為 HDI 設計選擇更小的占地面積

2021-09-10

為 HDI 設計選擇更小的占地面積

使用 HDI技術的主要目的是在更小的電路板上封裝更多的組件。為 HDI 選擇更小的占位面積可增加電路板功能和組件密度。

因此，在設計高密度互連板時，有許多問題需要解決。使用占用空間較小的組件可以實現密集的住宿。

什么是 HDI布局？

HDI布局可在有限的電路板空間內容納更多組件。這種設計面臨以下挑戰：

董事會工作區有限

使用占用空間較小的組件

組件和其他物理特征之間的密集間距

電路板兩側的元件數量增加

較長的走線會增加信號傳播延遲

電路板將需要更多的走線

帶有封裝的 HDI PCB布局

過孔類型的選擇會顯著影響高密度布局。對于 HDI 板中使用的過孔類型，沒有硬性規定。設計人員可以選擇從盲/埋微孔到傳統的通孔微孔。

根據電路板設計要求，盲/埋微孔可以交錯排列或堆疊排列。過孔的選擇將決定工藝持續時間、步驟和成本。因此，應考慮這些因素以優化成本和制造復雜性。

高密度互連的元件選擇

HDI的組件選擇

在HDI 設計過程中，組件選擇是一個耗時的過程。安裝在電路板上的組件將決定走線寬度、布線要求、鉆孔尺寸和堆疊。PCB 上有限的可用區域限制了元件封裝的尺寸。同時，細間距元件會增加正確布線所需的層數。因此，這兩個因素之間的優化將提供理想的組件尺寸。

性能、封裝或焊盤圖案、可追溯性和可用性是決定 HDI 組件選擇的四個因素。

正確放置元件的重要性

元件的放置會影響電路板的運行和效率。談到 HDI，組件將比傳統布局更接近。即使組件彼此靠近，也不應發生EMI。這將降低走線的信號效率。此外，相鄰引腳或焊盤之間不應出現寄生電容或電感。因此，在將元件放置在 PCB 上之前，必須正確研究信號完整性改善的可能性。

過孔位置還取決于元件放置。因此，如果過孔位置不對稱，可能會導致整個電路板上的應力不均勻。這樣一來，董事會的實力就會受到影響。

什么是 HDI PCB 封裝？

元件封裝是電路板布局上的圖案，表示將在電路板組裝期間焊接的元件的位置。沒有專門為高密度互連板設計的特定類型的封裝。設計人員試圖使組件占用空間更小，以減少占用的空間。根據 IPC-7351，封裝一般分為三類。

足跡的IPC分類

密度級別 A：這種封裝分類適用于低密度產品應用。波峰焊最適合密度 A 級元件。與其他兩個相比，這些封裝占用更多的電路板面積。

密度級別 B：本節適用于具有中等組件密度級別的電路板的組件封裝。在回流焊接的情況下，密度級別 B 封裝提供了強大的焊接連接條件。這些足跡是標稱尺寸。

密度級別 C：這些封裝適用于 HDI 等高密度板。與 A 級和 B 級相比，這些足跡的大小將更小。

現在，我們已經意識到密度級別 C 的占用面積是最小的，最適合高密度互連板。但在我們決定使用哪一個之前，這些足跡應該滿足IPC-7351標準。它們還應符合供應商的制造和組裝能力。

用于 HDI 的 SMD 封裝尺寸更小

HDI PCB 填充了小型 SMD 封裝

占用空間較小的 SMD 封裝最適合 HDI 板。其中一些示例是0402、0201、001005等。這些封裝的尺寸如下所示。

包裝類型	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

電阻器和電容器通常采用這些微型SMT 封裝。表面貼裝電感器采用 0805 (2.0 x 1.3 mm) 和 0603 (1.5 x 0.8 mm) 封裝。還有其他組件，如變壓器、石英晶體諧振器、陶瓷諧振器、濾波器等，在這些極小的封裝樣式中不可用。但我們必須確保這些組件緊湊且與拾放機器 兼容，而不管組件封裝樣式如何。

占用空間更少的標準 IC 封裝

對于 IC 封裝，下面列出了較小的版本：

小外形封裝 (SOP)

TSOP：具有0.5mm引腳間距的薄型小外形封裝。

SSOP：管腳間距為0.635mm 的收縮小外形封裝。

QSOP：引腳間距為0.635mm 的四分之一小外形封裝。

VSOP：具有0.4、0.5 或 0.65mm引腳間距的非常小的外形封裝。

BGA

BGA 元件焊盤圖案

BGA 封裝通常用于 HDI 板。這些組件的精細間距和焊盤內通孔技術的實施有助于滿足這些類型的電路板所需的緊湊性。由于引腳位于組件表面下方，因此這些組件的空間消耗甚至減少了?？商峁╅g距小至 0.4mm、0.5mm 等的 BGA 組件。

請參閱我們的文章，了解如何在此處突破 0.4mm BGA以及如何突破 0.5mm BGA。

QFP

一個 TQFP32 封裝

四方扁平封裝還提供了一些非常適用于高密度應用的變體。

LQFP：扁平四方扁平封裝采用扁平封裝，并提供不同的引腳間距。高度保持在1.4 毫米。

TQFP：薄四方扁平封裝是普通 QFP 的更薄版本，具有更小的外形尺寸。

QFN

典型的 QFN 焊盤圖案

四方扁平無引線封裝適用于 HDI，因為它們占用空間小、周邊有輸入-輸出焊盤和熱焊盤。因此，當布線擁擠且布局密集時，這些封裝很容易散熱。微型引線框架 QFN 封裝是平均高度在0.35mm 到 1.45mm之間的微型變體的一個例子。

因此，從上面討論的所有主題中，我們可以總結有關 HDI 中組件封裝的以下幾個方面：

HDI 板每平方英寸的元件密度總是大于常規板。

使用高引腳數和低間距組件。

較小的占位面積使組件彼此更接近，從而縮短信號路徑長度，從而提高信號質量。

組件封裝應始終遵循 IPC-7351 標準以及制造商的DFM 要求。

使用via-in-pads 布線組件。