PCBブログ - 高密度HDI PCBボードを管理する方法について

高密度相互接続 PCBボード デザイン

HDIのデザインのためのヴィジョンは、ハードウェアのストアを管理し、さまざまな種類、メトリック、材料、長さ、幅、ピッチなどを管理する必要があるように、管理を介して効果的なデザインルールを使用します。釘、ネジのマウント、PCBボードのデザイン設計オブジェクトは、特に高密度デザインでは、フィールドで管理する必要があります。従来のPCBボード設計は、いくつかの異なるビアだけを使用することができるが、今日の高密度相互接続（HDI）設計は、多くの異なるタイプおよびビアのサイズを必要とする。そして、各々のビアはそれが正しく使われるように管理される必要があります。そして、改善された板パフォーマンスとエラーなしの製造可能性を確実にします。この記事は、PCB設計における高密度ビアを管理する必要性とそれを達成する方法を詳述する。

高密度PCB基板設計の要因

小型電子デバイスの需要が増大し続けているので、これらのデバイスを駆動するプリント回路基板は、それらがデバイスに収まるように収縮する必要がある。同時に、電子機器は、性能改善要件を満たすために、回路基板により多くの構成要素及び回路を追加しなければならない。PCBコンポーネントのこれまでのサイズの減少とピン数の増加は、より小さなピンとタイトなピッチで設計することによって問題を複雑にします。PCBボード設計者にとって、これはより多くのものをより小さくてより小さなバッグと同等です。伝統的な回路基板設計方法は、彼らの限界に速く達します。

顕微鏡下のPCBビア

より小さな基板サイズにより多くの回路を追加するための要求を満たすために、新しいPCBボード設計方法が浮上した。高密度相互接続、または短いためのHDI。HDI設計は、より線幅とより薄い材料で、より先進の回路基板製造技術を使用します。そして、ブラインドで埋められたビアまたはレーザーでドリルで送られるmicroviasで。これらの高密度特徴のおかげで、より多くの回路をより小さな基板上に配置し、マルチピン集積回路のための実行可能な接続性解決策を提供することができる。

これらの高密度ビアを使用すると、いくつかの他の利点ももたらします。

ルーティング・チャネル：ブラインドおよび埋込みビアおよびマイクロパンチがレイヤー・スタックに浸透しないので、これは設計の付加ルートチャネルをつくる。戦略的にこれらの様々なバイアを置くことによって、デザイナーはピンの何百ものデバイスをルーティングすることができます。多くのピンを有するデバイスは、標準的なビアだけが使用されるならば、しばしばすべての内部層ルーティング・チャンネルをブロックします。

信号完全性：小さな電子デバイス上の多くの信号も特定の信号完全性要件を有し、スルーホールはそのような設計要件を満たすことができない。これらのバイアは、アンテナを形成することができ、EMI問題を導入したり、重要なネットの信号リターンパスに影響を与えることができます。盲目で埋設されたビアまたはマイクロパンチを使用することは、ビアの使用に起因する潜在的信号完全性問題を除きます。

上記のこれらのビアをよりよく理解するために、高密度デザインで使われることができるビアと彼らのアプリケーションの異なるタイプを見てみましょう。

PCBボード設計ツールの一覧で、ビアの種類と構成を示す

高密度相互接続ビアのタイプと構造

ビアは、2つ以上の積み重ねられた層を接続する回路基板上のホールである。代表的に、ビアはボードの1つのレイヤーから他のレイヤー上の対応するトレースまで、トレースにより担持されるシグナルを転送する。トレース層間の信号を実行するために、ビアは製造プロセス中にメタライズされる。サイズとパッドを介して特定のアプリケーションに応じて異なります。より大きなバイアが電源および接地ルーティングに使用される一方、より大きなバイアが過熱装置から熱を放散するのを助ける間、より小さいバイアが信号ルーティングのために使われる。

回路基板上のビアの異なるタイプ

1）スルーホール：スルーホールは，最初に導入されて以来，両面プリント基板で使用されてきた標準的なビアである。穴は機械全体を通して機械的にドリル加工され、電気メッキされる。しかし、ドリル直径の板厚に対するアスペクト比によっては、機械ドリルビットがドリル加工可能な穴径に制限がある。一般に、貫通孔の直径は0.15 mm以上である。

2）ブラインドビアス：スルーホールのように、これらのビアも機械的にドリル加工されますが、より多くの製造工程で、ボードの一部だけが表面からドリル加工されます。ブラインドバイアもドリルサイズの制限に苦しむしかし、ボードのどちらの側にあるかによって、ブラインドの上または下にルートを通すことができます。

3）埋設ビア：ブラインドビヤのように，埋設ビアも機械的に掘削されているが，表面よりむしろ回路盤の内層で始終終了する。このようなバイアはまた、ボード層スタックに埋設される必要性に起因する追加の製造工程を必要とする。

4）マイクロビア：このviaはレーザでアブレーションし，直径は機械ドリルの0 . 15 mm限界より小さい。ビアは基板の2つの隣接した層にのみ達するので、そのアスペクト比は、めっきのために利用可能な穴を非常に小さくする。マイクロパンチは、表面または板の中に置かれることもできます。マイクロビアは、通常、充填され、メッキされ、ボールグリッドアレイ（BGA）のような構成要素の表面実装コンポーネント半田ボールに配置されることができるように、本質的に隠されている。小さい孔サイズのために、マイクロパンチのために必要なパッドも、通常のビア（約0.300 mm）より非常に小さい。

高密度設計のための典型的マイクロビア

設計要件に従って、上記の異なる種類のビアは、一緒に働くように構成することができる。例えば、マイクロパンチは、他のマイクロパンチまたは埋込みビアによって、積み重ねられることが可能である。これらのビアはまた、千鳥にすることができます。前述したように、マイクロビアは、表面実装部品のリード線のパッド内に配置することができる。ルーティング混雑の問題は、表面実装パッドからファンアウトビアまで伝統的な跡を除くことによって、さらに軽減されます。上記のビアの異なるタイプは、HDIデザインで使用することができます。次に、PCBボード設計者がどのようにVIAの使用を効果的に管理できるかを見てみましょう。

PCB設計における高密度ビア管理ツール

いくつかの種類のビアだけが利用可能ですが PCBボード デザイン, さまざまなサイズや形を作成する多くの方法があります. 電力および接地接続に使用されるビアは、通常、通常のルーティング, 数百ピンの大きなBGA部品の底部に配置されたビアを除く. これらの, BGAパッドに加えて、表面実装パッド内のマイクロビアを必要とすることができる. より大きな構成要素はマイクロパンチの使用から利益を得るが, マイクロビアは、より少ないピンを有する従来の表面実装部品には適していないこのルーティングには標準スルーホールが推奨される. これらのバイアは、電源とグランドビアより小さいです, そして、放熱のためにより大きい. 加えて, 様々なサイズのブラインドと埋込みビアを使用することができます. 明らかに, HDIデザインにおいて, それは簡単にすべてのデザインニーズを満たすために必要な多くの異なるビアと圧倒される. 一方、デザイナーはこれらのバイアのいくつかを追跡することができます, ビアのサイズが増えるにつれて、ビアはますます難しくなる. デザイナーだけでなく、これらすべてのバイアを管理する必要があります, しかし、ボードの面積によって, 別のビアは、同じネットに使用することができます. 例えば, SMTパッドのマイクロバイアを通してBGAピンからクロック信号をルーティングすることができる, しかし、その後、そのトレースの次のセグメントに埋め込まれたビアに戻る. このネットで, 伝統的なビアを使用しないでください, 余分なバレルの壁として PCBボード.