PCB设计软件中设置HDI PCB布局和布线

time : 2021-04-28 10:04       作者:凡亿pcb


PCB设计软件中设置HDI PCB布局和布线

更高级的PCB将更多的功能包装在更小的空间中,通常使用定制的IC / SoC,更高的层数和更小的迹线。要正确设置这些设计的布局,需要一套功能强大的规则驱动的设计工具,这些工具可以在创建PCB时根据设计规则检查布线和布局。如果您正在使用第一个HDI布局,则在开始PCB布局时可能很难看到需要设置哪些设计规则。

在本文中,我们将研究准备HDI PCB布局时要设置的关键设计规则,以及一些提高效率的技巧。Altium Designer包含一个方便的界面,使这些规则易于访问和编辑,但是此处显示的规则普遍适用于任何设计平台。

设置HDI PCB布局

对于HDI PCB,除了组件和布线密度外,几乎没有什么能将这些产品与标准PCB区别开来。我见过设计师指出,HDI板是指具有1000万或更小的过孔,600万或更小的走线或具有0.5 mm或更小的引脚间距的任何东西。您的制造商会告诉您,HDI PCB使用约8密耳或更小的盲孔,较小的盲孔是用激光钻孔的。

在某些方面,它们都是正确的,因为对于HDI PCB布局的构成没有特定的阈值。每个人都可以同意,一旦设计包含微孔,它就是HDI板。在设计方面,您需要先设置某些设计规则,然后才能触摸布局。在建立设计规则之前,您应该收集制造商的能力。完成此操作后,您需要设置设计规则和一些布局功能

走线宽度和通孔尺寸。一个跟踪的宽度与它的阻抗和走线宽度将决定当你进入HDI制度。一旦走线宽度变得足够小,通孔也将变得如此之小,以至于必须将其制造为微通孔。

图层过渡。需要根据长宽比仔细设计通孔,长宽比还取决于所需的层厚。层过渡应该尽早定义,以便可以在路由过程中快速放置它们。

间隙。迹线必须彼此分开,并与不属于网络的其他对象(焊盘,组件,平面等)保持分开。此处的目标是确保符合HDI DFM规则并防止过多的串扰。

其他走线限制,例如走线长度调整,最大走线长度以及走线过程中允许的阻抗偏差,也很重要,但它们将适用于HDI板卡以外的地方。这里,两个最重要的点是通孔尺寸和走线宽度。可以通过多种方式(例如,模拟)或遵循标准的经验法则来确定间隙。小心后者,因为这可能会导致内层串扰过多或布线密度不足的情况。

叠层和过孔

HDI堆栈的范围可以从几层到几十层不等,以适应所需的路由密度。具有高引脚数细间距BGA的电路板每个象限可以具有数百个连接,因此在为HDI PCB布局创建层堆栈时需要设置过孔。

如果您在PCB设计软件中查看层堆栈管理器,则可能无法将特定的层转换明确定义为微孔。没关系您仍然可以设置图层过渡,然后在设计规则中设置通孔尺寸限制。在Altium Designer中,您可以在层堆栈管理器中创建过渡,并在属性面板中将其标记为微孔。 

HDI PCB叠层中定义微孔。

一旦您要设置设计规则并创建模板,这种将微通道称为微通道的功能就很有用。要设置通过通孔布线的设计规则,可以将设计规则定义为仅适用于微孔。这使您可以通过焊盘尺寸和孔直径来设置间隙的特定限制。在Altium Designer中,您将要使用下面的自定义查询的“ IsMicroVia”部分,以确保设计规则适用于特定Net Class上的微孔。

HDI路由设置微孔设计规则。

请注意,此处定义的通孔宽度和焊盘尺寸取自早期项目的制造商功能。在开始设置设计规则之前,您应该向制造商咨询其功能。然后,需要在设计规则中设置走线宽度,以确保将走线阻抗控制在所需值。在其他情况下,不需要阻抗控制,您可能仍想限制HDI板上的走线宽度,以保持较高的布线密度。

走线宽度

您可以通过多种方法确定所需的走线宽度。首先,对于阻抗控制的路由,您需要以下工具之一:

一支笔和纸来计算所需的迹线大小(困难的方式)

在线计算器(快速方法)

集成到您的设计和布局工具中的现场求解器(最准确的方法)

讨论了使用在线计算器进行走线阻抗计算的弊端,在为HDI PCB布局调整走线尺寸时,同样的观点也适用。

要设置走线宽度,您可以在设计规则编辑器中将其定义为约束,就像使用通孔大小一样。如果您不担心阻抗控制,则可以设置任意宽度。否则,您需要确定PCB叠层的阻抗曲线,并输入此特定宽度作为设计规则。

由于走线宽度对于过孔焊盘的尺寸不能太大,因此您需要采取谨慎的平衡操作。如果阻抗控制的走线宽度太大,则应减小层压板的厚度,因为这将迫使走线宽度减小,或者可以增加焊盘的尺寸。只要平台的尺寸超过IPC标准中列出的值,从可靠性的角度来看就可以了。

确定阻抗控制所需的宽度后,只需将此值设置为设计规则即可。在Altium Designer中,您可以使用集成的场求解器定义阻抗曲线,然后将其用于在设计规则中强制要求的宽度。

为带有带状线迹线的HDI路由设置微孔设计规则。

间隙

完成上面显示的两个关键任务后,您需要确定适当的迹线间隙。不幸的是,迹线之间的间距不应默认为3W3H经验法则,因为这些规则不正确地应用于具有高速信号的高级板。相反,最好对拟议的走线宽度进行串扰仿真,并检查是否会产生过多的串扰。