HDI 布线的挑战和技巧

judy — Wed, 26 Jan 2022 07:03:55 +0000

什么是 HDI 布线
HDI（ High Density Interconnects，高密度互连）布线是指运用最新的设计策略和制造技术，在不影响电路功能的情况下实现更密集的设计。换句话说，HDI 涉及到使用多个布线层、尺寸更小的走线、过孔、焊盘和更薄的基板，从而在以前不可能实现的占位面积内安装复杂且通常是高速的电路。

随着制造技术的发展，HDI 布线开始见于很多设计，如主板、图形控制器、智能手机和其他空间受限的设备。如果实施得当，HDI 布线不仅能大大减少设计空间，而且还减少了 PCB 上的 EMI 问题。降低成本是公司的一个重要目标，而 HDI 布线恰好可以实现这一点。

HDI 布线和微过孔
了解HDI 布线比典型多层布线策略更为复杂十分重要。我们可能设计过 8 层或 16 层 PCB，但是仍需要学习 HDI 布线中涉及的一些全新概念。

在典型的 PCB 设计中，实际的印刷电路板被视为一个单一的实体，并被划分为多个层。然而，HDI 布线要求设计工程师从将 PCB 的多个超薄层整合成一个单一功能 PCB 的角度来思考。

可以说，实现 HDI 布线的关键推动力是过孔技术的发展。过孔不再是在 PCB 各个层上钻出的镀铜孔。传统的过孔机制减少了未被信号线使用的 PCB 层中的布线区域。

传统的过孔在 HDI 布线中没有用武之地

在 HDI 布线中，微过孔是发挥推动作用的焦点，负责将多层密集布线整合在一起。为了便于理解，可以认为微过孔由盲孔或埋孔组成，但具有不同的结构方法。传统的过孔是将各层组合在一起后用钻头钻出的。然而，微过孔是在各层堆叠之前，用激光在各层上钻出的。激光钻出的微过孔允许以最小的孔径和焊盘尺寸在各层之间进行互连。这有利于实现 BGA 部件的扇出布局，其中引脚以网格形式排列。

HDI 布线策略

随着微过孔的使用，PCB 设计工程师能够在 PCB 的任何层实现复杂的布线。这种方法被称为任意层 HDI 或每层互连。由于有了节省空间的微过孔，两个外层都可以放置密布的部件，因为大部分的布线都在内层完成。

低阻抗接地平面对 HDI 布线至关重要

然而，多层设计中部件和走线更密集，也会增加产生 EMI 辐射和磁化率的风险。当我们在进行 HDI 设计时，确保 PCB 叠层具有恰当的结构非常重要。我们需要有足够的接地平面以获得低阻抗的返回路径。

要把内部布线层置于接地层或电源层之间，以减少交叉耦合或串扰的情况。让高速信号的路径尽可能短，包括返回路径。正确规划和使用微过孔有助于把信号路径限制在一个很小范围内，并减少 EMI 的风险。

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文章来源： Cadence楷登PCB及封装资源中心

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