HDI 레이아웃 지침
고밀도 상호 연결(HDI)은 기존 인쇄 회로 기판(PCB)의 혁신으로 간주될 수 있습니다.. 그 이유는 HDI가 많은 시스템에 높은 구성 요소 수와 순 수를 갖도록 만들기 때문입니다. HDI의 응용 프로그램에는 스마트폰, 강력한 컴퓨터, 네트워킹 장비, 항공 우주 등이 포함됩니다. 작은 보드에 더 많은 구성 요소를 포장하려는 목적을 달성하기 위해 설계자는 다음과 같은 과제를 해결해야 합니다.
- 보드의 제한된 작업 공간
- 더 작은 구성 요소 풋프린트를 달성하는 방법
- 구성 요소와 기타 물리적 기능 간의 조밀한 간격 문제
- 더 긴 트레이스로 인한 신호 전파 지연 증가
- 더 많은 추적 경로
- 보드의 양쪽에 더 많은 구성 요소
부품 풋프린트는 PCB 레이아웃의 패턴을 나타냅니다. 이는 조립 중에 납땜될 구성요소의 위치를 나타냅니다. 설계자는 구성 요소 풋프린트를 더 작게 만들기 위해 노력합니다. 차지하는 공간을 줄이기 위해. IPC-7351에 따르면 발자국은 일반적으로 세 가지 범주로 나뉩니다.
- 밀도 레벨 A: 저밀도 제품에 적합하며 다른 두 제품보다 더 많은 보드 면적을 차지합니다.
- 밀도 수준 B: 구성 요소 밀도가 중간 수준인 제품에 적합합니다.
- 밀도 레벨 C: HDI용이며 다른 두 개보다 공간을 덜 차지합니다.
그림 1: 작은 공간을 차지하는 HDI
HDI 레이아웃의 경우 설계자는 일반적으로 미세 피치 구성 요소를 수용하기 위해 다음과 같은 기능을 포함합니다.
- 마이크로비아
- 더 얇은 흔적
- 더 많은 레이어 수
- 낮은 신호 레벨
HDI의 설계 요구 사항에 따라 기계적으로 또는 레이저로 천공된 마이크로비아는 엇갈리거나 쌓일 수 있습니다. 이러한 다양한 비아 구성은 주로 피치가 다른 BGA(Ball Grid Array) 부품용입니다. 또한 비아의 선택에 따라 프로세스의 기간, 단계 및 비용이 결정됩니다. 더 얇은 트레이스의 경우 더 높은 트레이스 밀도를 통해 비아와 각 레이어 간의 연결을 설정할 수 있습니다. 기존 PCB 보드와 비교하여 HDI 레이어 수는 30개 이상의 레이어에 도달할 수 있습니다.. 인접 라인 사이의 높은 전계 강도와 도체의 과도한 온도 상승으로 인한 ESD를 피하기 위해, HDI는 고전압 또는 고전류에 사용되지 않습니다.. 대체로 비용과 제조를 최적화할 때 이러한 모든 기능을 고려해야 합니다.
그림 2: HDI 레이아웃의 마이크로비아
HDI 레이아웃 설계 프로세스에서 보드에 장착된 부품이 트레이스 폭, 트레이스 요구사항, 드릴링 크기 및 스택업을 결정하기 때문에 부품 선택에 시간이 많이 걸립니다. HDI의 제한된 사용 가능한 영역과 레이어 수 간의 최적화 사용 가능한 영역이 작을수록 구성 요소 풋프린트의 크기가 제한되고 미세 피치 구성 요소에는 라우팅을 위해 더 많은 레이어가 필요하기 때문에 이상적인 구성 요소 크기를 제공합니다. 부품의 배치가 잘못되면 보드의 작동 및 효율성에 영향을 미칩니다. 인접한 핀 또는 패드 사이에 EMI 및 기생 커패시턴스 또는 인덕턴스가 발생하지 않아야 합니다. 따라서, PCB에 부품을 배치하기 전에, 이에 따라 신호 무결성 향상 가능성을 연구해야 합니다. 또한 부품 배치는 비아 위치에도 영향을 미칩니다. 따라서 비아의 위치가 대칭이 아닌 경우 전체 회로 기판이 고르지 않은 힘을 받게 되어 회로 기판의 강도에 영향을 줄 수도 있습니다. 다음 네 가지 요소가 HDI 구성 요소의 선택을 결정합니다.
- 유효성
- 추적
- 퍼포먼스
- 패키지 또는 랜드 패턴
설치 면적이 작은 SMD 패키지는 HDI의 저항 및 커패시터를 위한 옵션입니다. 그러나 변압기, 수정 수정 공진기, 세라믹 공진기, 필터 등과 같은 구성 요소는 이러한 초소형 패키지 스타일에서 사용할 수 없습니다. BGA 패키지는 HDI의 또 다른 옵션입니다. 핀은 구성 요소의 표면 아래에 위치하므로 이러한 구성 요소의 공간 소비가 줄어듭니다.
그림 3: HDI의 SMD 패키지
그림 4: HDI의 BGA 패키지
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참조 :
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