高密度互連或HDI基板是多層，高密度電路，具有細(xì)線和明確定義的空間圖案等特征。越來越多的HDI基板的采用增強(qiáng)了PCB的整體功能并限制了操作區(qū)域。

  將HDI板與其他類型板區(qū)分開來的關(guān)鍵因素之一是其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，其中包括多層銅填充微通孔。這些多層微通孔實(shí)現(xiàn)了垂直互連。此外，高密度互連（HDI）基板提供的優(yōu)點(diǎn)包括更高的集成度和更好的兩側(cè)元件放置。此外，HDI板由較小數(shù)量的I/O組成。高密度互連（HDI）基板的其他功能包括更快的信號(hào)傳輸和顯著減少信號(hào)損失和交叉延遲。

  最近采用的HDI板制備技術(shù)涉及組件的小型化并采用高端設(shè)備。但是，串?dāng)_等挑戰(zhàn)會(huì)對(duì)HDI板的性能產(chǎn)生不同的影響。因此，避免HDI電路板中的串?dāng)_變得至關(guān)重要。

  HDI電路板中的串?dāng)_生成

  無意識(shí)跡線和組件之間的電磁耦合被定義為電子電路中的串?dāng)_。此外，由于外部干擾，電磁場(chǎng)干擾可能發(fā)生在PCB中。串?dāng)_會(huì)產(chǎn)生不良影響，影響時(shí)鐘，周期信號(hào)，系統(tǒng)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，如數(shù)據(jù)線，控制信號(hào)和I/O.此外，受影響的時(shí)鐘和周期性信號(hào)會(huì)對(duì)工作PCB和組件組件產(chǎn)生嚴(yán)重的功能影響。串?dāng)_導(dǎo)致電容和電感耦合。 HDI基板中的電容耦合發(fā)生在其中一條跡線位于另一條跡線上時(shí)。

  避免串?dāng)_的方法

  HDI基板中的串?dāng)_因較短而減少耦合長度和較低介電常數(shù)高達(dá)50％?？梢韵拗艸DI基板中串?dāng)_的其他因素包括，

  使用較低的Dk材料。

  HDI材料系統(tǒng)的較低介電常數(shù)可使電路板收縮至28％。

  距離越短對(duì)于參考平面，近端串?dāng)_將越低。

  HDI小型化提供更短的互連長度，如果使用更低介電常數(shù)材料，則HDI基板中的串?dāng)_減少。Eric Bogatin，Teledyne Lecroy的信號(hào)完整性宣傳員提供了以下示例：“HDI技術(shù)中的典型線寬為3密耳（75微米）。下圖顯示了各種介電厚度下3密耳寬跡線的特征阻抗。

  介電常數(shù)較低時(shí)，介電厚度較小。這意味著較低介電常數(shù)的材料系統(tǒng)可以在相同的間距下產(chǎn)生更少的串?dāng)_，或者跡線可以更靠近在一起并具有相同的串?dāng)_量。“

  介電厚度與受控阻抗

  案例研究

  Eric Bogation繼續(xù)說道，“在研究了兩種情況，線寬為3密耳，并調(diào)整了介電厚度，使得對(duì)于兩種不同的介電常數(shù)，線阻抗是相同的。從這些曲線可以看出，如果布線間距受串?dāng)_約束，則HDI材料系統(tǒng)的較低介電常數(shù)可能使電路板縮小至28％。

  對(duì)于耦合長度小于飽和長度，近端電壓噪聲的大小將隨著長度而變化。飽和長度取決于上升時(shí)間。對(duì)于1納秒的上升時(shí)間，有效介電常數(shù)為2.5的飽和長度約為7.6英寸，這將包括小卡應(yīng)用中的許多跡線。相對(duì)耦合的近端噪聲將由下式給出：

  近端串?dāng)_系數(shù)

  HDI基板中的串?dāng)_減少了較短的耦合長度和較低的介電常數(shù)可達(dá)50％。較短的走線長度將輻射較少，而具有較薄電介質(zhì)的走線將輻射較少。下面的例子表明，耦合長度越短，互感（Lm）越小，走線越薄，互電容（Cm）越小。

  耦合長度

  此外，距參考平面的距離越近，近端串?dāng)_越小，或者耦合長度越長，串?dāng)_越小。與傳統(tǒng)電路板相比，長度減少2倍，電介質(zhì)厚度減少2倍，HDI信號(hào)環(huán)路的輻射場(chǎng)可能會(huì)減少4倍，即12 dB。“

  Eric Bogatin進(jìn)一步指出，“如果整個(gè)電路板都是HDI，而不僅僅是幾個(gè)外層，那么控制返回路徑可能比通孔電路板更具挑戰(zhàn)性。”

  Eric Bogatin的關(guān)鍵要點(diǎn)：

  你必須注意HDI基板中的相同問題：

  提供連續(xù)的返回路徑。

  工程控制的阻抗互連。

  在具有最小存根長度的線性菊花鏈路徑中進(jìn)行路由。

  使用終端管理反射噪聲。

  通過返回路徑控制PCB來控制通過串?dāng)_。

  使用連接到IC引腳的低電感電容。

  與通孔核心相結(jié)合，HDI互連非常有價(jià)值。

  信號(hào)完整性挑戰(zhàn)和結(jié)論。