PCB设计软件中设置HDI PCB布局和布線(xiàn)

2021-04-16

PCB设计软件中设置HDI PCB布局和布線(xiàn)

更高级的PCB将更多(duō)的功能(néng)包装在更小(xiǎo)的空间中，通常使用(yòng)定制的IC / SoC，更高的层数和更小(xiǎo)的迹線(xiàn)。要正确设置这些设计的布局，需要一套功能(néng)强大的规则驱动的设计工具，这些工具可(kě)以在创建PCB时根据设计规则检查布線(xiàn)和布局。如果您正在使用(yòng)第一个HDI布局，则在开始PCB布局时可(kě)能(néng)很(hěn)难看到需要设置哪些设计规则。

在本文(wén)中，我们将研究准备HDI PCB布局时要设置的关键设计规则，以及一些提高效率的技巧。Altium Designer包含一个方便的界面，使这些规则易于访问和编辑，但是此处显示的规则普遍适用(yòng)于任何设计平台。

设置HDI PCB布局

对于HDI PCB，除了组件和布線(xiàn)密度外，几乎没有(yǒu)什么能(néng)将这些产品与标准PCB區(qū)别开来。我见过设计师指出，HDI板是指具有(yǒu)1000万或更小(xiǎo)的过孔，600万或更小(xiǎo)的走線(xiàn)或具有(yǒu)0.5 mm或更小(xiǎo)的引脚间距的任何东西。您的制造商(shāng)会告诉您，HDI PCB使用(yòng)约8密耳或更小(xiǎo)的盲孔，较小(xiǎo)的盲孔是用(yòng)激光钻孔的。

在某些方面，它们都是正确的，因為(wèi)对于HDI PCB布局的构成没有(yǒu)特定的阈值。每个人都可(kě)以同意，一旦设计包含微孔，它就是HDI板。在设计方面，您需要先设置某些设计规则，然后才能(néng)触摸布局。在建立设计规则之前，您应该收集制造商(shāng)的能(néng)力。完成此操作后，您需要设置设计规则和一些布局功能(néng)

走線(xiàn)宽度和通孔尺寸。一个跟踪的宽度与它的阻抗和走線(xiàn)宽度将决定当你进入HDI制度。一旦走線(xiàn)宽度变得足够小(xiǎo)，通孔也将变得如此之小(xiǎo)，以至于必须将其制造為(wèi)微通孔。

图层过渡。需要根据長(cháng)宽比仔细设计通孔，長(cháng)宽比还取决于所需的层厚。层过渡应该尽早定义，以便可(kě)以在路由过程中快速放置它们。

间隙。迹線(xiàn)必须彼此分(fēn)开，并与不属于网络的其他(tā)对象（焊盘，组件，平面等）保持分(fēn)开。此处的目标是确保符合HDI DFM规则并防止过多(duō)的串扰。

其他(tā)走線(xiàn)限制，例如走線(xiàn)長(cháng)度调整，最大走線(xiàn)長(cháng)度以及走線(xiàn)过程中允许的阻抗偏差，也很(hěn)重要，但它们将适用(yòng)于HDI板卡以外的地方。这里，两个最重要的点是通孔尺寸和走線(xiàn)宽度。可(kě)以通过多(duō)种方式（例如，模拟）或遵循标准的经验法则来确定间隙。小(xiǎo)心后者，因為(wèi)这可(kě)能(néng)会导致内层串扰过多(duō)或布線(xiàn)密度不足的情况。

叠层和过孔

HDI堆栈的范围可(kě)以从几层到几十层不等，以适应所需的路由密度。具有(yǒu)高引脚数细间距BGA的電(diàn)路板每个象限可(kě)以具有(yǒu)数百个连接，因此在為(wèi)HDI PCB布局创建层堆栈时需要设置过孔。

如果您在PCB设计软件中查看层堆栈管理(lǐ)器，则可(kě)能(néng)无法将特定的层转换明确定义為(wèi)微孔。没关系; 您仍然可(kě)以设置图层过渡，然后在设计规则中设置通孔尺寸限制。在Altium Designer中，您可(kě)以在“层堆栈管理(lǐ)器”中创建过渡，并在“属性”面板中将其标记為(wèi)微孔。 

在HDI PCB叠层中定义微孔。

一旦您要设置设计规则并创建模板，这种将微通道称為(wèi)微通道的功能(néng)就很(hěn)有(yǒu)用(yòng)。要设置通过通孔布線(xiàn)的设计规则，可(kě)以将设计规则定义為(wèi)仅适用(yòng)于微孔。这使您可(kě)以通过焊盘尺寸和孔直径来设置间隙的特定限制。在Altium Designer中，您将要使用(yòng)下面的自定义查询的“ IsMicroVia”部分(fēn)，以确保设计规则适用(yòng)于特定Net Class上的微孔。

為(wèi)HDI路由设置微孔设计规则。

请注意，此处定义的通孔宽度和焊盘尺寸取自早期项目的制造商(shāng)功能(néng)。在开始设置设计规则之前，您应该向制造商(shāng)咨询其功能(néng)。然后，需要在设计规则中设置走線(xiàn)宽度，以确保将走線(xiàn)阻抗控制在所需值。在其他(tā)情况下，不需要阻抗控制，您可(kě)能(néng)仍想限制HDI板上的走線(xiàn)宽度，以保持较高的布線(xiàn)密度。

走線(xiàn)宽度

您可(kě)以通过多(duō)种方法确定所需的走線(xiàn)宽度。首先，对于阻抗控制的路由，您需要以下工具之一：

一支筆(bǐ)和纸来计算所需的迹線(xiàn)大小(xiǎo)（困难的方式）

在線(xiàn)计算器（快速方法）

集成到您的设计和布局工具中的现场求解器（最准确的方法）

讨论了使用(yòng)在線(xiàn)计算器进行走線(xiàn)阻抗计算的弊端，在為(wèi)HDI PCB布局调整走線(xiàn)尺寸时，同样的观点也适用(yòng)。

要设置走線(xiàn)宽度，您可(kě)以在设计规则编辑器中将其定义為(wèi)约束，就像使用(yòng)通孔大小(xiǎo)一样。如果您不担心阻抗控制，则可(kě)以设置任意宽度。否则，您需要确定PCB叠层的阻抗曲線(xiàn)，并输入此特定宽度作為(wèi)设计规则。

由于走線(xiàn)宽度对于过孔焊盘的尺寸不能(néng)太大，因此您需要采取谨慎的平衡操作。如果阻抗控制的走線(xiàn)宽度太大，则应减小(xiǎo)层压板的厚度，因為(wèi)这将迫使走線(xiàn)宽度减小(xiǎo)，或者可(kě)以增加焊盘的尺寸。只要平台的尺寸超过IPC标准中列出的值，从可(kě)靠性的角度来看就可(kě)以了。

确定阻抗控制所需的宽度后，只需将此值设置為(wèi)设计规则即可(kě)。在Altium Designer中，您可(kě)以使用(yòng)集成的场求解器定义阻抗曲線(xiàn)，然后将其用(yòng)于在设计规则中强制要求的宽度。

為(wèi)带有(yǒu)带状線(xiàn)迹線(xiàn)的HDI路由设置微孔设计规则。

间隙

完成上面显示的两个关键任務(wù)后，您需要确定适当的迹線(xiàn)间隙。不幸的是，迹線(xiàn)之间的间距不应默认為(wèi)3W或3H经验法则，因為(wèi)这些规则不正确地应用(yòng)于具有(yǒu)高速信号的高级板。相反，最好对拟议的走線(xiàn)宽度进行串扰仿真，并检查是否会产生过多(duō)的串扰。