为 HDI 设计选择更小的占地面积

2021-09-10

为 HDI 设计选择更小的占地面积

使用 HDI技术的主要目的是在更小的电路板上封装更多的组件。为 HDI 选择更小的占位面积可增加电路板功能和组件密度。

因此，在设计高密度互连板时，有许多问题需要解决。使用占用空间较小的组件可以实现密集的住宿。

什么是 HDI布局？

HDI布局可在有限的电路板空间内容纳更多组件。这种设计面临以下挑战：

董事会工作区有限

使用占用空间较小的组件

组件和其他物理特征之间的密集间距

电路板两侧的元件数量增加

较长的走线会增加信号传播延迟

电路板将需要更多的走线

带有封装的 HDI PCB布局

过孔类型的选择会显着影响高密度布局。对于 HDI 板中使用的过孔类型，没有硬性规定。设计人员可以选择从盲/埋微孔到传统的通孔微孔。

根据电路板设计要求，盲/埋微孔可以交错排列或堆叠排列。过孔的选择将决定工艺持续时间、步骤和成本。因此，应考虑这些因素以优化成本和制造复杂性。

高密度互连的元件选择

HDI的组件选择

在HDI 设计过程中，组件选择是一个耗时的过程。安装在电路板上的组件将决定走线宽度、布线要求、钻孔尺寸和堆叠。PCB 上有限的可用区域限制了元件封装的尺寸。同时，细间距元件会增加正确布线所需的层数。因此，这两个因素之间的优化将提供理想的组件尺寸。

性能、封装或焊盘图案、可追溯性和可用性是决定 HDI 组件选择的四个因素。

正确放置元件的重要性

元件的放置会影响电路板的运行和效率。谈到 HDI，组件将比传统布局更接近。即使组件彼此靠近，也不应发生EMI。这将降低走线的信号效率。此外，相邻引脚或焊盘之间不应出现寄生电容或电感。因此，在将元件放置在 PCB 上之前，必须正确研究信号完整性改善的可能性。

过孔位置还取决于元件放置。因此，如果过孔位置不对称，可能会导致整个电路板上的应力不均匀。这样一来，董事会的实力就会受到影响。

什么是 HDI PCB 封装？

元件封装是电路板布局上的图案，表示将在电路板组装期间焊接的元件的位置。没有专门为高密度互连板设计的特定类型的封装。设计人员试图使组件占用空间更小，以减少占用的空间。根据 IPC-7351，封装一般分为三类。

足迹的IPC分类

密度级别 A：这种封装分类适用于低密度产品应用。波峰焊最适合密度 A 级元件。与其他两个相比，这些封装占用更多的电路板面积。

密度级别 B：本节适用于具有中等组件密度级别的电路板的组件封装。在回流焊接的情况下，密度级别 B 封装提供了强大的焊接连接条件。这些足迹是标称尺寸。

密度级别 C：这些封装适用于 HDI 等高密度板。与 A 级和 B 级相比，这些足迹的大小将更小。

现在，我们已经意识到密度级别 C 的占用面积是最小的，最适合高密度互连板。但在我们决定使用哪一个之前，这些足迹应该满足IPC-7351标准。它们还应符合供应商的制造和组装能力。

用于 HDI 的 SMD 封装尺寸更小

HDI PCB 填充了小型 SMD 封装

占用空间较小的 SMD 封装最适合 HDI 板。其中一些示例是0402、0201、001005等。这些封装的尺寸如下所示。

包装类型	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

电阻器和电容器通常采用这些微型SMT 封装。表面贴装电感器采用 0805 (2.0 x 1.3 mm) 和 0603 (1.5 x 0.8 mm) 封装。还有其他组件，如变压器、石英晶体谐振器、陶瓷谐振器、滤波器等，在这些极小的封装样式中不可用。但我们必须确保这些组件紧凑且与拾放机器 兼容，而不管组件封装样式如何。

占用空间更少的标准 IC 封装

对于 IC 封装，下面列出了较小的版本：

小外形封装 (SOP)

TSOP：具有0.5mm引脚间距的薄型小外形封装。

SSOP：管脚间距为0.635mm 的收缩小外形封装。

QSOP：引脚间距为0.635mm 的四分之一小外形封装。

VSOP：具有0.4、0.5 或 0.65mm引脚间距的非常小的外形封装。

BGA

BGA 元件焊盘图案

BGA 封装通常用于 HDI 板。这些组件的精细间距和焊盘内通孔技术的实施有助于满足这些类型的电路板所需的紧凑性。由于引脚位于组件表面下方，因此这些组件的空间消耗甚至减少了。可提供间距小至 0.4mm、0.5mm 等的 BGA 组件。

请参阅我们的文章，了解如何在此处突破 0.4mm BGA以及如何突破 0.5mm BGA。

QFP

一个 TQFP32 封装

四方扁平封装还提供了一些非常适用于高密度应用的变体。

LQFP：扁平四方扁平封装采用扁平封装，并提供不同的引脚间距。高度保持在1.4 毫米。

TQFP：薄四方扁平封装是普通 QFP 的更薄版本，具有更小的外形尺寸。

QFN

典型的 QFN 焊盘图案

四方扁平无引线封装适用于 HDI，因为它们占用空间小、周边有输入-输出焊盘和热焊盘。因此，当布线拥挤且布局密集时，这些封装很容易散热。微型引线框架 QFN 封装是平均高度在0.35mm 到 1.45mm之间的微型变体的一个例子。

因此，从上面讨论的所有主题中，我们可以总结有关 HDI 中组件封装的以下几个方面：

HDI 板每平方英寸的元件密度总是大于常规板。

使用高引脚数和低间距组件。

较小的占位面积使组件彼此更接近，从而缩短信号路径长度，从而提高信号质量。

组件封装应始终遵循 IPC-7351 标准以及制造商的DFM 要求。

使用via-in-pads 布线组件。