Zmniejszenie przebiegów interfejsu i impedancji w HDI projektowanie PCB

High Density Interconnect (HDI) jest odpowiedzią na podwójne zapotrzebowanie na wyższą funkcjonalność w mniejszych urządzeniach. Ale HDI podnosi swoje własne problemy, zwłaszcza z integralnością sygnału, z których dwa będziemy badać w naszym dzisiejszym artykule: dyskontynuacje crosstalk i impedancji.

Crosstalk

W nowoczesnym obwody drukowane HDI układy, zarządzanie crosstalk jest głównym celem projektowania. Projektanci podkreślają, że obwody drukowane HDI routing wymaga ścisłego przestrzegania zasad odstępowania. Crosstalk to problem, który powstaje, gdy pola elektromagnetyczne generowane przez jeden ślad zakłócają inny ślad, zmniejszając jasność sygnału, powodując hałas, a czasami błędy czasowe. Drobne linie i ich wąskie odstępy, które definiują obwody drukowane HDI To właśnie struktury zwiększają te problemy. W nowoczesnym obwody drukowane HDI układy, zarządzanie crosstalk jest głównym celem projektowania.

Wysoka częstotliwość, na przykład w modułu 5G, pogarsza rozmowy krzyżowe, dzięki czemu nawet niewielkie zakłócenia mogą zakłócić proces transferu danych i zwiększyć duże wskaźniki błędów. Pamiętaj unikać tych sytuacji, które nieuchronnie powodują crosstalk: długa równoległa trasa sygnałów wysokiej prędkości, niewystarczające odstępy w układach drobnych i brak odpowiedniej izolacji między pary różnicowe.

Przerwania impedancji

Inżynierowie pracujący z obwody drukowane HDI wiedzą, że te nieprzerwaności należy starannie zminimalizować. Kontrolowana impedancja jest warunkiem, aby sygnały przechodziły przewidywalnie przez linię przesyłową. W obwody drukowane HDI układy, przerwy występują, gdy nagłe zmiany właściwości geometrycznych lub materiałowych powodują odbicie sygnału.

- Nagłe zmiany średnic mikroviach i układanych viach mogą powodować zlokalizowane niesprawiedliwości impedancji

- Drobne odchylenia szerokości śladu i odstępu powodują wzmocnione błędy na wyższych częstotliwościach

- Niespójności z grubością dielektryczną i przesunięcia nawet na poziomie mikronów mogą wpływać na stabilność impedancji

- Zmiany stałej dielektrycznej lub współczynnika straty mogą również zniekształcić obliczenia

Nierozwiązane, te nieprzerwaności manifestują się jako odbicie, utrata wkładania i zniekształcone schematy oczu.

Strategie Stack-Up

Dobrze zaplanowany obwody drukowane HDI stack-up pomaga zmniejszyć zarówno utratę sygnału, jak i zakłócenie. Dobry stack-up dąży do równowagi między wydajnością elektryczną a wytwarzalnością:

- Utrzymanie spójnej grubości dielektrycznej w celu stabilizacji impedancji

- Unikaj asymetrycznych wag miedzi, które mogą powodować zakłócenie i zniekształcenie impedancji

- Budować warstwy z foliami miedzianymi powlekanymi żywicą w celu tworzenia połączeń międzysobowych

Umieść te płaszczyzny ziemskie i zasilania strategicznie, chroniąc bardziej wrażliwe sygnały i zmniejszając zakłócenia elektromagnetyczne.

Symetryczne układy są często zalecane do zaawansowanych opakowań, aby zapewnić lepszą niezawodność mechaniczną, która może zmniejszyć odchylenie.

Wytyczne dotyczące routingu śladowego

Te zasady routingu są szczególnie ważne w gęstych obwody drukowane HDI projektów.

- Konsekrowana praktyka w całej branży polega na zawsze wykonywaniu odstępu od śladu trzykrotnie większego od szerokości linii dla sygnałów standardowych i pięciokrotnie większego od szerokości linii dla sygnałów krytycznych. Nazywane są one również regułą 3W i regułą 5W.

- Cięsne sprzężenie w ramach par różnicowych może zagwarantować odporność na hałas, ale nie mniej ważne jest utrzymanie odpowiedniego odstępu od sąsiednich sygnałów

Na sąsiednich warstwach zorientuj sygnały prostopadne do siebie w tym, co jest znane jako routing ortogonalny. Jest to w celu zmniejszenia sprzężenia szerokobokiego

- Uzemione ślady ochrony między sygnałami wysokiej prędkości mogą również zmniejszyć sprzężenie w gęstych obszarach routingu

Za pośrednictwem projektowania

Optymalizacja vias w obwody drukowane HDI zmniejsza indukcję i zwiększa ogólną niezawodność. Robustne praktyki projektowe są kluczowe podczas produkcji obwody drukowane HDI dla zastosowań telekomunikacyjnych i lotniczych. obwody drukowane HDI są ciężkie na mikroviach i konstrukcjach via-in-pad, które wymagają starannej optymalizacji, ponieważ vias same są źródłem nieprzerwaności impedancji:

- Usuń niewykorzystane kołki poprzez wiercenie z tyłu, aby zmniejszyć odbicie w otworach przez otwory

- Użyj vias wypełnionych żywicą, aby poprawić niezawodność i zapewnić płaskie powierzchnie do montażu komponentów

- Wzmocnij swoje układane mikrovias, gdy są gęste, ponownie poprawić niezawodność

- Użyj Via-in-Pad Plated Over lub VIPPO w celu zmniejszenia indukcji i skrócenia ścieżek sygnału, aby poprawić wydajność przy wyższych częstotliwościach

Materiały

Wybór zaawansowanych materiałów jest niezbędny dla stabilności obwody drukowane HDI wydajność. Ten wybór materiału określa, jak dobrze obwody drukowane HDI Wykonuje się pod stresem. Sami uważamy, że standard FR-4 jest niewystarczający do wysokich prędkości obwody drukowane HDI ze względu na większą stratę dielektryczną, nad którą zalecamy te materiały:

- Laminaty nisko-Dk i nisko-Df mogą zapewnić stabilną impedancję, a także zmniejszyć utratę sygnału

- Systemy poliimidowe oferują wysoką stabilność termiczną, bardzo cenną dla zastosowań lotniczych i obronnych

- Laminaty bezklejne mogą również zminimalizować zmienność grubości dielektrycznej, a tym samym poprawić spójność

- Zaawansowane systemy żywicy są również idealne do zastosowań, w których wchłanianie wilgoci będzie problemem

Symulacje

Narzędzia symulacyjne umożliwiają przewidywanie obwody drukowane HDI problemy przed produkcją. Korzystaj z wielu narzędzi symulacyjnych niedostępnych tylko tak wiele lat wcześniej, dzięki którym możesz przewidzieć problemy przed przejściem do następnego kroku

- Integralność sygnału lub symulacje SI mogą pomóc w przewidywaniu niezgodności crosstalk i impedancji

- Reflektometria domeny czasowej lub TDR może zapewnić dokładne profile impedancji i wykrywać nieprzerwaności

- Analiza diagramu oczu może ujawnić skumulowane efekty crosstalk, drgawki, odbicie i inne działania

Skorzystaj z tych narzędzi symulacyjnych przed produkcją, a następnie połącz ich wyniki z badaniami wykonanymi na próbkach, aby przygotować produkt do każdej kombinacji możliwych okoliczności.

Projektowanie dla produkcyjności

Spójna komunikacja z producentami zapewnia obwody drukowane HDI spełnienie zarówno celów kosztowych, jak i celów wydajności.

• Pamiętaj, aby potwierdzić z producentem wymagania minimalnego śladu i minimalnej przestrzeni
• Utrzymaj stosunki aspektów mikrowizji w granicach, aby uniknąć pustin powlekania
• Gęste układy nieuchronnie zmniejszą wydajność, jeśli tolerancje nie były realistyczne

Patrząc do przodu, obwody drukowane HDI pozostanie podstawowym czynnikiem umożliwiającym miniaturyzację i funkcjonalność o wysokiej prędkości. obwody drukowane HDI są wyjątkowym rozwiązaniem dla mniejszych i mniejszych urządzeń, które wymagają nasze czasy, ale ich sygnały są ofiarą podwójnego zagrożenia nieprzerwaności impedancji crosstalk. Ale problemy te można kontrolować dzięki dobremu projektowaniu i zawsze możesz odwołać się do powyższych wytycznych, aby zachować bezpieczeństwo projektu.