méi)有專(zhuān)門(mén)為高密度互連板設計的特定類(lèi)型的封裝。設計人員試圖使組件占用空間更小，以減少占用的空間。根據 IPC-7351，封裝一般分為三類(lèi)。

足跡的IPC分類(lèi)

密度級別 A：這種封裝分類(lèi)適用于低密度產(chǎn)品應用。波峰焊最適合密度 A 級元件。與其他兩個(gè)相比，這些封裝占用更多的電路板面積。

密度級別 B：本節適用于具有中等組件密度級別的電路板的組件封裝。在回流焊接的情況下，密度級別 B 封裝提供了強大的焊接連接條件。這些足跡是標稱(chēng)尺寸。

密度級別 C：這些封裝適用于 HDI 等高密度板。與 A 級和 B 級相比，這些足跡的大小將更小。

現在，我們已經(jīng)意識到密度級別 C 的占用面積是最小的，最適合高密度互連板。但在我們決定使用哪一個(gè)之前，這些足跡應該滿(mǎn)足IPC-7351標準。它們還應符合供應商的制造和組裝能力。

用于 HDI 的 SMD 封裝尺寸更小

HDI PCB 填充了小型 SMD 封裝

占用空間較小的 SMD 封裝最適合 HDI 板。其中一些示例是0402、0201、001005等。這些封裝的尺寸如下所示。

包裝類(lèi)型	尺寸（毫米）	尺寸（英寸）
0402	1.0 x 0.5	0.04 × 0.02
0201	0.6 x 0.3	0.02 × 0.01
01005	0.4 x 0.2	0.016 × 0.008

電阻器和電容器通常采用這些微型SMT 封裝。表面貼裝電感器采用 0805 (2.0 x 1.3 mm) 和 0603 (1.5 x 0.8 mm) 封裝。還有其他組件，如變壓器、石英晶體諧振器、陶瓷諧振器、濾波器等，在這些極小的封裝樣式中不可用。但我們必須確保這些組件緊湊且與拾放機器 兼容，而不管組件封裝樣式如何。

占用空間更少的標準 IC 封裝

對于 IC 封裝，下面列出了較小的版本：

小外形封裝 (SOP)

TSOP：具有0.5mm引腳間距的薄型小外形封裝。

SSOP：管腳間距為0.635mm 的收縮小外形封裝。

QSOP：引腳間距為0.635mm 的四分之一小外形封裝。

VSOP：具有0.4、0.5 或 0.65mm引腳間距的非常小的外形封裝。

BGA

BGA 元件焊盤(pán)圖案

BGA 封裝通常用于 HDI 板。這些組件的精細間距和焊盤(pán)內通孔技術(shù)的實(shí)施有助于滿(mǎn)足這些類(lèi)型的電路板所需的緊湊性。由于引腳位于組件表面下方，因此這些組件的空間消耗甚至減少了?？商峁╅g距小至 0.4mm、0.5mm 等的 BGA 組件。

請參閱我們的文章，了解如何在此處突破 0.4mm BGA以及如何突破 0.5mm BGA。

QFP

一個(gè) TQFP32 封裝

四方扁平封裝還提供了一些非常適用于高密度應用的變體。

LQFP：扁平四方扁平封裝采用扁平封裝，并提供不同的引腳間距。高度保持在1.4 毫米。

TQFP：薄四方扁平封裝是普通 QFP 的更薄版本，具有更小的外形尺寸。

QFN

典型的 QFN 焊盤(pán)圖案

四方扁平無(wú)引線(xiàn)封裝適用于 HDI，因為它們占用空間小、周邊有輸入-輸出焊盤(pán)和熱焊盤(pán)。因此，當布線(xiàn)擁擠且布局密集時(shí)，這些封裝很容易散熱。微型引線(xiàn)框架 QFN 封裝是平均高度在0.35mm 到 1.45mm之間的微型變體的一個(gè)例子。

因此，從上面討論的所有主題中，我們可以總結有關(guān) HDI 中組件封裝的以下幾個(gè)方面：

HDI 板每平方英寸的元件密度總是大于常規板。

使用高引腳數和低間距組件。

較小的占位面積使組件彼此更接近，從而縮短信號路徑長(cháng)度，從而提高信號質(zhì)量。

組件封裝應始終遵循 IPC-7351 標準以及制造商的DFM 要求。

使用via-in-pads 布線(xiàn)組件。