Ridurre le discontinuità di interferenza e impedenza in HDI progettazione di circuiti stampati

L’interconnessione ad alta densità, o HDI, è stata la risposta alla doppia domanda di funzionalità più elevate nei dispositivi più piccoli. Ma HDI solleva problemi propri, in particolare con l'integrità del segnale, di cui esploreremo due nel nostro articolo per oggi: discontinuità di crosstalk e impedenza.

Crosstalk

Nel moderno circuito stampato HDI layout, la gestione del crosstalk è un focus di progettazione primario. I progettisti sottolineano che circuito stampato HDI Il routing richiede il rigoroso rispetto delle regole di spaziamento. Crosstalk è un problema che sorge quando i campi elettromagnetici generati da una traccia interferiscono con un'altra traccia, riducendo la chiarezza del segnale, con conseguente rumore, e a volte in errori di sincronizzazione. Le linee sottili e la loro stretta distanza che definiscono circuito stampato HDI Le strutture sono anche esattamente ciò che aumenta questi problemi. Nel moderno circuito stampato HDI layout, la gestione del crosstalk è un focus di progettazione primario.

Un’alta frequenza, ad esempio in un modulo 5G, peggiora i crosstalk, con cui anche una lieve interferenza può distorcere il processo di trasferimento dei dati e aumentare grandi tassi di errore. Ricordatevi di evitare queste situazioni che inevitabilmente danno luogo al crosstalk: lungo routing parallelo di segnali ad alta velocità, spaziamento inadeguato nei layout a tono fine e mancanza di un adeguato isolamento tra coppie differenziali.

Impedanza Discontinuità

Ingegneri che lavorano con circuiti stampati HDI Sappiamo che queste discontinuità devono essere ridotte al minimo. Impedanza controllata è una condizione per i segnali di viaggiare prevedibilmente attraverso una linea di trasmissione. In circuito stampato HDI Le discontinuità si verificano quando bruschi cambiamenti delle proprietà geometriche o materiali causano la riflessione del segnale.

- Cambiamenti improvvisi nei diametri dei microvias e dei vias impilati possono causare discrepanze di impedenza localizzate

- Le minori deviazioni della larghezza della traccia e dello spaziamento causano errori amplificati a frequenze più elevate

- Inconsistenze con lo spessore dielettrico e spostamenti anche a livello di micron possono influenzare la stabilità dell'impedenza

- Le variazioni della costante dielettrica o del fattore di perdita possono anche skevare i calcoli

Non indirizzate, queste discontinuità si manifestano come riflessioni, perdita di inserzione e diagrammi oculari distorti.

Strategie di Stack-Up

Un bene pianificato circuito stampato HDI Lo stack-up aiuta a ridurre sia la perdita di segnale che la deformazione. Un buon stack-up cerca un equilibrio tra prestazioni elettriche e fabbricabilità:

- Mantenere lo spessore dielettrico coerente al fine di stabilizzare l'impedenza

- Evitare pesi di rame asimmetrici che possono causare deformazione e distorsione dell'impedenza

- Costruire strati con pellicole di rame rivestite di resina al fine di creare interconnessioni fine-pitch

Posizionare questi piani di terra e di potenza con strategia, schermando segnali più sensibili e in modo da ridurre le interferenze elettromagnetiche.

Gli impili simmetrici sono spesso raccomandati per imballaggi avanzati per la migliore affidabilità meccanica che forniscono e che può ridurre lo skew.

Linee guida per il routing traccia

Queste regole di routing sono particolarmente importanti in circuito stampato HDI progettazione.

La pratica consacrata in tutto il settore è sempre fare traccia di distanza di tre volte la larghezza della linea per i segnali standard, e cinque volte per i segnali critici. Questi sono anche noti come la regola 3W e la regola 5W.

- L'accoppiamento stretto all'interno di coppie differenziali può garantire l'immunità al rumore, ma non è meno importante mantenere una distanza adeguata dai segnali vicini

- Sulli strati adiacenti, orientare i segnali perpendicolari l'uno all'altro in quello che è noto come routing ortogonale. Questo è allo scopo di ridurre l'accoppiamento laterale

- Tracce di protezione messe a terra tra segnali ad alta velocità possono anche ridurre l'accoppiamento in aree di routing dense

Via Progettazione

Ottimizzazione vias in circuiti stampati HDI riduce l'induttanza e migliora l'affidabilità generale. Le pratiche di progettazione robuste sono fondamentali durante la produzione circuiti stampati HDI per applicazioni di telecomunicazioni e aerospaziali. circuiti stampati HDI sono pesanti su microvias e via-in-pad progetti, che richiedono un'ottimizzazione attenta, come vias sono stessi una fonte di discontinuità di impedenza:

- Rimuovere i tronchi inutilizzati con retroforatura al fine di ridurre i riflessi nei vias attraverso il foro

- Utilizzare vias riempiti di resina per migliorare l'affidabilità e garantire superfici piane per il montaggio dei componenti

- Rinforzare i microvias impilati quando sono densi, di nuovo per migliorare l'affidabilità

- Utilizzare via-in-pad placcato sopra oppure VIPPO , per ridurre l'induttanza e accorciare i percorsi del segnale, in modo da migliorare le prestazioni sotto frequenze più elevate

Materiali

La scelta di materiali avanzati è essenziale per stabilire circuito stampato HDI prestazioni. Questa scelta dei materiali determina quanto circuito stampato HDI Si svolge sotto stress. Noi stessi riteniamo standard FR-4 insufficiente per le alte velocità di circuito stampato HDI a causa della sua maggiore perdita dielettrica, sopra la quale raccomandiamo questi materiali:

- Laminati a basso Dk e a basso Df possono fornire impedenza stabile e ridurre anche la perdita di segnale

- I sistemi in poliimide offrono alta stabilità termica, molto preziosa per applicazioni aerospaziali e di difesa

- Laminati senza adesivi possono anche ridurre al minimo la variabilità dello spessore dielettrico e quindi migliorare la coerenza

- I sistemi di resina avanzati sono anche ottimi per applicazioni in cui l'assorbimento dell'umidità sarà un problema

Simulazioni

Gli strumenti di simulazione consentono di anticipare circuito stampato HDI problemi prima della produzione. Approfitta dei tanti strumenti di simulazione non disponibili solo tanti anni prima, con i quali puoi anticipare i problemi prima di passare al passo successivo

- Integrità del segnale, o simulazioni SI può aiutare a prevedere crosstalk e impedenza discrepanze

- La riflettometria a dominio temporale, o TDR, può fornire profili di impedenza esatti e rilevare discontinuità

- L'analisi del diagramma dell'occhio può rivelare gli effetti cumulativi di crosstalk, jitter, riflessioni e altre azioni

Approfitta di questi strumenti di simulazione prima della fabbricazione e poi combina i loro risultati con i test effettuati su campioni per preparare il tuo prodotto per ogni combinazione di circostanze immaginabili.

Progettazione per la fabbricabilità

La comunicazione coerente con i produttori garantisce circuiti stampati HDI soddisfare sia gli obiettivi di costo che di prestazione.

• Ricorda di confermare con il tuo produttore le tue esigenze per traccia minima e spazio minimo
• Mantieni i rapporti di aspetto della microvia entro i limiti per evitare vuoti di placcatura
• I layout densi ridurranno inevitabilmente i rendimenti se le tolleranze non fossero realistiche

Guardando avanti, circuiti stampati HDI rimarrà un facilitatore fondamentale della miniaturizzazione e delle funzionalità ad alta velocità. circuiti stampati HDI sono la soluzione unica per i dispositivi sempre più piccoli che i nostri tempi richiedono, ma i loro segnali sono preda della doppia minaccia di discontinuità di impedenza crosstalk. Ma questi problemi possono essere controllati con un buon design, e puoi sempre fare riferimento alle linee guida sopra per mantenere il tuo progetto al sicuro.