Hdi pcb

Какво е HDI PCB?

HDI PCB е абревиатура на High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Както името предполага, това е напреднала платка, проектирана да отговаря на изискванията за миниатюризация и висока производителност на електронните продукти. Високоплътната PCB се характеризира с тънки линии и малко разстояние между дупките. В сравнение с традиционните PCB, високоплътните PCB оптимизират плътността на проводниците чрез намаляване на линиите, изоставят традиционния процес с преминаващи отвори (Through Hole Via), използват лазерно пробиване като микровиите (Micro Via), слепи виите (Blind Via) и скрити виите (Buried Via), както и технология на слоесте съединяване, за да постигнат интеграция на веригите, далеч надминаваща традиционните PCB. Това позволява да се поставят повече компоненти на единица площ, да се реализират по-сложни функции на веригите в ограничено пространство и да се осигури по-силна производителност на електронните продукти в по-малък обем, което прецизно отговаря на нуждите на ерата на електронните продукти към по-леки, интелигентни и високочестотни устройства, като се превръща в ключов носител за поддържане на пробиви в новите области като 5G, Интернет на нещата и изкуствения интелект.

Основни характеристики на HDI PCB

Благодарение на уникалния си дизайн и процес, печатни платки с висока плътност на междинните свързвания (HDI PCB) притежават поредица от основни характеристики, които отговарят на изискванията за висока плътност и висока производителност, включващи предимно следното:

1. По-голям брой слоеве:

Платките HDI обикновено имат по-голям брой слоеве, най-често повече от 4 слоя. Това се дължи на факта, че при само няколко слоя е трудно да се избегне затрупването на линиите и смущенията в сигналите, затова е необходимо увеличаване на броя слоеве и разпределянето на проводниците и връзките към няколко слоя за рационално планиране. Повечето продукти избират 6 до 12-слоен дизайн въз основа на сложността на функциите, за да се постигне балансиране между плътността на проводниците, сложността на функциите и електрическите характеристики в ограничено пространство.

2. Тесни линии и междуслоеви разстояния:

За да отговори на нуждите от миниатюризиране на електронните устройства и да постигне по-гъста интеграция на електронните вериги в ограничено пространство, hdi платката трябва ефективно да разпределя линиите. hdi платката може да постигне 3-5mil или дори по-малка ширина на линиите и разстояние между тях, докато разстоянието между проводниците при традиционните платки обикновено е няколко стотни от милиметъра. Поради това при производството на hdi печатни платки всяко малко отклонение в процеса може да доведе до деформация на линиите, късо съединение или прекъсване, което е изключително трудно за обработка.

3. Използване на микровиите, съединителни и вградени вии:

Дизайнът на отворите в HDI платките също е много прецизен. Видовете отвори включват: Microvia, който обикновено има диаметър на отвора под 6mil, за да може точно да свърже тънки линии и да спести пространство. За да се постигнат връзки между няколко слоя, често е необходимо те да се наслагват един върху друг слой по слой, а отворите обикновено трябва да се запълват с месинг или електролитно покритие; Blind Via, който се простира от повърхностния слой до определен вътрешен слой и е видим само от едната страна. Това се постига чрез процес на сегментно пробиване, което ефективно скъсява сигнала и намалява интерференцията между слоевете; Buried Via, който е напълно вграден във вътрешния слой и не прониква до повърхностния слой. Производството му изисква процес на многостепенно пресоване, което освобождава пространство за повърхностното окабеляване и подобрява цялостната структура на вътрешните захранващи/земни площи; Staggered Via, който се състои от няколко разместени микроскопични отвора, формиращи стъпаловидна структура за свързване, подходяща за сценарии, когато са необходими връзки между слоевете, но пространството е ограничено; Stacked Via, където няколко слоя микроскопични отвори са вертикално наслагвани, образувайки стълбовидна структура, за да се постигне директна връзка между много слоеве, но точността на пробиването трябва да се контролира строго, за да се гарантира електрическата надеждност. Рационалното комбиниране и прилагане на тези видове отвори може да отговори на изискванията за дизайн на високоплътни и високоефективни PCB платки.

За да направи окабеляването по-гъсто, HDI също ще използва VIP технология, т.е. директно пробиване на микродупки в контактните площи и свързването им с тънки линии, по този начин разширявайки канала за окабеляване и решавайки проблема с натрупване на линии в сценарии с висока плътност. В зависимост от пространственото положение между контактните площи и дупките, може да се раздели на следните типове:

• Вграден: Тялото на дупката е напълно в границите на контактната площ, като съществува ясно разстояние между ръба на дупката и ръба на контактната площ, което показва напълно обградено състояние;
  
• Частично застъпващи се: Конструкцията на дупката частично попада в областта на контактната площ и частично излиза извън границите ѝ, създавайки застъпване между ръба на дупката и ръба на контактната площ;
  
• Ексцентричен: Дупката се намира в рамките на контактната площ като цяло, но съществува отместване между геометричния център на дупката и центъра на контактната площ, което показва асиметрично разпределение.
  

Разположението на отворите в конструкцията на HDI PCB трябва да отговаря на изискванията за високоплътна връзка и сигнален интегритет. По време на производството е необходимо точно да се контролира точността на съосване между слоевете (в рамките на ±15 μm), за да се постигне ниско съотношение ≤1:3, за да се осигури стабилна предавателна способност; основният слой използва по-дебел субстрат, а проектирането с вградени отвори може да подобри електрическата свързаност на средния слой, за по-добро изпълнение на изискванията за приложения с висока плътност и висока производителност на електронните устройства.

Многослойна структура и характеристики на процеса на пресоване

HDI PCB проявява уникални характеристики в процесите на наслагване и пресоване:

Въпреки че използва логика на изграждане по слоеве като традиционната печатна платка (PCB), изискват се няколко етапа от процеси на наслагване и пресоване, за да се постигнат сложни схеми с многослойни скрити и вградени виите. Неговата структура се основава на дебел основен слой, с тънки диелектрични слоеве, симетрично нанесени от двете страни, за да се формира инфраструктура, подходяща за високоплътни електрически връзки.

Конкретният производствен процес е следният: първо се определя проводимата зона чрез негативен фоторезистен филм и се използва желязна хлоридна киселина, за да се изтравят ненужните части; след това се използва химичен разтвор, за да се отстрани фоторезистният филм и се открие подложката, която ще се обработва; процесът на пробиване избира механични, лазерни или химични методи според изискванията за плътност; след това вътрешната верига се свързва чрез процес на металопокритие; накрая операциите със стапиране и покритие се повтарят, докато се формира външната структура, така че да се отговори на изискванията за прецизно свързване в сценарии с висока плътност.

HDI PCB Спецификация при LHD TECH

Уникални предимства на HDI PCB

HDI PCB (печатна платка с висока плътност на връзките) демонстрира значителни предимства в тенденцията на миниатюризиране и висока производителност на електронните устройства благодарение на уникалното си проектиране и процес, което се отразява основно в следните аспекти:

1. Екстремно висока плътност на проводници, икономия на пространство

Чрез прецизна технология, HDI може да осъществи масивни връзки на линии в ограничено пространство. В сравнение с традиционни PCB, може да намали обема с 30%-50% при една и съща функция, като същото време намалява теглото на оборудването, осигурявайки основа за пространството и лекотата на оборудването.

2. Намаляване на общата цена на системата

Въпреки че цената за производство на HDI платки е относително висока, чрез намаляване на броя на компонентите, оптимизиране на използването на пространството и опростяване на процеса на монтиране, общата цена за проектиране и производство на системата може значително да се намали, като дългосрочната цена-качество е по-добра.

3. Подобряване на гъвкавостта на дизайна

Многослойният процес поддържа 6-12 слоя или дори повече слоеве. В комбинация със структури като стъпаловидни отвори и преслени отвори, сложни топологии на електрически вериги могат да се планират гъвкаво.

4. Оптимизиране на сигнала и намаляване на интерференцията

Къси и прави пътища на сигналите намаляват паразитната индуктивност и капацитивност, ефективно контролират шума и намаляват закъснението и загубата при предаване на сигнала; многослойната структура може да раздели слоевете за захранване, заземление и сигнали, за да се намали електромагнитната интерференция (EMI).

5. Ускоряване на цикъла за излизане на продукта на пазара

Приспособявайки се към бързото развитие и тестов процес на компактни устройства, нейната висока интеграция и дизайнова гъвкавост могат да съкратят цикъла от прототип до масово производство, което помага на продуктите по-бързо да отговарят на пазарните изисквания.

Приложни области на HDI PCB

Въпреки че PCB с алуминиева основа има много предимства, все още съществуват някои недостатъци:

1. Потребителска електроника:

Портативни устройства като смартфони, таблети, смарт часовници и продукти като увеличена реалност (AR) и виртуална реалност (VR) трябва да интегрират дисплеи с висока разделителна способност, сензори, процесори и други компоненти в малко пространство. Високата плътност на HDI междинните връзки може да отговори на изискванията за компактно проектиране и висока производителност;

2. Автомобилна електроника:

Системи за автономно шофиране, инфотейнмънт системи и др. трябва да осъществят високоскоростни връзки на високоскоростни процесори и RAM в ограничено пространство на автомобила, да отговарят на изискванията за ниска кроссплътност, висока съвместимост и интегритет на сигналите и да се адаптират към сценарии с взаимодействие на данни от множество сензори и високоскоростни изчисления;

3. Комуникационно оборудване:

5G базови станции, маршрутизатори, терминали за спътникови комуникации и др. разчитат на HDI, за да се оптимизира предаването на сигнали с висока честота, намаляване на закъсненията и интерференцията и поддържане на високопропускливостното взаимодействие на данни;

4. Медицинска електроника:

Портативни монитори, ултразвуково оборудване, роботи за минимално инвазивни операции, капсулови ендоскопи и др. изискват миниатюрно проектиране и прецизен контрол на сигнала. HDI може да осигури балансиране между обем и производителност, като в същото време отговаря на високите изисквания за безопасност и точност на операциите;

5. Авиационна и отбранителна индустрия:

Военни и авиационни системи като дронове, полезни товари за спътници и радарни системи интегрират компоненти с висока мощност и висока чувствителност и предвиждат изключително високи изисквания към точността на данните, надеждността на комуникацията и лекотата. Леката структура и надеждната технология за взаимосвързване на HDI могат да отговарят на изискванията за представяне в екстремни среди;

6. Индустриален контрол:

Системите за управление на прецизни CNC машини и индустриални роботи изискват високоплътни съединения, за да поддържат предаването на сигнали между множество оси. HDI може да подобри скоростта на реакция и стабилността при работа на оборудването.

Предизвикателства при проектирането на HDI платки

Въпреки че дизайнирането на HDI платки може да отговори на изискванията за висока плътност и висока производителност, то също среща множество технически предизвикателства, които се проявяват основно в следните аспекти:

• Компонентите са с малки размери и гъсто разположени, което увеличава трудността при прецизното прокарване на проводници и монтажа;
  
• Площта на платката е изключително ограничена, което поставя екстремни изисквания към използването на пространството;
• От двете страни на платката трябва да се монтират много компоненти, което допълнително ограничава каналите за прокарване на проводници;
  
• Големият проводник лесно води до забавяне при предаването на сигнали, което високочестотни scenарии;
  
• Планирането на проводниците е сложно, а броят на мрежите, които трябва да се обработят, е голям, което изисква балансиране между високата плътност и интегритета на сигнала.
  

Основни аспекти при дизайна и производството на HDI PCB

1. Приспособимостта на дизайна и производството, което трябва стриктно да следва насоките за производимост (DFM), за да се осигури съответствие между дизайна и производствените възможности;
2. Планирането на броя слоеве, което обикновено се отнася до препоръчителните стандарти на BGA устройствата или се определя на база комплексна оценка на посоката и дължината на проводниковите линии, като се поставя основата за последващото проектиране;
3. Дизайнът на структурата на отворите, разпределението на които директно влияе на рационалното определяне на дебелината и броя на слоевете на платката и е ключово за свързването на линиите на всеки слой;
4. Надеждност при монтажа и адаптивност към околната среда, необходимо е да се осигури, че платката няма да се счупи по време на употреба, като се отчетат издръжливост и стабилност;
5. Техническата сила на производителя, чиито процесни нива са директно свързани с възможностите за производство на цялата платка, качеството на проводимостта и крайния ефект от операцията.

За високоплътни взаимосвързани PCB, производството, производствените и проектантски вериги трябва да се изпълняват строго съгласно поредица от стандарти, формулирани от IPC, включително IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 и IPC-6016.

Производствени ограничения на HDI PCB

Съществуват много разлики между производството на HDI PCB и стандартните PCB, а техните ограничения се отразяват предимно в съвместимостта на материали и процеси:

1. Основата трябва да отговаря на изискванията както за електрически, така и за механични свойства, а диелектричният материал трябва да е съвместим с високи TG стойности, термичен шок и метално заваряване, и трябва да е съвместим с различни видове отвори като микровиите, вградени виите и слепите виите;
2. Сцеплението и стабилността на медната фолия в области като микровиите и вградените виите трябва да са надеждни;

Освен това материала трябва да притежава добра термична стабилност, за да издържи на въздействието по време на заваряване или термично циклиране.

Съответните стандарти са IPC-4101B и IPC-4104A, включващи материали като фоточувствителен течен диелектричен слой, сух филм диелектричен слой, полиимидна пленка, термореактивна пленка, месингова фолия с покритие от смола и стандартен FR-4.

Linghangda: 22-годишна стабилна професионална фабрика за външна търговия

В процъфтяващата глобална индустрия на HDI платки, Китай се е превърнал в ключов производствен център, като са се появили много висококачествени производители, сред които Linghangda е лидер. С дълбокото си натрупване и иновативна сила, Linghangda е демонстрирала значителни предимства в много аспекти:

• Строг контрол по качество:

  Продуктите съответстват на стандарта IPC-A-600 Class 2 по ISO9001, ISO13485 и TS16949, а за специални индустрии могат да се осигурят стандарти Class 3/3A, за да се гарантира стабилна работа в сложни сценарии.
  

• Предови технологии и оборудване:

  Внедряване на напреднали технологии, овладяване на прецизни процеси и технологии като стекнати сляпи виите и VIPPO, можем да поемаме поръчки за сложни HDI платки и да осигурим преобразуване с високо качество от дизайн към готови изделия.
  

• Гъвкави поръчки:

  Без минимално количество за поръчка, поддържаме поръчки от 1 брой, адаптираме се към нуждите на стартъпи за прототипиране и нуждите на големи предприятия за пробно производство, подпомагайки дългосрочното сътрудничество.
  

• Комплексна услуга от една точка:

  Обхващаме доставка на материали, дизайн, производство, монтаж, опаковане и доставка, спестявайки време и усилия, както и намалявайки разходите за клиентите.
  

• Перфектна система от услуги:

  Цялостен продавачески екип с професионално инженерство осигурява услуги на пълен цикъл, постоянно следпродажбено обслужване, качествени проблеми могат да бъдат преработени или компенсирани и интересите на клиентите са гарантирани първо.
  

• Силни ресурси на веригата на доставки:

  Ефективно покупане на висококачествени компоненти, съкращаване на времето за изчакване, разчитане на мащабни предимства за намаляване на разходите и подобряване на рентабилността на решенията.
  

• Бърза способност за доставка:

  Оптимизиране на производствените процеси и планирането на ресурси, ефективно насърчаване на проекти и помощ на клиентите бързо да изведат продуктите на пазара и да засилят възможностите.