在PCB設(shè)計(jì)軟件中設(shè)置HDI PCB布局和布線

更高級(jí)的 PCB 在更小的空間內(nèi)封裝了更多的功能，通常使用定制的 IC/SoC、更高的層數(shù)和更小的走線。 要正確設(shè)置這些設(shè)計(jì)的布局，需要一套強(qiáng)大的規(guī)則驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工具。 這些工具可以在創(chuàng)建 PCB 時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查布線和布局。 如果您使用的是第一個(gè) HDI 布局，在開(kāi)始 PCB 布局時(shí)可能很難看出需要設(shè)置哪些設(shè)計(jì)規(guī)則。

在本文中，我們將研究在準(zhǔn)備 HDI PCB 布局時(shí)要設(shè)置的關(guān)鍵設(shè)計(jì)規(guī)則，以及一些提高效率的技術(shù)。 Altium designer 包括一個(gè)方便的界面，使這些規(guī)則易于訪問(wèn)和編輯，但此處顯示的規(guī)則通常適用于任何設(shè)計(jì)平臺(tái)。

設(shè)置 HDI PCB 布局

對(duì)于 HDI PCB，除了組件和布線密度外，這些產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn) PCB 幾乎沒(méi)有區(qū)別。 我見(jiàn)過(guò)設(shè)計(jì)師指出 HDI 板是指任何具有 1000 萬(wàn)個(gè)或更小的過(guò)孔、600 萬(wàn)個(gè)或更小的布線或 0.5 毫米或更小的引腳間距的電路板。 你的制造商會(huì)告訴你，HDI PCB 使用大約 8 密爾或更小的盲孔，而較小的盲孔是用激光鉆的。

在某些方面，它們是正確的，因?yàn)镠DI PCB布局的組成沒(méi)有特定的門檻。 大家可以認(rèn)同，一旦設(shè)計(jì)中含有微孔，就是HDI板。 在設(shè)計(jì)方面，您需要在接觸布局之前設(shè)置一些設(shè)計(jì)規(guī)則。 在建立設(shè)計(jì)規(guī)則之前，您應(yīng)該收集制造商的能力。 完成這個(gè)操作后，還需要設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則和一些布局函數(shù)

布線寬度和通孔尺寸。 走線的寬度及其阻抗和布線寬度將決定您何時(shí)進(jìn)入 HDI 系統(tǒng)。 一旦布線寬度變得足夠小，通孔就會(huì)變得非常小，以至于必須將其制作成微型通孔。

圖層過(guò)渡。 通孔應(yīng)根據(jù)縱橫比仔細(xì)設(shè)計(jì)，這也取決于所需的層厚度。 應(yīng)盡早定義層轉(zhuǎn)換，以便在布線期間快速放置它們。

清除。 跡線必須彼此分開(kāi)，并與不屬于網(wǎng)絡(luò)的其他對(duì)象（焊盤、組件、平面等）分開(kāi)。 這里的目標(biāo)是確保符合 HDI DFM 規(guī)則并防止過(guò)度串?dāng)_。

其他的走線限制，例如走線長(zhǎng)度的調(diào)整，走線時(shí)的最大走線長(zhǎng)度和允許的阻抗偏差等也很重要，但會(huì)適用于HDI板以外的地方。 這里，最重要的兩點(diǎn)是通孔尺寸和布線寬度。 可以通過(guò)多種方式（例如模擬）或遵循標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)確定差距。 小心后者，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致過(guò)度的內(nèi)部串?dāng)_或布線密度不足。

疊片和通孔

HDI 堆?？梢詮膸讓拥綆资畬硬坏龋赃m應(yīng)所需的布線密度。 具有高引腳數(shù)細(xì)間距 BGA 的電路板每個(gè)象限可以有數(shù)百個(gè)連接，因此在為 HDI PCB 布局創(chuàng)建層堆棧時(shí)需要設(shè)置過(guò)孔。

如果你在PCB設(shè)計(jì)軟件中查看層堆棧管理器，你可能無(wú)法明確定義具體的層變換為微孔。 沒(méi)問(wèn)題; 您仍然可以設(shè)置層過(guò)渡，然后在設(shè)計(jì)規(guī)則中設(shè)置通孔尺寸限制。 在 Altium Designer 中，您可以在層堆棧管理器中創(chuàng)建過(guò)渡，并在特性面板中將它們標(biāo)記為空洞。

一旦您設(shè)置了設(shè)計(jì)規(guī)則并創(chuàng)建了模板，這種調(diào)用微通道的能力就非常有用。 要設(shè)置通過(guò)過(guò)孔布線的設(shè)計(jì)規(guī)則，您可以定義僅適用于孔的設(shè)計(jì)規(guī)則。 這允許您根據(jù)焊盤尺寸和孔徑設(shè)置特定的間隙限制。

請(qǐng)注意，此處定義的通孔寬度和焊盤尺寸源自早期項(xiàng)目的制造商能力。 在開(kāi)始設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則之前，您應(yīng)該向制造商咨詢它們的特性。 然后，需要在設(shè)計(jì)規(guī)則中設(shè)置走線寬度，保證走線阻抗控制在需要的值。 在其他情況下，不需要進(jìn)行阻抗控制，您可能仍希望限制HDI板上的布線寬度以保持較高的布線密度。

布線寬度

您可以通過(guò)多種方式確定所需的布線寬度。 首先，對(duì)于阻抗控制布線，您需要以下工具之一：

一支筆和一張紙來(lái)計(jì)算所需的走線尺寸（困難的方法）

在線計(jì)算器（快速方法）

集成到您的設(shè)計(jì)和布局工具中的場(chǎng)解算器（最準(zhǔn)確的方法）

本文討論了使用在線計(jì)算器計(jì)算布線阻抗的缺點(diǎn)，同樣的觀點(diǎn)也適用于調(diào)整HDI PCB布局的布線尺寸。

要設(shè)置布線寬度，您可以在設(shè)計(jì)規(guī)則編輯器中將其定義為約束，就像您對(duì)通孔尺寸所做的那樣。 如果您不擔(dān)心阻抗控制，您可以設(shè)置任意寬度。 否則，您需要確定 PCB 堆疊的阻抗曲線，并將此特定寬度輸入為設(shè)計(jì)規(guī)則。

由于走線寬度對(duì)于過(guò)孔焊盤的尺寸不能過(guò)大，需要仔細(xì)平衡操作。 如果阻抗控制的走線寬度過(guò)大，則應(yīng)減小層壓板的厚度，因?yàn)檫@會(huì)迫使走線寬度減小，或者可以增加焊盤的尺寸。 只要平臺(tái)的尺寸超過(guò)IPC標(biāo)準(zhǔn)所列的數(shù)值，從可靠性的角度來(lái)說(shuō)就OK了。

確定阻抗控制所需的寬度后，只需將此值設(shè)置為設(shè)計(jì)規(guī)則即可。 您可以使用集成的場(chǎng)解算器來(lái)定義阻抗曲線，然后使用它來(lái)強(qiáng)制執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)則中所需的寬度。

清除

完成上面顯示的兩個(gè)關(guān)鍵任務(wù)后，您需要確定合適的跡線間隙。 不幸的是，跡線之間的間距不應(yīng)默認(rèn)為 3W 或 3H 經(jīng)驗(yàn)法則，因?yàn)檫@些規(guī)則不正確地應(yīng)用于具有高速信號(hào)的高級(jí)電路板。 相反，最好對(duì)建議的走線寬度進(jìn)行串?dāng)_仿真，檢查是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的串?dāng)_。 PCB加工廠說(shuō)明：HDI PCB布局布線在PCB設(shè)計(jì)軟件中設(shè)置。