Réduire les discontinuités de communication croisée et d'impédance dans HDI Conception de circuits imprimés

L'interconnexion à haute densité, ou HDI, a été la réponse à la double demande de fonctionnalités plus élevées dans les appareils plus petits. Mais HDI soulève ses propres problèmes, en particulier avec l'intégrité du signal, dont nous allons explorer deux dans notre article pour aujourd'hui: les discontinuités de crosstalk et d'impédance.

Crosstalk

Dans le moderne circuit imprimé HDI Mises en page, la gestion du crosstalk est un objectif principal de conception. Les designers soulignent que circuit imprimé HDI Le routage nécessite un strict respect des règles d'espacement. Crosstalk est un problème qui survient lorsque les champs électromagnétiques générés par une trace interfèrent avec une autre trace, réduisant la clarté du signal, entraînant du bruit et parfois des erreurs de timing. Les lignes fines et leur espacement étroit qui définissent circuit imprimé HDI Les structures sont également précisément ce qui aggrave ces problèmes. Dans le moderne circuit imprimé HDI Mises en page, la gestion du crosstalk est un objectif principal de conception.

Une fréquence élevée, dans un module 5G par exemple, aggrave les conversations croisées, par laquelle même une légère interférence peut déformer le processus de transfert de données et augmenter les taux d’erreur élevés. N’oubliez pas d’éviter ces situations qui donnent inévitablement naissance à un crosstalk : le long routage parallèle des signaux à grande vitesse, l’espacement inadéquat dans les agencements à hauteur fine et le manque d’isolement adéquat entre les paires différentielles.

Discontinuités d'impédance

Ingénieurs travaillant avec les circuits imprimés HDI Ces discontinuités doivent être soigneusement minimisées. L'impédance contrôlée est une condition pour que les signaux circulent de manière prévisible à travers une ligne de transmission. Dans circuit imprimé HDI Les décontinuités surviennent lorsque des changements brusques de propriétés géométriques ou matérielles provoquent la réflexion du signal.

- Des changements soudains dans les diamètres des microvias et des vias empilés peuvent provoquer des décalages d'impédance localisés

- Des écarts mineurs de largeur de trace et d'espacement provoquent des erreurs amplifiées à des fréquences plus élevées

- Les incohérences avec l'épaisseur diélectrique et les déplacements même au niveau du micron peuvent affecter la stabilité de l'impédance

- Les changements dans la constante diélectrique ou le facteur de perte peuvent également fausser les calculs

Non traitées, ces discontinuités se manifestent sous forme de réflexions, de pertes d'insertion et de diagrammes oculaires déformés.

Stratégies de Stack-Up

Un bien planifié circuit imprimé HDI stack-up aide à réduire à la fois la perte de signal et la déformation. Un bon empilement vise à trouver un équilibre entre les performances électriques et la fabricabilité :

- Maintenir une épaisseur diélectrique constante afin de stabiliser l'impédance

- Évitez les poids asymétriques en cuivre qui peuvent provoquer une déformation et déformer l'impédance

- Construire des couches avec des films de cuivre revêtus de résine afin de créer des interconnexions à pas fin

- Placez ces plans au sol et électriques avec stratégie, blindant les signaux plus sensibles et de manière à réduire les interférences électromagnétiques.

Les empilements symétriques sont souvent recommandés pour l'emballage avancé pour une meilleure fiabilité mécanique qu'ils fournissent qui peut réduire le biais.

Lignes directrices pour le routage des traces

Ces règles de routage sont particulièrement importantes dans circuit imprimé HDI dessins.

La pratique consacrée à l'échelle de l'industrie est de toujours faire l'espacement de trace de trois fois la largeur de ligne pour les signaux standard, et cinq fois pour les signaux critiques. Ces règles sont aussi appelées la règle 3W et la règle 5W.

- L'accouplement serré dans les paires différentielles peut garantir l'immunité au bruit, mais il n'est pas moins important de maintenir un espacement adéquat des signaux voisins

Sur les couches adjacentes, orienter les signaux perpendiculaires les uns aux autres dans ce que l'on appelle le routage orthogonal. Ceci est dans le but de réduire le couplage large

- Les traces de protection mises à la terre entre les signaux à grande vitesse peuvent également réduire le couplage dans les zones de routage denses

Via Design

Optimiser les vias en les circuits imprimés HDI réduit l'inductance et améliore la fiabilité globale. Des pratiques de conception robustes sont cruciales lors de la fabrication les circuits imprimés HDI pour les applications de télécommunications et aérospatiales. les circuits imprimés HDI sont lourds sur les microvias et les conceptions via-in-pad, qui nécessitent une optimisation prudente, car les vias sont eux-mêmes une source de discontinuités d'impédance:

- Retirez les tronçons inutilisés par perçage arrière afin de réduire les réflexions dans les vias de trou traversant

- Utiliser des vias remplis de résine pour améliorer la fiabilité et assurer des surfaces planes pour le montage des composants

- Renforcez vos microvias empilés lorsqu'ils sont denses, à nouveau pour améliorer la fiabilité

- Utiliser Via-in-Pad Plaqué ou VIPPO pour réduire l'inductance et raccourcir les trajets du signal, afin d'améliorer les performances sous des fréquences plus élevées

Matériaux

Le choix de matériaux avancés est essentiel pour la stabilité circuit imprimé HDI performance. Ce choix de matériaux détermine à quel point un circuit imprimé HDI fonctionne sous stress. Nous trouvons nous-mêmes la norme FR-4 insuffisante pour les vitesses élevées de circuit imprimé HDI en raison de sa perte diélectrique plus élevée, au-dessus de laquelle nous recommandons ces matériaux:

- Les stratifiés à faible Dk et à faible Df peuvent fournir une impédance stable et réduire également la perte de signal

- Les systèmes en polyimide offrent une stabilité thermique élevée, très précieuse pour les applications aérospatiales et de défense

- Les stratifiés sans adhésif peuvent également minimiser la variabilité de l'épaisseur diélectrique et améliorer ainsi la cohérence

- Les systèmes de résine avancés sont également excellents pour les applications où l'absorption d'humidité sera un problème

Simulations

Les outils de simulation permettent d'anticiper circuit imprimé HDI problèmes avant la production. Profitez des nombreux outils de simulation indisponibles seulement tant d'années auparavant, grâce auxquels vous pouvez anticiper les problèmes avant de passer à la prochaine étape

- Les simulations d'intégrité du signal ou SI peuvent vous aider à prédire les défaillances de crosstalk et d'impédance

- La réflectométrie de domaine temporel, ou TDR, peut fournir des profils d'impédance exacts et détecter des discontinuités

- L'analyse du schéma oculaire peut révéler les effets cumulatifs du crosstalk, de la jitter, des réflexions et d'autres actions

Profitez de ces outils de simulation avant la fabrication, puis combinez leurs résultats avec des tests effectués sur des échantillons pour préparer votre produit à toutes les combinaisons de circonstances imaginables.

Conception pour la fabricabilité

Une communication cohérente avec les fabricants assure les circuits imprimés HDI atteindre les objectifs de coûts et de performance.

• N'oubliez pas de confirmer avec votre fabricant vos exigences pour une trace minimale et un espace minimum
• Gardez vos ratios d'aspect microvia dans des limites pour éviter les vides de placage
• Les agencements denses réduiront inévitablement les rendements si les tolérances n'étaient pas réalistes

En regardant vers l'avenir, les circuits imprimés HDI restera un facteur essentiel de la miniaturisation et de la fonctionnalité à grande vitesse. les circuits imprimés HDI sont la solution unique pour les appareils de plus en plus petits que notre temps exige, mais leurs signaux sont la proie de la double menace des discontinuités d'impédance de crosstalk. Mais ces problèmes peuvent être contrôlés avec une bonne conception, et vous pouvez toujours vous référer aux lignes directrices ci-dessus pour garder votre projet en sécurité.