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）布線是指運用最新的設(shè)計策略和制造技術(shù)，在不影響電路功能的情況下實現(xiàn)更密集的設(shè)計。換句話說，HDI 涉及到使用多個布線層、尺寸更小的走線、過孔、焊盤和更薄的基板，從而在以前不可能實現(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 布線開始見于很多設(shè)計，如主板、圖形控制器、智能手機和其他空間受限的設(shè)備。如果實施得當，HDI 布線不僅能大大減少設(shè)計空間，而且還減少了 PCB 上的 EMI 問題。降低成本是公司的一個重要目標，而 HDI 布線恰好可以實現(xiàn)這一點。

HDI 布線和微過孔
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)計過 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)計中，實際的印刷電路板被視為一個單一的實體，并被劃分為多個層。然而，HDI 布線要求設(shè)計工程師從將 PCB 的多個超薄層整合成一個單一功能 PCB 的角度來思考。

可以說，實現(xiàn) HDI 布線的關(guān)鍵推動力是過孔技術(shù)的發(fā)展。過孔不再是在 PCB 各個層上鉆出的鍍銅孔。傳統(tǒng)的過孔機制減少了未被信號線使用的 PCB 層中的布線區(qū)域。

傳統(tǒng)的過孔在 HDI 布線中沒有用武之地

在 HDI 布線中，微過孔是發(fā)揮推動作用的焦點，負責(zé)將多層密集布線整合在一起。為了便于理解，可以認為微過孔由盲孔或埋孔組成，但具有不同的結(jié)構(gòu)方法。傳統(tǒng)的過孔是將各層組合在一起后用鉆頭鉆出的。然而，微過孔是在各層堆疊之前，用激光在各層上鉆出的。激光鉆出的微過孔允許以最小的孔徑和焊盤尺寸在各層之間進行互連。這有利于實現(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

隨著微過孔的使用，PCB 設(shè)計工程師能夠在 PCB 的任何層實現(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)省空間的微過孔，兩個外層都可以放置密布的部件，因為大部分的布線都在內(nèi)層完成。

低阻抗接地平面對 HDI 布線至關(guān)重要

然而，多層設(shè)計中部件和走線更密集，也會增加產(chǎn)生 EMI 輻射和磁化率的風(fēng)險。當我們在進行 HDI 設(shè)計時，確保 PCB 疊層具有恰當?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擾的情況。讓高速信號的路徑盡可能短，包括返回路徑。正確規(guī)劃和使用微過孔有助于把信號路徑限制在一個很小范圍內(nèi)，并減少 EMI 的風(fēng)險。

當然，為了安全起見，使用合適的軟件模擬 HDI PCB 也會有所幫助。