為(wèi) HDI 设计选择更小(xiǎo)的占地面积

2021-09-10

為(wèi) HDI 设计选择更小(xiǎo)的占地面积

使用(yòng) HDI技术的主要目的是在更小(xiǎo)的電(diàn)路板上封装更多(duō)的组件。為(wèi) HDI 选择更小(xiǎo)的占位面积可(kě)增加電(diàn)路板功能(néng)和组件密度。

因此，在设计高密度互连板时，有(yǒu)许多(duō)问题需要解决。使用(yòng)占用(yòng)空间较小(xiǎo)的组件可(kě)以实现密集的住宿。

什么是 HDI布局？

HDI布局可(kě)在有(yǒu)限的電(diàn)路板空间内容纳更多(duō)组件。这种设计面临以下挑战：

董事会工作區(qū)有(yǒu)限

使用(yòng)占用(yòng)空间较小(xiǎo)的组件

组件和其他(tā)物(wù)理(lǐ)特征之间的密集间距

電(diàn)路板两侧的元件数量增加

较長(cháng)的走線(xiàn)会增加信号传播延迟

電(diàn)路板将需要更多(duō)的走線(xiàn)

带有(yǒu)封装的 HDI PCB布局

过孔类型的选择会显着影响高密度布局。对于 HDI 板中使用(yòng)的过孔类型，没有(yǒu)硬性规定。设计人员可(kě)以选择从盲/埋微孔到传统的通孔微孔。

根据電(diàn)路板设计要求，盲/埋微孔可(kě)以交错排列或堆叠排列。过孔的选择将决定工艺持续时间、步骤和成本。因此，应考虑这些因素以优化成本和制造复杂性。

高密度互连的元件选择

HDI的组件选择

在HDI 设计过程中，组件选择是一个耗时的过程。安装在電(diàn)路板上的组件将决定走線(xiàn)宽度、布線(xiàn)要求、钻孔尺寸和堆叠。PCB 上有(yǒu)限的可(kě)用(yòng)區(qū)域限制了元件封装的尺寸。同时，细间距元件会增加正确布線(xiàn)所需的层数。因此，这两个因素之间的优化将提供理(lǐ)想的组件尺寸。

性能(néng)、封装或焊盘图案、可(kě)追溯性和可(kě)用(yòng)性是决定 HDI 组件选择的四个因素。

正确放置元件的重要性

元件的放置会影响電(diàn)路板的运行和效率。谈到 HDI，组件将比传统布局更接近。即使组件彼此靠近，也不应发生EMI。这将降低走線(xiàn)的信号效率。此外，相邻引脚或焊盘之间不应出现寄生電(diàn)容或電(diàn)感。因此，在将元件放置在 PCB 上之前，必须正确研究信号完整性改善的可(kě)能(néng)性。

过孔位置还取决于元件放置。因此，如果过孔位置不对称，可(kě)能(néng)会导致整个電(diàn)路板上的应力不均匀。这样一来，董事会的实力就会受到影响。

什么是 HDI PCB 封装？

元件封装是電(diàn)路板布局上的图案，表示将在電(diàn)路板组装期间焊接的元件的位置。没有(yǒu)专门為(wèi)高密度互连板设计的特定类型的封装。设计人员试图使组件占用(yòng)空间更小(xiǎo)，以减少占用(yòng)的空间。根据 IPC-7351，封装一般分(fēn)為(wèi)三类。

足迹的IPC分(fēn)类

密度级别 A：这种封装分(fēn)类适用(yòng)于低密度产品应用(yòng)。波峰焊最适合密度 A 级元件。与其他(tā)两个相比，这些封装占用(yòng)更多(duō)的電(diàn)路板面积。

密度级别 B：本节适用(yòng)于具有(yǒu)中等组件密度级别的電(diàn)路板的组件封装。在回流焊接的情况下，密度级别 B 封装提供了强大的焊接连接条件。这些足迹是标称尺寸。

密度级别 C：这些封装适用(yòng)于 HDI 等高密度板。与 A 级和 B 级相比，这些足迹的大小(xiǎo)将更小(xiǎo)。

现在，我们已经意识到密度级别 C 的占用(yòng)面积是最小(xiǎo)的，最适合高密度互连板。但在我们决定使用(yòng)哪一个之前，这些足迹应该满足IPC-7351标准。它们还应符合供应商(shāng)的制造和组装能(néng)力。

用(yòng)于 HDI 的 SMD 封装尺寸更小(xiǎo)

HDI PCB 填充了小(xiǎo)型 SMD 封装

占用(yòng)空间较小(xiǎo)的 SMD 封装最适合 HDI 板。其中一些示例是0402、0201、001005等。这些封装的尺寸如下所示。

包装类型	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(diàn)阻器和電(diàn)容器通常采用(yòng)这些微型SMT 封装。表面贴装電(diàn)感器采用(yòng) 0805 (2.0 x 1.3 mm) 和 0603 (1.5 x 0.8 mm) 封装。还有(yǒu)其他(tā)组件，如变压器、石英晶體(tǐ)谐振器、陶瓷谐振器、滤波器等，在这些极小(xiǎo)的封装样式中不可(kě)用(yòng)。但我们必须确保这些组件紧凑且与拾放机器 兼容，而不管组件封装样式如何。

占用(yòng)空间更少的标准 IC 封装

对于 IC 封装，下面列出了较小(xiǎo)的版本：

小(xiǎo)外形封装 (SOP)

TSOP：具有(yǒu)0.5mm引脚间距的薄型小(xiǎo)外形封装。

SSOP：管脚间距為(wèi)0.635mm 的收缩小(xiǎo)外形封装。

QSOP：引脚间距為(wèi)0.635mm 的四分(fēn)之一小(xiǎo)外形封装。

VSOP：具有(yǒu)0.4、0.5 或 0.65mm引脚间距的非常小(xiǎo)的外形封装。

BGA

BGA 元件焊盘图案

BGA 封装通常用(yòng)于 HDI 板。这些组件的精细间距和焊盘内通孔技术的实施有(yǒu)助于满足这些类型的電(diàn)路板所需的紧凑性。由于引脚位于组件表面下方，因此这些组件的空间消耗甚至减少了。可(kě)提供间距小(xiǎo)至 0.4mm、0.5mm 等的 BGA 组件。

请参阅我们的文(wén)章，了解如何在此处突破 0.4mm BGA以及如何突破 0.5mm BGA。

QFP

一个 TQFP32 封装

四方扁平封装还提供了一些非常适用(yòng)于高密度应用(yòng)的变體(tǐ)。

LQFP：扁平四方扁平封装采用(yòng)扁平封装，并提供不同的引脚间距。高度保持在1.4 毫米。

TQFP：薄四方扁平封装是普通 QFP 的更薄版本，具有(yǒu)更小(xiǎo)的外形尺寸。

QFN

典型的 QFN 焊盘图案

四方扁平无引線(xiàn)封装适用(yòng)于 HDI，因為(wèi)它们占用(yòng)空间小(xiǎo)、周边有(yǒu)输入-输出焊盘和热焊盘。因此，当布線(xiàn)拥挤且布局密集时，这些封装很(hěn)容易散热。微型引線(xiàn)框架 QFN 封装是平均高度在0.35mm 到 1.45mm之间的微型变體(tǐ)的一个例子。

因此，从上面讨论的所有(yǒu)主题中，我们可(kě)以总结有(yǒu)关 HDI 中组件封装的以下几个方面：

HDI 板每平方英寸的元件密度总是大于常规板。

使用(yòng)高引脚数和低间距组件。

较小(xiǎo)的占位面积使组件彼此更接近，从而缩短信号路径長(cháng)度，从而提高信号质量。

组件封装应始终遵循 IPC-7351 标准以及制造商(shāng)的DFM 要求。

使用(yòng)via-in-pads 布線(xiàn)组件。