24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
技术专题
HDI PCB设计中的阻抗匹配
HDI PCB设计中的阻抗匹配
阻抗匹配是配置负载输入阻抗或其信号源输出阻抗的方式。执行它以实现最大功率传输并减少来自负载的信号反射。换句话说，为了适当的阻抗控制，负载阻抗必须等于传输线的特征阻抗。当传输的信号没有反射时，表明负载已经吸收了所有的信号。HDI 中的阻抗匹配完全是为了避免传输故障，尤其是由于电阻和 PCB电介质造成的损耗。
微孔可用于为阻抗匹配系统创建便于生产的 PCB走线。BGA逃逸布线技术和狗骨扇出结构可用于在 HDI 中实现阻抗匹配。
PCB走线何时需要阻抗匹配？
阻抗匹配由信号的陡度和上升/下降时间决定，而不是由频率决定。如果信号的上升/下降时间（以 10% 至 90% 为基准）短于迹线延迟的6 倍，则称为高速信号。在这里，应该进行精确的阻抗匹配。
HDI阻抗匹配的挑战
在 HDI 中实现阻抗匹配时，设计人员会遇到以下挑战：
在高密度互连设计中，组件具有较小的焊盘到焊盘间距，例如 BGA。间距小于或等于 0.65 毫米的 BGA 使布线和控制其宽度具有挑战性。在这种情况下，可以使用焊盘内过孔和 BGA 逃逸布线技术。
带有盲孔的焊盘中的过孔是一个优势，因为它们避免了过孔残端，从而提高了信号完整性。
在需要阻抗控制布线的 HDI 板中，精心设计的走线和堆叠对于确保阻抗与信号标准一致至关重要。
为 HDI 阻抗调整设计走线宽度
走线的阻抗由其距参考平面的宽度和高度决定。在使用细间距 BGA 的 HDI 板中，仔细选择走线宽度和高度以避开焊盘和焊盘中通孔之间的走线。
使用 HDI PCB中的 BGA 逃逸布线进行阻抗控制
在处理高密度互连时使用了几个 BGA 组件。为了使走线进出高引脚数球栅阵列的底部，需要一种逃逸布线方案。在某些情况下，需要受控阻抗（例如 FPGA 和其他高速组件），BGA 逃逸布线可能具有挑战性。
设计电路板时要使用的逃逸布线策略很大程度上取决于 BGA 间距，它定义了允许放置在焊球之间的走线宽度。走线的细度还取决于制造商的限制、层堆叠和必要的阻抗。选择逃逸路由方案时，请记住以下准则。
用于中等层数的细间距 BGA 的逃逸布线技术从颈缩方法开始，因为迹线被布线进出 BGA。
外部走线可以直接布线到电路板上的第一排焊盘上。
球栅阵列上第二行焊盘的迹线宽度显着减小，以便它可以安装在第一行焊盘之间。
要到达其余行的内垫，请穿过内层。通常，每个信号层路由到两行，同时限制阻抗和HDI 串扰。
Dogbone fanout 是最流行的 BGA 逃逸布线和扇出方法（如下图所示）。这种扇出技术有助于在更靠近焊盘的焊盘中放置通孔。由于元件不是通过通孔直接焊接到焊盘上，因此不需要进行填充镀覆。1 mm BGA 和 0.8 mm BGA 可能适用于狗骨扇出。
当 BGA 间距小于 0.5 mm 时，最好采用 microvia-in-pad 逃逸布线技术。微通孔直接放置在焊盘中，而不是将小迹线布线到焊盘的侧面。为了防止焊料芯吸到电路板的背面，微孔填充有导电环氧树脂并镀有铜。
用于 BGA 逃逸布线的微孔
如果焊盘尺寸（包括圆环）对于细间距 BGA 来说足够小，则使用微孔进行内层 BGA 逃逸布线。以下特征将微孔与传统孔区分开来：
过孔长度：过孔最多只能穿过一层或两层。如果标准厚度 PCB具有非常高的层数，则通孔可以跨越更多层，但这需要额外的制造程序。尽可能使用跨越单层的堆叠盲孔和埋孔。
微孔纵横比：微孔纵横比（深度除以直径）应为0.75:1。让我们通过考虑 32 层厚板的示例来理解相同的内容。由于层厚（对于 2 层磁芯）为 2 密耳，因此直径不应小于 2.7 密耳。
微通孔只能安全地机械钻孔到 8 密耳，但是由于频繁的钻孔断裂，8 密耳的机械 PCB钻孔费用可以接近激光钻孔的价格。机械通孔的吞吐量低于激光钻孔的通孔，因为必须小心地进行机械钻孔以避免钻头断裂。因此，一旦您开始使用激光钻孔，您就会看到每块板的总成本下降。
要在 0.8 毫米间距 BGA 上使用狗骨扇出，走线宽度必须为 10 密耳或更小，微孔必须更小（约 6 密耳）。对于更细间距的球栅阵列（0.5 毫米），使用填充和电镀的焊盘内微孔通过 7 mil 或 8 mil 走线布线到内层中。这将在相邻焊盘之间提供足够的间距。
无论设计风格如何，微孔都可以堆叠或交错排列，以达到所需的布线密度。通过IPC 6012要求，以确保微孔和周围环形圈的尺寸具有最佳可靠性。焊盘内微孔在 BGA 逃逸布线中的相关性可以通过以下事实来理解：BGA 间距在某些情况下可以低至 0.3 毫米。
如何放置盲孔以进行逃逸布线
内层布线空间的盲孔方法。
盲孔是一种宝贵的 HDI 设计方法，可以释放额外的内层布线空间。当在通孔之间使用时，这些类型的过孔使内层的布线空间加倍。它允许额外的走线连接内部 BGA 行上的引脚。见上图；在这里，在这个 1.0 毫米 BGA 表面上的通孔之间只有两条走线可以逃逸。但是，现在盲孔下方可以有 6 条走线，这将布线空间增加了 30%。
使用这种方法，需要四分之一的信号层来连接高 I/O BGA。盲孔以十字、L 形或对角线图案放置，以形成林荫大道。电源和接地引脚分配决定了使用哪种配置。
以交叉、L 形或对角线形状放置盲孔会在内层上创建林荫大道，以允许更高密度的布线和逃逸。