HDIレイアウトガイドライン
高密度相互接続 (HDI) は、従来のプリント回路基板 (PCB) の革新と見なすことができます。. その理由は、HDIにより、多くのシステムのコンポーネント数とネット数が多くなるためです。 HDIのアプリケーションには、スマートフォン、強力なコンピューター、ネットワーク機器、航空宇宙などが含まれます。小さなボードにより多くのコンポーネントを詰め込むという目的を達成するために、設計者は次の課題に取り組む必要があります。
- ボードの限られたワークスペース
- より小さなコンポーネントフットプリントを実現する方法
- コンポーネントと他の物理的特徴の間の密な間隔の問題
- より長いトレースによって引き起こされる信号伝搬遅延の増加
- その他のトレースルート
- ボードの両側にあるその他のコンポーネント
コンポーネントのフットプリントは、PCB レイアウト上のパターンを参照します これは、組み立て中にはんだ付けされるコンポーネントの場所を示します。 設計者はコンポーネントのフットプリントを小さくしようとします 占有スペースを削減します。 IPC-7351 によると、フットプリントは一般に次の XNUMX つのカテゴリに分類されます。
- 密度レベルA：低密度製品に適しており、他のXNUMXつよりも多くのボード領域を占有します
- 密度レベルB：中程度のコンポーネント密度の製品に適しています
- 密度レベルC：HDI用であり、他のXNUMXつよりも少ないスペースで済みます
図1：フットプリントが小さいHDI
HDIレイアウトの場合、設計者は通常、ファインピッチコンポーネントに対応するために次の機能を含めます。
- マイクロビア
- より薄いトレース
- レイヤー数が多い
- より低い信号レベル
HDIの設計要件に応じて、機械的またはレーザーで穴あけされたマイクロビアは、ずらして積み重ねることができます。 これらのさまざまなビア構成は、主に異なるピッチのボールグリッドアレイ（BGA）コンポーネント用です。 さらに、ビアの選択により、プロセスの期間、ステップ、およびコストが決まります。 より薄いトレースに関しては、それらはより高いトレース密度がビアと各層の間の接続を確立することを可能にします。 従来の PCB ボードと比較して、HDI 層数は 30 層以上に達する可能性があります。. 隣接するライン間の高い電界強度と導体の過度の温度上昇によって引き起こされる ESD を回避するために、 HDIは高電圧または高電流には使用されません. 全体として、コストと製造を最適化する際には、これらすべての機能を考慮する必要があります。
図2：HDIレイアウトのマイクロビア
HDI レイアウト設計プロセスでは、ボードに実装されたコンポーネントによってトレース幅、トレース要件、穴あけサイズ、スタックアップが決まるため、コンポーネントの選択に時間がかかります。 HDI の限られた使用可能領域とレイヤー数の間の最適化 使用可能な領域が小さいとコンポーネントのフットプリントのサイズが制限され、ファイン ピッチのコンポーネントではルーティングに多くのレイヤーが必要になるため、理想的なコンポーネント サイズが得られます。 コンポーネントの配置が間違っていると、ボードの動作と効率に影響します。 隣接するピンまたはパッド間に EMI および寄生容量またはインダクタンスが発生してはなりません。 したがって、 PCBにコンポーネントを配置する前に、それに応じてシグナル インテグリティの改善の可能性を検討する必要があります。 さらに、コンポーネントの配置もビアの位置に影響します。 したがって、ビアの位置が対称でないと、回路基板全体に不均一な力がかかり、回路基板の強度に影響を与える可能性さえあります。 HDI コンポーネントの選択は、次の XNUMX つの要因によって決まります。
- 商品在庫
- トレーサビリティ
- 性能
- パッケージまたは土地のパターン
フットプリントが小さいSMDパッケージは、HDIの抵抗とコンデンサのオプションです。 しかし、変圧器、水晶振動子、セラミック共振子、フィルターなどのコンポーネントは、これらの非常に小さいパッケージスタイルでは利用できません。 BGAパッケージはHDIのもうXNUMXつのオプションです。 ピンはコンポーネントの表面の下に配置され、これらのコンポーネントのスペース消費が削減されます。
図3：HDIのSMDパッケージ
図4：HDIのBGAパッケージ
PCBの質問やプロジェクトについては、お問い合わせください。
参照：
https://www.protoexpress.com/blog/choosing-smaller-footprints-hdi-design/
https://resources.altium.com/p/how-to-pack-more-complexity-into-a-smaller-footprint-using-hdi
https://www.nwengineeringllc.com/article/hdi-layout-guidelines-for-your-next-pcb.php