HDI設計とは何ですか？

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HDI設計を理解するには、まずその核となる概念を把握する必要があります。簡単に言えば、HDI技術とは、従来の機械的な穴あけではなく、マイクロビアを使用してPCB上の層を接続することを指します。この方法は開口サイズを大幅に縮小し、単位面積当たりの配線密度を高めます。

HDI PCBのバイアスとレイヤー構成について

高密度相互接続エッチディーアイ)は現代の回路基板の重要な特徴です。従来のPCBは、大きな穴を開ける機械的なドリリングに頼っていました。これに対してHDIは、レーザードリルで約0.15mmの極小穴を開けます。この小さな穴はスペースを節約し、以下のようなピン数の多い部品の下でも信頼性の高い接続を実現します。 BGAチップ.

ブラインド・ビアは外層から始まり、基板全体を通らずに内層で終わります。表面部品と内部回路をつなぎ、反対側は他の用途のために空けておきます。埋設ビアは、外部から見えないように完全に基板内部に留まります。その役割は、2つ以上の内層を接続し、配線密度を向上させることです。スタックド・ビアは、複数の層にわたって複数の小さな穴を組み合わせたものです。製造にコストがかかり複雑ですが、高度なHDI設計では最高の密度を実現します。

標準的なPCBと比較して、HDIボードはより複雑な層構造を持っています。各レイヤーは、電気的ニーズ、サイズ、予算に基づいて慎重に計画する必要があります。1-N-1構造は最もシンプルで、1つのHDI層がビアを介して外層と内層をつなぎます。このオプションは低コストで、中密度アプリケーションに適しています。2-N-2構造はHDIレイヤーを増やします。2-N-2構造は、HDI層をさらに増やし、より良い方法で接続します。これにより、複雑なデジタル回路やアナログ回路の配線密度を高めることができます。

HDI PCBにおける設計と製造の課題

HDI技術には数多くの利点がありますが、設計者はHDI技術の設計と製造に関して大きな困難を抱えています。

信号の完全性

まず、高速では信号が弱くなり、より近くにある他のラインによってクロストークされる可能性があるため、システム全体の信号品質に悪影響を及ぼします。これを克服するためには、差動配線を採用し、各ペアの長さと間隔が同じになるように信号線を配線することで、外部ノイズを遮断し、ノイズのない管理された信号を維持する必要があります。さらに、線幅に対する各ペアのインピーダンスを制御する必要があります。また、線路のインピーダンスを負荷に合わせる必要があるため、グランドプレーンや素材との間隔も同様です。これにより、信号の反射を防ぐことができます。また、ノイズの少ない低抵抗の経路を提供するため、グランドプレーンを設けるのも良い手法です。これは、グランドと電源が戦略的に計画されている多層HDI基板でも同様です。

レイヤプランニングとルーティング

HDIボードには信号プレーンと電源プレーンがあります。HDIボードのベースレイヤーとトップレイヤーでは、信号レイヤーにパワープレーンがあります。信号トレースやその他の配線プレーンは、きちんと整理されていなければなりません。適切に管理されたシステムは、各層からプレーナー・ボードに信号を干渉なく導くのに役立ちます。

信号ケーブルは、2枚以上のボードを干渉することなく通さなければなりません。つまり、各ペアをまっすぐにし、2枚の基板が反転するように配線します。2枚のボードの間には、レイヤースタックを分離するラッパー・プレーンがあります。下のボードのインナープレーンは、そのボーダーへのシグナルブリッジを形成します。上部ボードのインナープレーンは、上部ボーダープレーンとして機能し、後部多層セクションに接続します。

基板間およびプレーン内配線

HDIプレーンでは、オフセットされた多層プレーンが信号のグランド・プレーンに関連することに注目すべきです。グランドプレーンから信号は小さな穴を通って各多層基板の各層に配線されるため、信号のストリームラインを戦略的に横切ります。従って、垂直カットスルーは信号ストリームプレーンを通過することができ、ストリームラインの下に配線されます。

限られたスペースに密に詰め込まれた部品は、過剰な熱という大きな課題をもたらします。過度の熱が放散されない場合、部品の性能低下や永久的な損傷につながる可能性があります。サーマルビアとは、グランドプレーンにつながる回路基板の小さな穴のことです。複数のビアを高温部品の下に配置することで、熱を基板内部のグランドプレーンまたはヒートシンクに積極的に伝達します。サーマルビアに加えて、熱の流れを追跡するために熱挙動を予測するソフトウェアが採用されます。これは、重要な領域からの熱抽出が効果的に行われるようにするためです。

設計から実践まで：PCBアセンブリ

優れたHDIプロジェクトには優れた設計が必要です。また、効率的で正確な PCBアセンブリサービス.設計チームと組立チームは協力しなければなりません。これがプロジェクトを成功させる鍵です。

設計は作りやすくなければなりません（DFM）。設計者は製造チームや組立チームと話し合う必要があります。これにより、設計が工場のルールに適合していることを確認します。例えば、部品のパッケージが以下のような用途に適しているかどうかを確認します。 SMTアセンブリ マシンを使用します。また、パッドのサイズ、間隔、ソルダーマスクブリッジが正しいことも確認します。これにより、短絡やはんだ接合不良を防ぐことができます。

たくさんのボードを作る前に、 プロトタイプPCBアセンブリ は必要なステップです。エンジニアが設計をテストすることができます。エンジニアは素早く修正することができます。テストの後、プロジェクトは 大量PCBアセンブリ.この時点で、工場は生産のための強力なシステムを持つ必要があります。また、厳しい品質管理も必要です。これにより、安定した低コストでの大量生産が可能になります。

コストとサプライチェーン

HDIプロジェクトの主な要因はコスト。HDIプロジェクトの PCBアセンブリコスト 企業は賢い選択をすることができます。

HDIは標準的なPCBよりも高価です。コストにはいくつかの要因があります。層数が多くなり、スタックド・ビアなど複雑なビアが増えるとコストが上がります。また、BGAチップのようにピンの数が多い部品は、より精密な組み立てが必要です。これもコスト増につながります。最後に、厳格な電気的および機能的テストが余分なコストを追加します。

多くの企業がサプライチェーンを複雑だと感じています。そこで、ターンキーPCBアセンブリを選択しました。このサービスは、部品の入手、基板の作成、組み立て、テストなど、すべてのステップを組み合わせたものです。これにより、お客様は明確なPCBアセンブリの見積もりを取得し、プロジェクト管理を簡素化し、市場投入までの時間を短縮し、企業はコアビジネスに集中することができます。

正しい見積もりを取ることが重要な第一歩です。その PCBアセンブリの見積もり にはすべてのコストが記載されています。これには部品コスト、製造コスト、組み立てコスト、テストコストなどが含まれます。見積書をチェックすることで、企業は予算をよりよく管理することができます。

結論

高密度相互接続（HDI） 技術は現代のエレクトロニクスの基盤です。優れたHDIプロジェクトは、強力な設計から始まります。そして、優れたプロフェッショナルな PCBアセンブリ.最初から製造を検討する必要があります。サプライチェーンを管理するターンキー・サービスを利用する必要があります。これがプロジェクト成功の鍵です。