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Allegro PCB Miniaturization Option Datenblatt

Allegro PCB Miniaturization Option
HDI-Durchkontaktierungen

High Dense Interconnect (HDI)

Die fortschreitende Miniaturisierung erfordert auch ein dichteres ZusammenrĂŒcken von Durchkontaktierungen. HDI-Leiterplatten erlauben ein sehr dichtes Platzieren von AnschlussflĂ€chen zueinander, die sich ggf. sogar ĂŒberlappen dĂŒrfen. Die Grenzen legt jeweils der Leiterplattenfertiger fest. In der Allegro PCB Miniaturization Option wird auch das platzsparende Stapeln von Vias unterstĂŒtzt. Unter Beachtung der Fertigungsschritte des Lagenaufbaus können so platzsparende Kombinationen von Blind und Buried Vias vorgeschlagen werden, um von einer Lage auf eine andere zu wechseln. HDI-Regeln werden vermehrt in impedanzkontrollierten Designs mit schnellen Anstiegszeiten verwendet.

HDI micro via
HDI Durchkontaktierungen

Miniaturisierung durch Embedded Components

Embedded Components
Embedded Components
Embedded oder auch vergrabene (engl. buried) Bauteile haben gleich mehrere Vorteile. Dabei werden die Leiterplatten in verschiedenen Einzelschritten erstellt, Bauteile aufgebracht und die innen bestĂŒckten Lagengruppen anschließend miteinander zu der endgĂŒltigen Leiterplatte verpresst. Herkömmliche PCB-Layout-Software kann keine Bauteile in den Innenlagen platzieren und alle erforderlichen Designregel fĂŒr Embedded Components ĂŒberprĂŒfen. In der Allegro PCB Miniaturization Option sind alle fĂŒr das Design dieser Technologie wichtigen Designregeln integriert. So können Bauteile nicht nur auf den bisherigen Ă€ußeren Lötseiten platziert werden. Die Platzierung erfolgt auf Innenlagen, die zuvor fĂŒr diese Art der Bauteilanordnung freigegeben wurden. Es wird auch definiert, ob die Innenlage von oben oder unten, gemĂ€ĂŸ der Fertigungsschritte, zu bestĂŒcken ist. Die AbstĂ€nde zu den Kupferelementen benachbarter Lagen werden geprĂŒft und bei Unterschreitungen ein Designfehler angezeigt. Auch werden beim Platzieren eines Bauteils, rund um dessen Abmessungen, Sicherheits- und Verbotszonen sowie Aussparungen automatisch erzeugt.


Embedded Components
Embedded Components mit und ohne Aussparung (Cavity)

Welche Komponenten eignen sich fĂŒr heutige Herstellverfahren um in Leiterplatten integriert zu werden? Bei passiven Bauteilen können große Wertebereiche eingesetzt werden ( WiderstĂ€nde von 10 Ohm bis zu 10 MegaOhm und Kondensatoren mit KapazitĂ€ten von bis zu 100nF). Bei den passiven Bauformen sind 0402 und 0201 mit einer Bauelementhöhe von 100 ”m bis 300 ”m möglich. Bei aktiven Bauteilen, wie Dioden und ICs, werden ultradĂŒnne Chips ohne GehĂ€use (bare-die) mit einer Höhe von 100”m bis 150”m und bis zu einer Anzahl von 50 AnschlĂŒssen verarbeitet.

Designregeln fĂŒr Embedded Komponenten

Im Setup fĂŒr Embedded Components können die sehr stark variierenden Parameter fĂŒr den jeweiligen Leiterplattenhersteller und seinen optimierten BestĂŒckungsprozess eingetragen werden. Wird ein Bauelement auf einer Innenlage platziert, werden die Werte ausgewertet. Im Lagenaufbau ist beispielsweise definiert, ob das Bauteil auf der inneren Lage 6 nach oben oder nach unten ausgerichtet aufgelötet wird. Wenn die Bauteilhöhe grĂ¶ĂŸer ist als das Isolationsmaterial zwischen den Lagen und durch die benachbarte Lage durchstĂ¶ĂŸt, dann muss dieses Verhalten (Protruding) in der Nachbarlage erlaubt sein, sonst gibt es schon beim Platzieren eine Fehlermeldung. Ist ein Durchstoßen erlaubt, so mĂŒssen auf der benachbarten Lage Verbotszonen fĂŒr dort verlegte Signale erstellt werden, damit eine Aussparung vorgenommen werden kann. Im PCB Editor werden diese Keep Out- Bereiche automatisch beim Platzieren generiert. Mit dem Platzieren werden um das Bauteil herum mechanische Aussparungen (cavities) / lagenbezogene FrĂ€sungen im Isolationsmaterial erzeugt, die zum Zeitpunkt der Platzierung leer sind, jedoch wĂ€hrend des Fertigungsprozesses mit geschmolzenem Harz wieder ausgefĂŒllt werden und das Bauteil im eingebauten Zustand umschließen.

Neben der mechanischen Aussparung in der Lage werden auch entsprechend dem Setup die Verbotszonen um das Bauteil herum generiert. Unterschiede gibt es fĂŒr die AbstĂ€nde zum nĂ€chsten Routing (Route Keep Out), der nĂ€chsten Durchkontaktierung (Via Keep Out) und MindestabstĂ€nde zum nĂ€chsten Embedded Component. Werden zwei embedded Komponenten neben- oder ĂŒbereinander platziert, so muss die Cavity-Geometrie so angepasst werden, dass das Harz in die komplette Aussparung beider Teile hineinfließen kann. Hierzu kann es erlaubt sein, dass fĂŒr zwei Bauteile eine große gemeinsame Aussparung verwendet wird, oder jedes Bauteil seine eigene Aussparung bekommt und ein Steg mit einer Mindestbreite die beiden Cavities voneinander trennt. Unterschiedliche Hersteller lassen hier unterschiedliche GrĂ¶ĂŸen zu.

Es wird auch zwischen direkter und indirekter Kontaktierung der Bauteile auf Innenlagen unterschieden. Die direkte Kontaktierung erfolgt Ă€hnlich dem Reflow-Lötverfahren und die Bauteile werden direkt auf PADs angeschlossen. FĂŒr die indirekte Kontaktierung wird ein dafĂŒr vordefiniertes Via mit seiner entsprechenden Höhe ausgewĂ€hlt und als vergrabenes (buried) Via zwischen das PAD und den Anschlusspunkt des Bauteils eingebracht.

Embedded Comonents
Parameter der Designregeln zu Embedded Komponenten

Embedded Komponenten fĂŒr Starrflex-Leiterplatten

Wenn Steckverbindungen oder Kabelzuleitungen die geometrische Lösung zu stark einengen und eine höhere ZuverlĂ€ssigkeit gefordert ist, kommen flexible oder starr-flexible Leiterplatten zum Einsatz, wobei die bestĂŒckten Bereiche dann so gefaltet werden können, dass sie ĂŒbereinander eingebaut werden. In der Produktion einer starr-flexiblen Leiterplatte wird eine mit Leiterbahnen versehene, durchgehend flexible Folie in der Fertigung als Basis genommen. In den spĂ€ter starren Bereichen wird die Leiterplatte in herkömmlicher Weise mit Leiterplattenmaterial verpresst. Da der Lagenaufbau mit mehreren starren Bereichen unterschiedlich sein kann, mĂŒssen Komponenten auch auf anderen Lagen neben Top und Bottom platziert werden. Es ist auch möglich Bauteile direkt auf die flexiblen Folien anzubringen, fĂŒr die dann wieder besondere Designregeln gelten. HĂ€ufig werden Sensoren auf flexiblen Leiterfolien aufgebracht, da die Zuleitungen nicht nur mechanisch eine höhere ZuverlĂ€ssigkeit bieten, sondern auch eine definierte LĂ€nge haben und die Sensorsignale nicht durch unterschiedliche KabellĂ€ngen mit variierenden elektrischen Werten die empfindlichen Sensorsignale verfĂ€lschen. Die erforderlichen Regeln fĂŒr Starrflex-Leiterplatten lassen sich in der Allegro PCB Miniaturization Option einstellen und die Software prĂŒft online auf DesignregelverstĂ¶ĂŸe.

Embedded Comonents
Bauteilplatzierung auf Starrflex-Leiterplatten



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