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HDI電路中信號的完整性
HDI電路中信號的完整性
隨著印刷電路板（PCB）上信號上升時(shí)間的持續(xù)下降，與信號完整性相關(guān)的古老問題始終處于（PCB）印刷電路板設(shè)計(jì)的最前沿。但是，隨著高密度互連或HDI技術(shù)中印刷電路數(shù)量的增加，出現(xiàn)了一些有趣的新解決方案。
PCB中的信號完整性分析涉及五個(gè)主要領(lǐng)域：
盡管HDI確實(shí)為上述所有問題提供了改進(jìn)和替代方案，但它并未提供所有解決方案。信號完整性取決于PCB使用的材料以及HDI技術(shù)使用的材料，再加上PCB設(shè)計(jì)規(guī)則和尺寸堆疊，有助于提高電氣性能，包括信號完整性。同樣，使用HDI技術(shù)將PCB小型化是信號完整性的一項(xiàng)重大改進(jìn)。
隨著諸如球柵陣列和芯片級封裝之類的新電子元件得到廣泛使用，設(shè)計(jì)人員正在使用新的制造技術(shù)來制造PCB，以適應(yīng)具有極細(xì)間距和小幾何形狀的零件。同時(shí)，時(shí)鐘速度和信號帶寬變得越來越快，這對系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員降低RFI和EMI對產(chǎn)品性能的影響提出了挑戰(zhàn)。此外，對更密集，更小，更快和更輕的系統(tǒng)的不斷需求使限制成本目標(biāo)的問題更加復(fù)雜。
通過結(jié)合了微孔電路互連的HDI，這些產(chǎn)品能夠利用最小，最新和最快的設(shè)備。利用微孔，PCB能夠滿足降低的成本目標(biāo)，同時(shí)滿足嚴(yán)格的RFI / EMI要求，并保持HDI電路信號完整性。
在HDI電路中使用Microvia技術(shù)的優(yōu)勢
微型通孔是直徑等于或小于150微米或6密耳的通孔。設(shè)計(jì)人員和制造商大多將它們用作盲孔和埋孔，以通過多層PCB內(nèi)的一層電介質(zhì)進(jìn)行互連。高密度PCB設(shè)計(jì)得益于低成本微孔的制造。
從物理和電氣角度來看，Microvias都具有多種優(yōu)勢。與以機(jī)械方式創(chuàng)建的同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)建具有更高電氣性能和更高電路密度的電路系統(tǒng)，從而使產(chǎn)品更輕巧，更小巧。
隨著電路板尺寸，重量，厚度和體積的減小，具有降低成本和消除層的好處。同時(shí)，微孔提供了增加的布局和布線密度，從而提高了可靠性。
但是，微通孔和更高密度的主要好處在于改善了電性能和信號完整性。這主要是因?yàn)?span>HDI技術(shù)和微通孔的寄生效應(yīng)使通孔PCB設(shè)計(jì)的影響降低了十倍，而且反射更少，樁頭更少，噪聲容限更大，接地反彈效應(yīng)也更小。
通過微通孔的薄而平衡的長寬比獲得更高的可靠性，該板的接地層更靠近其他層。這導(dǎo)致電容的表面分布降低，從而導(dǎo)致RFI / EMI大大降低。
HDI PCB使用高Tg的薄電介質(zhì)，從而提高了熱效率。這不僅減少了PCB的散熱問題，而且還幫助設(shè)計(jì)人員簡化了散熱設(shè)計(jì)PCB。
設(shè)計(jì)人員可以在通過微孔的焊盤內(nèi)通孔中放置更多的接地層。由于接地回路的減少，可旋轉(zhuǎn)性的提高提供了更好的RFI / EMI性能。
由于HDI電路提供了更小的PCB設(shè)計(jì)以及更緊密的走線，這有助于改善信號完整性。這在許多方面都有幫助-降低噪聲，降低EMI，改善信號傳播并降低衰減。
使用微孔改善了HDI電路的可靠性，也有助于解決PCB熱問題。熱量通過薄的電介質(zhì)傳播得更好。簡化散熱設(shè)計(jì)PCB有助于將熱量散發(fā)到散熱層。幾家制造商制造了復(fù)雜的增強(qiáng)型薄帶，激光打孔的聚酰亞胺薄膜BGA，以利用HDI進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。
微孔的物理設(shè)計(jì)有助于降低開關(guān)噪聲。減小的原因是由于通孔的電感和電容減小，因?yàn)樗哂休^小的直徑和長度。
由于設(shè)備之間的距離非常近，因此在HDI電路中可能不需要信號端接。由于各層的厚度也較小，因此設(shè)計(jì)人員也可以有效利用互連的背面。
就像信號路徑在PCB設(shè)計(jì)中很重要一樣，返回路徑也很重要。此外，返回路徑還會影響信號所經(jīng)歷的電阻，電容和電感。當(dāng)信號返回電流采用最小能量或最小阻抗的路徑時(shí)，低頻遵循該路徑，從而最大程度地減小了電流環(huán)路。
使用HDI技術(shù)實(shí)現(xiàn)的小型化提供了更短的互連長度，這意味著信號必須從起點(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過更短的距離。只需降低HDI材料系統(tǒng)的介電常數(shù)，設(shè)計(jì)人員就可以將尺寸減小28％，并且仍然保持指定的串?dāng)_。實(shí)際上，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，串?dāng)_的減少甚至可以達(dá)到50％。