HDI 布線的挑戰(zhàn)和技巧

什么是 HDI 布線
HDI（ High Density Interconnects，高密度互連）布線是指運(yùn)用最新的設(shè)計(jì)策略和制造技術(shù)，在不影響電路功能的情況下實(shí)現(xiàn)更密集的設(shè)計(jì)。換句話說(shuō)，HDI 涉及到使用多個(gè)布線層、尺寸更小的走線、過(guò)孔、焊盤(pán)和更薄的基板，從而在以前不可能實(shí)現(xiàn)的占位面積內(nèi)安裝復(fù)雜且通常是高速的電路。

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，HDI 布線開(kāi)始見(jiàn)于很多設(shè)計(jì)，如主板、圖形控制器、智能手機(jī)和其他空間受限的設(shè)備。如果實(shí)施得當(dāng)，HDI 布線不僅能大大減少設(shè)計(jì)空間，而且還減少了 PCB 上的 EMI 問(wèn)題。降低成本是公司的一個(gè)重要目標(biāo)，而 HDI 布線恰好可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

HDI 布線和微過(guò)孔
了解HDI 布線比典型多層布線策略更為復(fù)雜十分重要。我們可能設(shè)計(jì)過(guò) 8 層或 16 層 PCB，但是仍需要學(xué)習(xí) HDI 布線中涉及的一些全新概念。

在典型的 PCB 設(shè)計(jì)中，實(shí)際的印刷電路板被視為一個(gè)單一的實(shí)體，并被劃分為多個(gè)層。然而，HDI 布線要求設(shè)計(jì)工程師從將 PCB 的多個(gè)超薄層整合成一個(gè)單一功能 PCB 的角度來(lái)思考。

可以說(shuō)，實(shí)現(xiàn) HDI 布線的關(guān)鍵推動(dòng)力是過(guò)孔技術(shù)的發(fā)展。過(guò)孔不再是在 PCB 各個(gè)層上鉆出的鍍銅孔。傳統(tǒng)的過(guò)孔機(jī)制減少了未被信號(hào)線使用的 PCB 層中的布線區(qū)域。

傳統(tǒng)的過(guò)孔在 HDI 布線中沒(méi)有用武之地

在 HDI 布線中，微過(guò)孔是發(fā)揮推動(dòng)作用的焦點(diǎn)，負(fù)責(zé)將多層密集布線整合在一起。為了便于理解，可以認(rèn)為微過(guò)孔由盲孔或埋孔組成，但具有不同的結(jié)構(gòu)方法。傳統(tǒng)的過(guò)孔是將各層組合在一起后用鉆頭鉆出的。然而，微過(guò)孔是在各層堆疊之前，用激光在各層上鉆出的。激光鉆出的微過(guò)孔允許以最小的孔徑和焊盤(pán)尺寸在各層之間進(jìn)行互連。這有利于實(shí)現(xiàn) BGA 部件的扇出布局，其中引腳以網(wǎng)格形式排列。

HDI 布線策略

隨著微過(guò)孔的使用，PCB 設(shè)計(jì)工程師能夠在 PCB 的任何層實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的布線。這種方法被稱為任意層 HDI 或每層互連。由于有了節(jié)省空間的微過(guò)孔，兩個(gè)外層都可以放置密布的部件，因?yàn)榇蟛糠值牟季€都在內(nèi)層完成。

低阻抗接地平面對(duì) HDI 布線至關(guān)重要

然而，多層設(shè)計(jì)中部件和走線更密集，也會(huì)增加產(chǎn)生 EMI 輻射和磁化率的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行 HDI 設(shè)計(jì)時(shí)，確保 PCB 疊層具有恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)非常重要。我們需要有足夠的接地平面以獲得低阻抗的返回路徑。

要把內(nèi)部布線層置于接地層或電源層之間，以減少交叉耦合或串?dāng)_的情況。讓高速信號(hào)的路徑盡可能短，包括返回路徑。正確規(guī)劃和使用微過(guò)孔有助于把信號(hào)路徑限制在一個(gè)很小范圍內(nèi)，并減少 EMI 的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)然，為了安全起見(jiàn)，使用合適的軟件模擬 HDI PCB 也會(huì)有所幫助。