Hdi niite

Mikä on HDI-kytkentälevy?

HDI-piirilevy on lyhenne sanoista High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Kuten nimestä voi päätellä, kyseessä on edistynyt piirilevy, joka on suunniteltu vastaamaan elektronisten laitteiden miniaturoidun koon ja korkean suorituskyvyn vaatimuksia. Korkean tiheyden piirilevyjen tunnusmerkkejä ovat hienot johdot ja tiukka reikäväli. Perinteisiin piirilevyihin verrattuna HDI-piirilevyt optimoivat johdotustiheyttä ohuemmilla johdotuslinjoilla, hylkäävät perinteisen läpivirtaussuoritusten (Through Hole Via) valmistusmenetelmät, ottavat käyttöön laserporaukseen perustuvat mikroreikäsuoritukset (Micro Via), sokeareikäsuoritukset (Blind Via) ja haudatut reiät (Buried Via) sekä kerrostusteknologian, jolla saavutetaan piirint integraatio, joka ylittää huomattavasti perinteisten piirilevyjen tasot. Näin ollen yksikköpinta-alalle saadaan enemmän komponentteja, monimutkaisemmat piiritoiminnot rajatussa tilassa ja elektronisissa laitteissa voidaan saavuttaa parempi suorituskyky pienemmässä kooltaan. Tämä mahdollistaa elektronisten laitteiden kehittymisen kevyemmiksi, älykkäämmiksi ja korkeataajuisemmiksi, jolloin ne vastaavat tarkasti uusien teknologisten alojen, kuten 5G-verkkojen, internetin asioiden ja tekoälyn, kehitystarpeita.

Korkeatiheyksisen PCB:n keskeiset ominaisuudet

Yksilöllisen suunnittelun ja valmistusprosessin ansiosta korkeatiheyksinen kytkentälevy (HDI PCB) tarjoaa sarjan keskeisiä ominaisuuksia, jotka soveltuvat tiheisiin ja suorituskykyisiin sovelluksiin. Näitä ominaisuuksia ovat muun muassa seuraavat:

1. Suurempi kerrosmäärä:

HDI-kytkentälevyissä on yleensä enemmän kerroksia kuin neljä. Tämä johtuu siitä, että muutamalla kerroksella on vaikea välttää johdinjoukkoja ja signaalihäiriöitä, joten kerrosmäärää on lisättävä ja johdotus sekä liitännät on jaettava useille kerroksille, jotta suunnittelu voidaan tehdä tehokkaasti. Useimmat tuotteet valitsevat 6–12 kerroksen rakenteen funktion monimutkaisuuden, johdinverkon tiheyden, toiminnallisen monimutkaisuuden ja piirilevyn suorituskyvyn tasapainottamiseksi rajoitetussa tilassa.

2. Hienojen johdinlinjojen leveys ja väli:

Elektronisten laitteiden miniatyrisoinnin tavoitteena ja tiheämmän piirilevyjen integroinnin saavuttamiseksi rajatussa tilassa, hdi-piirilevyjen on oltava tehokkaita johdotuksia. Hdi-piirilevyt voivat saavuttaa 3-5 mil tai jopa pienemmän johdinleveyden ja johdinvälien, kun taas perinteisten piirilevyjen johdinväli on yleensä useita satoja mikronia. Siksi valmistettaessa hdi-piirilevyjä, jopa pienikin valmistusero voi johtaa johdinmuodon muuttumiseen, oikosulkuun tai katkoon, mikä tekee niiden käsittelystä erittäin vaikeaa.

3. Käytä mikroreikäisiä, sokeareikäisiä ja haudattuja reikiä:

HDI-levyjen reikäsuunnittelu on myös erittäin hienoa. Reikätyyppejä ovat: mikrovia, jolla on yleensä alle 6 milin halkaisija, jotta voidaan tarkasti yhdistää hienoja jälkiä ja säästää tilaa. Useamman kerroksen yhteyksien saavuttamiseksi niitä on usein pakko pinota kerros kerrokselta, ja reiät täytyy yleensä täyttää kuparilla tai pinnoittaa sähkökemiallisesti; sokea reikä, joka ulottuu pinnan kerroksesta tiettyyn sisäkerrokseen ja on näkyvissä vain toiselta puolelta. Se toteutetaan vaiheittaisella porausprosessilla, jolloin signaalipolkua voidaan lyhentää tehokkaasti ja kerrosinterferenssia vähentää; upotettu reikä, joka on täysin upotettu sisäkerrokseen eikä läpäise pinnan kerrosta. Sen valmistukseen tarvitaan monivaiheista laminointiprosessia, jolla voidaan vapauttaa pinnan johdotustilaa ja parantaa sisäisten virta/maaporttien kokonaisuutta; vinossa oleva reikä, joka koostuu useista keskenään epäkohdissa sijaitsevista mikroviasta, jotka muodostavat portaikkomaisen yhteysrakenteen, joka soveltuu tilanteisiin, joissa tarvitaan kerrosten välistä yhteyttä mutta tila on rajallista; pinoamaton reikä, jossa useita mikrovia-kerroksia on pystysuoraan pinottu muodostaen sarake, jolla saavutetaan suora useamman kerroksen välinen yhteys, mutta poraustarkkuuden hallinta on erittäin tärkeää sähköisten yhteyksien varmistamiseksi. Näiden reikätyyppien järkevä yhdistely ja käyttö mahdollistaa korkeatiheyksisten ja suorituskykyisten PCB-levyjen suunnittelun.

Jotta kaapelointia voidaan tiivistää, HDI käyttää myös VIP-teknologiaa, eli mikroporoja porataan suoraan liitännöissä ja ne yhdistetään ohuilla johdoilla, jolloin kaapelointikanava laajenee ja ratkaistaan korkeatiheyksisten tilanteiden johdon ruuhkautumisongelmat. Liitännöiden ja reikien välisen asemallisen suhteen mukaan se voidaan jakaa seuraaviin tyyppiin:

• Upotettu: Reikä sijaitsee täysin liitännän rajapinnan sisällä, ja reiän ja liitännän reunojen välillä on selkeä etäisyys, mikä näyttää täysin ympäröidyltä tilalta;
  
• Osittain päällekkäinen: Reikärakenne sijoittuu osittain liitännän alueelle ja osittain yli liitännän rajapinnan, muodostaen ristiriippuvuuden reiän ja liitännän reunojen välille;
  
• Epäkeskinen: Reikä sijaitsee liitännän alueella kokonaisuutena, mutta reiän geometrisen keskipisteen ja liitännän keskipisteen välillä on siirtymä, mikä aiheuttaa epäsymmetrisen jakautumisen.
  

HDI-levyn reikäjärjestelmän layoutin tulee täyttyä korkean tiheyden yhdistämisedellytykset ja signaalin eheyden vaatimukset. Valmistuksen aikana tulee kerroskohtaisen kohdistuksen tarkkuus hallita tarkasti (±15 μm), jotta saavutetaan matala reiän sivusuhteet ≤1:3, mikä varmistaa stabiilin signaalinsiirron; ydinkerroksessa käytetään paksumpaa kantalevyä, ja upotettujen reikäjen suunnittelu parantaa keskikerroksen sähköistä liitännönnän luotettavuutta, jolloin korkean tiheyden ja suorituskyvyn elektroniikkalaitteiden käyttövaatimukset täyttyvät paremmin.

Monikerrosrakenne ja laminointiprosessin ominaisuudet

HDI-levyllä on ainutlaatuisia ominaisuuksia kerrostuksessa ja laminointiprosessissa:

Vaikka siinä käytetään perinteisen PCB:n tapaista kerroskerrosrakennuslogiikkaa, monimutkaisten useamman kerroksen pohjaviisteillä toteutettujen liitostenkujen toteuttamiseksi vaaditaan useita pinnoituskertoja ja laminointiprosesseja. Sen rakenne perustuu paksuun ydinkerrokseen, jolle ohuet eristekerrokset on asetettu symmetrisesti molemmille puolille muodostaen infrastruktuuri, joka sopii tiheälle johdotukselle.

Valmistusprosessi on seuraava: ensin määritellään johtava alue negatiivisen valokynnyksen avulla, ja tarpeettomat osat syövytetään rautakloridilla; sen jälkeen valokynys poistetaan kemiallisella liuotuksella paljastamaan prosessoitavaa substraattia; porausprosessissa valitaan mekaaninen, laser- tai kemiallinen menetelmä tiheysohjeiden mukaan; sen jälkeen sisäkerroksen piiriyhteydet valmistetaan metallointiprosessin avulla; lopuksi kerroksien pinottamista ja pinnoitusta toistetaan, kunnes ulkokerroksen rakenne on valmis, jotta saavutetaan tarkat yhteysvaatimukset tiheissä tilanteissa.

HDI PCB -määritykset LHD TECH

HDI-levyn ainutlaatuiset edut

HDI-levy (korkeatiheyksinen yhdistämiskeidas) on osoittanut merkittäviä etuja elektroniikkalaitteiden miniatyrisoitumisen ja suorituskyvyn parantuessa sen ainutlaatuisen suunnittelun ja valmistusprosessin ansiosta, mikä näkyy seuraavilla tavoilla:

1. Erittäin korkea johdotustiheys, tilan säästäminen

Tarkkatekniikan avulla HDI-levyllä voidaan saavuttaa valtava määrä johdotuksia rajoitetussa tilassa. Perinteiseen PCB-levyyn verrattuna se voi vähentää laitteen kokoa 30–50 % samalla toiminnolla, samalla keventäen laitetta ja tarjoamalla tilaa sekä kevyen rakenteen perustan laitteelle.

2. Koko järjestelmän kustannusten alentaminen

Vaikka HDI-levyn valmistuskustannukset ovat suhteellisen korkeat, komponenttien lukumäärän vähentämisen, tilankäytön optimoinnin ja asennusprosessin yksinkertaistamisen kautta koko järjestelmän suunnittelu- ja valmistuskustannuksia voidaan merkittävästi alentaa, jolloin pitkäaikainen kustannustehokkuus paranee.

3. Paranna suunnittelun joustavuutta

Monikerroksinen prosessi tukee 6–12 kerrosta tai jopa useampia kerroksia. Käyttämällä rakenteita, kuten porrastettuja reiätiä ja pinottuja reiätiä, voidaan joustavasti suunnitella monimutkaisia piiritopologioita.

4. Optimoitu signaalien suorituskyky ja häiriöiden vähentäminen

Lyhyet ja suorat signaalipolut vähentävät sähköisen induktanssin ja kapasitanssin, hallitsevat tehokkaasti kohinaa sekä vähentävät signaalin siirtoviivettä ja häviöitä; monikerroksinen rakenne voi erottaa toimivat virran syöttö-, maadoitus- ja signaalikerrokset vähentäen sähkömagneettista häiriötaajuutta (EMI).

5. Tuotteen nopeutettu markkinointisykli

Sopii kompaktien laitteiden nopeaan kehitys- ja testausprosessiin, ja sen korkea integraatio ja suunnittelun joustavuus voivat lyhentää prototyypistä sarjatuotantoon johtavaa aikaa, auttaen tuotteita vastaamaan markkinatarpeisiin nopeammin.

HDI-levyn sovellusalueet

Vaikka alumiinipohjaisilla kiertopolkulevyillä on monia etuja, niillä on edelleen joitain haittapuolia:

1. Kuluttajaelektroniikka:

Kannettavat laitteet, kuten älypuhelimet, tabletit, älykellot ja tuotteet, kuten lisätyn todellisuuden (AR) ja virtuaalitodellisuuden (VR) laitteet, vaativat korkean resoluution näyttöjen, antureiden, prosessorien ja muiden komponenttien integrointia pienelle tilalle. HDI:n korkean tiheyden yhdistämiskyky voi täyttää niiden kompaktin suunnittelun ja korkean suorituskyvyn vaatimukset;

2. Automaattielektroniikka:

Automaattisten ohjausjärjestelmien, ajoneuvon infotainment-järjestelmien jne. on toteutettava korkean nopeuden kytkentää korkean nopeuden prosessoreiden ja RAM-muistien rajoitetussa ajoneuvon tilassa, täytettävä kohinavaikutusten vähyyden, korkean yhteensopivuuden ja signaalin eheyden vaatimukset sekä sopeututtava monien antureiden datanvaihtoon ja korkean nopeuden laskentaskenaarioihin;

3. Tietoliikennekalusto:

5G-tukiasemat, reitittimet, satelliittiviestintäpäätelaitteet jne. tukeutuvat HDI:hin korkeataajuisen signaalinsiirron optimoimiseksi, viiveiden ja häiriöiden vähentämiseksi sekä korkean kaistanleveyden datanvälityksen tukemiseksi;

4. Lääketieteellinen elektroniikka:

Kannettavat näytöt, ultraäänikuvantolaitteet, vähäinvasiiviset leikkausrobotit, kapselepäätuloskoot jne. vaativat miniatyyrisuunnittelua ja tarkan signaalin hallintaa. HDI voi tasapainottaa tilavuutta ja suorituskykyä samalla kun se täyttää korkeat turvallisuusstandardit ja käyttötarkkuusvaatimukset;

5. Ilmailu ja puolustus:

Sotilaalliset ja ilmailuvarusteet, kuten dronet, satelliittien hyötykuormat ja tutkajärjestelmät, integroivat suuritehoisia ja korkean herkkyyden komponentteja, joilla on erittäin tiukat vaatimukset tarkkuudelle, viestinnän luotettavuudelle ja kevytrakenteisuudelle. HDI:n kevyt rakenne ja luotettava yhdistämisteknologia voivat täyttää suorituskykyvaatimukset äärimmäisissä olosuhteissa;

6. Teollisuuden ohjaus:

Tarkan ohjauksen CNC-koneiden ja teollisuusrobotien ohjausjärjestelmät vaativat tiheää johdotusta tukeakseen usean akselin yhtäaikaista signaalin siirtoa. HDI voi parantaa laitteen reaktioherkkyyttä ja käyttövakautta.

HDI-piirilevyjen suunnittelun haasteet

Vaikka HDI-piirilevyjen suunnittelu voi täyttää tiheyden ja suorituskyvyn vaatimukset, se kohtaa myös useita teknisiä haasteita, jotka ilmenevät pääasiassa seuraavissa kohdissa:

• Komponentit ovat pienikokoisia ja tiheissä asennuksessa, mikä vaikeuttaa tarkan johdotuksen ja asennuksen toteuttamista;
  
• Käytettävissä oleva piirilevyalue on erittäin rajallinen, mikä asettaa äärimmäiset vaatimukset tilan hyödyntämiselle
• Levyn molemmille puolille on sijoitettava suuri määrä komponentteja, mikä kaventaa edelleen johdotustiloja;
  
• Pitkä johdon pituus voi helposti aiheuttaa signaalien siirtoviiveitä, mikä vaikuttaa suorituskykyyn korkean taajuuden tilanteissa;
  
• Reitityksen suunnittelu on monimutkaista, ja käsiteltävien verkkojen lukumäärä on suuri, mikä vaatii tiheyden ja signaalin eheyden välillä tasapainoa.
  

HDI-piirilevyjen suunnittelun ja valmistuksen keskeiset kohdat

1. Suunnittelun ja valmistuksen sopeutuvuus, joka on noudatettava tiukasti valmistettavuuden suunnittelun (DFM) ohjeita, jotta varmistetaan suunnittelun yhteensopivuus valmistuskapasiteetin kanssa;
2. Kerrosten lukumäärän suunnittelu, joka yleensä viittaa BGA-laitteiden suositeltuihin standardeihin tai perustuu poikkiverkon suunnan ja pituuden kokonaisarviointiin, ja näin muodostaa perusta myöhemmälle suunnittelulle;
3. Reikärakenteen suunnittelu, jonka reikien sijoittaminen vaikuttaa suoraan levyn paksuuden ja kerrosten lukumäärän järkevään määrittelyyn ja on avainasemassa kerrosten johdotuksen yhteydessä;
4. Kokoamisen luotettavuus ja ympäristösopeutuvuus, on varmistettava, että piirilevy ei murtu käytössä, ja otettava huomioon kestävyys ja stabiilisuus;
5. Valmistajan tekninen osaaminen, jonka prosessitaso vaikuttaa suoraan koko levyn valmistettavuuteen, johdotuksen laatuun ja lopulliseen toimintatehokkuuteen.

Tiiviisti kytkettyjen PCB-levyjen osalta niiden valmistus, tuotanto ja suunnittelulinkit on toteutettava tiukasti IPC:n laatimien standardien mukaisesti, mukaan lukien IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 ja IPC-6016.

HDI-PCB:n valmistusrajoitukset

HDI-PCB:n ja standardi-PCB:n valmistuksessa on monia eroja, ja rajoitukset ilmenevät pääasiassa materiaalien ja prosessien yhteensopivuudessa:

1. Pohjamateriaalin on täytettävä sekä sähköiset että mekaaniset ominaisuudet, eristemateriaalin on oltava yhteensopiva korkean TG-arvon, lämpöshokin ja metallihitsauksen kanssa, ja sen on oltava yhteensopiva erilaisten reikätyyppien, kuten mikroreikien, upotettujen reikien ja sokeiden reikien, kanssa;
2. Mikroreikien ja upotettujen reikien alueilla kuparifoliin liimapitoisuus ja käyttövarmuus on oltava luotettava;

Lisäksi materiaalin on oltava lämpökestävää, jotta se kestää hitsauksen tai lämpösyklien aiheuttamat rasitukset.

Asiaankuuluvat standardit ovat IPC-4101B ja IPC-4104A, joihin liittyvät materiaalit kuten valokuvautuva nestemäinen dielektrinen kerros, kuivakalvoinen dielektrinen kerros, polyimidikalvo, lämpömuovautuva kalvo, hartsoitu kuparifoli, sekä standardi FR-4.

Linghangda: 22 vuotta vahvasti toimiva ammattimainen vientitehdas

Kasvavan globaalin HDI-piirilevyteollisuuden myötä Kiina on kehittynyt tärkeäksi valmistajaksi, ja useita korkealaatuisia valmistajia on noussut esiin, joista Linghangda on yksi johtajista. Syvällä kokemuksellaan ja innovatiivisuudellaan Linghangdalla on osoittautunut merkittäviä etuja monilla osa-alueilla:

• Tiukka laadunvalvonta:

  Tuotteet vastaavat ISO9001-, ISO13485- ja TS16949-järjestelmiä sekä IPC-A-600-luokan 2 standardia. Erityisaloilla voidaan tarjota luokan 3/3A standardeja, jotta varmistetaan vakaatoiminta monimutkaisissa tilanteissa.
  

• Kärkitekniikka ja -varustus:

  Esittelemme edistyneet laitteet, hallitsemme tarkat valmistusprosessit ja tekniikat, kuten pinottujen sokeiden viakontaktien ja VIPPO:n valmistuksen. Voimme ottaa vastaan haastavia HDI-tilauksia ja saavuttaa korkealaatuinen muutos suunnittelusta fyysisiksi tuotteiksi.
  

• Joustavat tilaukset:

  Ei vähimmäistilausmäärää, tuemme yhden kappaleen tilauksia, vastaamme startup-yritysten R&D-tarpeita ja suurten yritysten kokeiluvalmistustarpeita, ja autamme pitkäaikaisessa yhteistyössä.
  

• Yhden pisteen koko prosessin palvelu:

  Kattaa materiaalien hankinnan, suunnittelun, valmistuksen, kokoonpanon, pakkaamisen ja toimituksen, säästät aikaa ja vaivaa, sekä asiakkaan aikaa ja kustannuksia.
  

• Täydellinen palvelujärjestelmä:

  Kattava myyntitiimi, jossa on ammattitaitoinen insinööritoiminta, tarjoaa koko elinkaaren palveluita, pysyvää huoltoa, laatuvirheisiin voidaan tehdä uudelleen tai korvata, ja asiakkaan etu on ensisijainen.
  

• Vahvat toimitusketjuresurssit:

  Tehokas korkealaatuisten komponenttien osto, odotusaikojen lyhentäminen, luottamalla mittavuuseduiksi kustannusten alentamiseksi ja ratkaisujen kustannustehokkuuden parantamiseksi.
  

• Nopea toimituskyky:

  Optimoidaan tuotantoprosessit ja resurssien ajoitus, tehokkaasti edistetään projekteja ja autetaan asiakkaita saamaan tuotteet nopeasti markkinoille ja hyödyntämään mahdollisuudet.