Reduzierung von Cross-Talk- und Impedanz-Diskontinuitäten in HDI Leiterplattendesign

High Density Interconnect oder HDI ist die Antwort auf die doppelte Nachfrage nach höheren Funktionalitäten in kleineren Geräten. Aber HDI wirft seine eigenen Probleme auf, insbesondere bei der Signalintegrität, von denen wir heute in unserem Artikel zwei untersuchen werden: Crosstalk und Impedanzdiskontinuitäten.

Crosstalk

Im modernen HDI-Leiterplatte Layouts, Crosstalk Management ist ein primärer Designfokus. Designer betonen, dass HDI-Leiterplatte Routing erfordert die strikte Einhaltung der Abstandsregeln. Crosstalk ist ein Problem, das auftritt, wenn elektromagnetische Felder, die von einer Spur erzeugt werden, eine andere Spur stören und die Signalklärheit reduzieren, was zu Rauschen und manchmal zu Zeitfehlern führt. Die feinen Linien und ihr enger Abstand, die definieren HDI-Leiterplatte Strukturen sind genau das, was diese Probleme erhöht. Im modernen HDI-Leiterplatte Layouts, Crosstalk Management ist ein primärer Designfokus.

Eine hohe Frequenz, beispielsweise in einem 5G-Modul, verschlimmert Crosstalks, wodurch auch geringfügige Störungen den Datenübertragungsprozess verzerren und große Fehlerraten erhöhen können. Denken Sie daran, diese Situationen zu vermeiden, die unvermeidlich zu Crosstalk führen: lange parallele Routing von Hochgeschwindigkeitssignalen, unzureichende Abstände in feinschattigen Layouts und mangelnde Isolierung zwischen Differenzpaaren.

Impedanz Diskontinuitäten

Ingenieure arbeiten mit HDI-Leiterplatten Diese Diskontinuitäten müssen sorgfältig minimiert werden. Die gesteuerte Impedanz ist eine Bedingung, dass Signale vorhersehbar durch eine Übertragungsleitung reisen. Im HDI-Leiterplatte Layouts, Diskontinuitäten treten auf, wenn plötzliche Änderungen der geometrischen oder Materialeigenschaften eine Signalreflexion verursachen.

- Plötzliche Veränderungen in den Durchmessern von Microvias und gestapelten Vias können lokalisierte Impedanzmismatches verursachen

- Kleinere Abweichungen von Spurweite und Abstand verursachen verstärkte Fehler bei höheren Frequenzen

- Inkonsistenzen mit dielektrischer Dicke und Verschiebungen auch auf Mikronenebene können die Impedanzstabilität beeinflussen

- Änderungen der dielektrischen Konstante oder Verlustfaktor können auch Berechnungen schieben

Unabhängig manifestieren sich diese Diskontinuitäten als Reflexionen, Einführungsverlust und verzerrte Augendiagramme.

Stack-Up Strategien

Eine gut geplante HDI-Leiterplatte Stack-up hilft sowohl Signalverlust als auch Verformung zu reduzieren. Ein guter Stack-up strebt nach einem Gleichgewicht zwischen elektrischer Leistung und Fertigbarkeit:

- Erhalten Sie eine konsistente dielektrische Dicke, um die Impedanz zu stabilisieren

- Vermeiden Sie asymmetrische Kupfergewichte, die Verformung verursachen und Impedanz verzerren können

- Aufbauen von Schichten mit harzbeschichteten Kupferfolien, um feine Steigungsverbindungen zu schaffen

Platzieren Sie diese Boden- und Kraftebenen mit Strategie, schützen Sie empfindlichere Signale und reduzieren Sie elektromagnetische Störungen.

Symmetrische Stapel-Ups werden häufig für fortgeschrittene Verpackungen für die bessere mechanische Zuverlässigkeit empfohlen, die sie bieten, die eine Skrägung reduzieren kann.

Trace Routing Richtlinien

Diese Routing-Regeln sind besonders wichtig in dichten HDI-Leiterplatte Entwürfe.

- Die geweihte branchenweite Praxis besteht darin, immer einen Spurabstand von dreimal der Leitungsbreite für Standardsignale und fünfmal für kritische Signale zu machen. Diese sind auch als 3W-Regel und 5W-Regel bekannt.

- Enge Kupplung innerhalb von Differenzpaaren kann Geräuschimmunität garantieren, aber es ist nicht weniger wichtig, einen ausreichenden Abstand von benachbarten Signalen zu erhalten

- Auf benachbarten Schichten orientieren Sie Signale senkrecht zueinander in dem, was als orthogonale Routing bekannt ist. Dies dient der Verringerung der Breitseitskupplung

- Vererdete Schutzspuren zwischen Hochgeschwindigkeitssignalen können auch die Kopplung in dichten Routing-Bereichen reduzieren

Über Design

Optimierung der Vias in HDI-Leiterplatten reduziert die Induktivität und erhöht die allgemeine Zuverlässigkeit. Robuste Konstruktionspraktiken sind entscheidend bei der Herstellung HDI-Leiterplatten für Telekom- und Raumfahrtanwendungen. HDI-Leiterplatten sind schwer auf Microvias und via-in-pad Designs, die eine sorgfältige Optimierung erfordern, da Vias selbst eine Quelle von Impedanzdiskontinuitäten sind:

- Entfernen Sie unbenutzte Stöße durch Rückbohren, um Reflexionen in Durchgangsloch Vias zu reduzieren

- Verwenden Sie harzgefüllte Vias, um die Zuverlässigkeit zu verbessern und ebene Oberflächen für die Montage von Komponenten zu gewährleisten

- Verstärken Sie Ihre gestapelten Mikrovias, wenn sie dicht sind, wieder, um die Zuverlässigkeit zu verbessern

- Verwenden Sie Via-in-Pad Plated Over oder VIPPO zur Reduzierung der Induktivität und zur Verkürzung der Signalwege, um die Leistung bei höheren Frequenzen zu verbessern

Materialien

Die Auswahl fortschrittlicher Materialien ist für stabile HDI-Leiterplatte Leistung. Diese Materialwahl bestimmt, wie gut ein HDI-Leiterplatte unter Stress funktioniert. Wir selbst finden Standard FR-4 für die hohen Geschwindigkeiten von HDI-Leiterplatte aufgrund seines höheren dielektrischen Verlustes empfehlen wir diese Materialien:

- Low-Dk- und Low-Df-Laminate können stabile Impedanz liefern und auch den Signalverlust reduzieren

- Polyimidsysteme bieten hohe thermische Stabilität, sehr wertvoll für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen

- Klebstofflose Laminate können auch die Variabilität der dielektrischen Dicke minimieren und somit die Konsistenz verbessern

- Fortgeschrittene Harzsysteme sind auch großartig für Anwendungen, in denen die Feuchtigkeitsabsorption ein Problem sein wird

Simulationen

Simulationstools ermöglichen die Vorhersage HDI-Leiterplatte Probleme vor der Produktion. Profitieren Sie von den vielen Simulationswerkzeugen, die vor vielen Jahren noch nicht verfügbar waren, mit denen Sie Probleme vorhersehen können, bevor Sie zum nächsten Schritt gehen

- Signalintegrität oder SI-Simulationen können Ihnen helfen, Cross-Talk- und Impedanzmismatches vorherzusagen

- Time Domain Reflectometry, oder TDR, kann genaue Impedanzprofile liefern und Diskontinuitäten erkennen

- Augendiagrammanalyse kann die kumulativen Auswirkungen von Crosstalk, Jitter, Reflexionen und anderen Aktionen aufdecken

Nutzen Sie diese Simulationswerkzeuge vor der Herstellung und kombinieren Sie dann ihre Ergebnisse mit Tests an Proben, um Ihr Produkt auf jede Kombination von denkbaren Umständen vorzubereiten.

Design für Fertigbarkeit

Eine konsequente Kommunikation mit Herstellern gewährleistet HDI-Leiterplatten Kosten- und Leistungsziele zu erreichen.

• Denken Sie daran, mit Ihrem Hersteller Ihre Anforderungen an minimale Spuren und minimalen Platz zu bestätigen
• Halten Sie Ihre Microvia-Aspektverhältnisse innerhalb der Grenzen, um Plating-Leeren zu vermeiden
• Dichte Layouts reduzieren unvermeidlich die Erträge, wenn Toleranzen nicht realistisch waren

Mit Blick auf die Zukunft, HDI-Leiterplatten wird weiterhin ein Kernmöglichkeitsmittel für Miniaturisierung und Hochgeschwindigkeitsfunktionalität bleiben. HDI-Leiterplatten sind die einzigartige Lösung für die kleineren und kleineren Geräte, die unsere Zeit verlangt, aber ihre Signale sind Beute der doppelten Bedrohung von Crosstalk Impedance Discontinuities. Aber diese Probleme können mit gutem Design kontrolliert werden, und Sie können sich immer auf die oben genannten Richtlinien beziehen, um Ihr Projekt sicher zu halten.