Hdi pcb

Što je HDI ploča?

HDI PCB je skraćenica za High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Kao što mu samo ime govori, ovo je napredni PCB dizajniran da zadovolji zahtjeve elektroničkih proizvoda u vezi s miniaturizacijom i visokim performansama. High-density PCB karakteriziraju fini trakovi i fini razmak između rupa. U usporedbi s tradicionalnim PCB-ovima, high-density PCB optimizira gustoću povezivanja smanjenjem trakova, napušta tradicionalni proces provrtanja (Through Hole Via), koristi lasersko bušenje poput mikro rupa (Micro Via), slijepih rupa (Blind Via) i ukopanih rupa (Buried Via), te tehnologiju slojevitosti, kako bi postigao integraciju krugova koja znatno premašuje tradicionalne PCB-ove, može primiti više komponenata po jedinici površine, može ostvariti složenije funkcije krugova u ograničenom prostoru i omogućiti elektroničkim proizvodima da imaju jače performanse u manjoj zapremini, time se točno prilagođavaju eri elektroničkih proizvoda koja teži ka laganoj gradnji, inteligenciji i visokim frekvencijama, te postaju ključni nositelji za podršku probojima u novim područjima poput 5G, interneta stvari i umjetne inteligencije.

Ključne značajke HDI pločica

Zahvaljujući jedinstvenom dizajnu i procesu, pločice s visokom gustoćom međuspojeva (HDI) pokazuju niz jezgrenih značajki koje se prilagođavaju potrebama visoke gustoće i visokih performansi, uključujući:

1. Veći broj slojeva:

HDI pločice obično imaju veći broj slojeva, najčešće više od 4 sloja. Razlog za to je taj što je kod samo nekoliko slojeva teško izbjeći zagušenje traka i smetnje signala, pa je nužno povećati broj slojeva i rasporediti trake i spojeve na više slojeva radi racionalnog planiranja. Većina proizvoda će, na temelju složenosti funkcije, odabrati dizajn s 6 do 12 slojeva kako bi se u ograničenom prostoru postigla ravnoteža između gustoće traka, složenosti funkcije i električnih performansi.

2. Tanje trake i veće razmake između traka:

Kako bi zadovoljili potrebe miniaturizacije elektroničkih uređaja i postigli integraciju krugova veće gustoće u ograničenom prostoru, HDI ploča mora učinkovito rasporediti trake. HDI ploča može postići 3-5 mil ili čak manju širinu trake i razmak između traka, dok je razmak između vodova na tradicionalnim pločama obično nekoliko stotina mikrona. Stoga, prilikom izrade HDI tiskane ploče, svako malo odstupanje u procesu može uzrokovati deformaciju trake, kratki spoj ili prekid, što je izuzetno teško za obradu.

3. Korištenje mikro otvora, slijepih otvora i ukopanih otvora:

Dizajn otvora na HDI pločama također je vrlo fin. Vrste otvora uključuju: Microvia, koji obično ima promjer otvora manji od 6 mil, kako bi točno povezao fine linije i uštedio prostor. Kako bi se postigla veza između više slojeva, često je potrebno složiti ih sloj po sloj, a otvori se obično moraju ispuniti bakrom ili elektrolitički pokosititi; Blind Via, koji se proteže od površinskog sloja do određenog unutarnjeg sloja i vidljiv je samo s jedne strane. Postiže se procesom bušenja u segmentima, čime se učinkovito skraćuje put signala i smanjuje interferencija između slojeva; Buried Via, koji je potpuno ugrađen u unutarnji sloj i ne prolazi kroz površinski sloj. Za njegovu izradu potreban je proces višestrukog presovanja, što omogućuje oslobađanje prostora za površinsko žicenje i povećava integritet unutarnjih snaga/masa; Staggered Via, sastoji se od više pomaknutih mikro otvora koji formiraju stepenastu strukturu međusobne povezanosti, prikladnu za scenarije gdje su potrebne veze koje prelaze slojeve, ali je prostor ograničen; Stacked Via, gdje se više slojeva mikro otvora vertikalno slaže u stupnjevitu strukturu, kako bi se postigla izravna višeslojna povezanost, ali točnost bušenja mora biti strogo kontrolirana kako bi se osigurala električna pouzdanost. Racionalna kombinacija i primjena ovih vrsta otvora može zadovoljiti zahtjeve dizajna visokog gustoće i visokih performansi PCB-a.

Kako bi se žice bile gušće, HDI također koristi VIP tehnologiju, odnosno izravno bušenje mikrorupa na kontakt pločicama i povezivanje tankim linijama, čime se proširuje kanal za žice i rješava problem zagušenja linija u visokogustoćama. Prema prostornom odnosu između kontakt pločica i rupa, može se podijeliti na sljedeće vrste:

• Ugrađeni: Tijelo rupe je potpuno unutar granica kontakt pločice, a između ruba rupe i ruba kontakt pločice postoji jasno razmaka, prikazujući potpuno opkoljeno stanje;
  
• Djelomično preklapanje: Struktura rupe djelomično pada u područje kontakt pločice, a djelomično prelazi granice kontakt pločice, formirajući preklapanje između ruba rupe i ruba kontakt pločice;
  
• Ekscentrični: Rupa se nalazi unutar granica kontakt pločice kao cjelina, ali postoji pomak između geometrijskog središta rupe i središta kontakt pločice, prikazujući asimetričnu distribuciju.
  

Izgled sastava HDI pločice s višestrukim otvorima mora zadovoljiti zahtjeve za visokogustoćom međusobnom povezanošću i integritetom signala. Tijekom proizvodnje, nužno je točno kontrolirati točnost poravnanja slojeva (unutar ±15μm) kako bi se postigao nizak omjer promjera otvora i debljine materijala ≤1:3, čime se osigurava stabilna prijenos signala; srednji sloj koristi deblji supstrat, a dizajn ukopanih otvora može poboljšati električnu povezanost srednjeg sloja kako bi bolje zadovoljio zahtjeve primjene u elektroničkim uređajima visoke gustoće i visokih performansi.

Višeslojna struktura i značajke procesa lijepljenja

HDI pločica pokazuje jedinstvene značajke u procesu složenog slaganja i lijepljenja:

Iako koristi sloj po sloj konstrukcijsku logiku kao i tradicionalni PCB, potrebno je više rundi slojevanja i laminiranja kako bi se postigli kompleksni dizajni međusobnih veza s višestrukim slijepim i ukopanim vijama. Njegova struktura temelji se na debelom jezgrenom sloju, s tankim dielektričnim slojevima koji su simetrično položeni s obje strane i tvore infrastrukturu prikladnu za visokogustoću žice.

Specifičan proizvodni proces je sljedeći: prvo se negativnim fotorezistentnim filmom definira vodljiva površina, a zatim se nepotrebni dijelovi uklone pomoću klorida željeza; nakon toga se fotorezistentni film ukloni kemijskim sredstvom kako bi se otkrila podloga koja se dalje procesira; proces bušenja odabire mehaničke, laserske ili kemijske metode ovisno o zahtjevima gustoće; zatim se unutarnja slojevita električna povezivost ostvari kroz proces metalizacije; na kraju se operacije slojevitog nanosenja i galvanizacije ponavljaju dok se ne formira vanjska struktura, čime se zadovolje zahtjevi precizne povezivosti u visokogustoćnim uvjetima.

HDI pločica Specifikacija u LHD TECH

Jedinstvene prednosti HDI PCB-a

HDI PCB (visokogustoća povezana tiskana ploča) pokazao je značajne prednosti u trendu miniaturizacije i visokih performansi elektroničke opreme zahvaljujući jedinstvenom dizajnu i procesu, što se u prvom redu ogleda u sljedećim aspektima:

1. Ultra visoka gustoća vodova, ušteda prostora

Zahvaljujući preciznoj tehnologiji, HDI može ostvariti masovne veze vodova na ograničenom prostoru. U usporedbi s tradicionalnim PCB-ovima, može smanjiti volumen za 30%–50% uz istu funkcionalnost, istovremeno smanjujući težinu uređaja, čime se postavlja temelj za uštedu prostora i smanjenje težine uređaja.

2. Smanjenje ukupnih troškova sustava

Iako su troškovi proizvodnje HDI ploča relativno visoki, smanjenjem broja komponenata, optimizacijom iskorištenja prostora i pojednostavljenjem procesa montaže, mogu se značajno smanjiti troškovi dizajna i proizvodnje cjelokupnog sustava, a dugoročno gledano, bolja je troškovna učinkovitost.

3. Poboljšanje fleksibilnosti dizajna

Višeslojni proces podržava 6-12 slojeva ili čak više slojeva. Kombinacijom s konstrukcijama poput stepenastih i složenih rupa, kompleksne topologije električnih krugova mogu se fleksibilno planirati.

4. Optimizirajte performanse signala i smanjite smetnje

Kratak i ravni put signala smanjuje parazitsku induktivnost i kapacitet, učinkovito kontrolira šum, te smanjuje kašnjenje i gubitak prijenosa signala; višeslojna struktura može odvojiti slojeve napajanja, uzemljenja i signala kako bi se smanjile elektromagnetske smetnje (EMI).

5. Ubrzajte ciklus lansiranja proizvoda

Prilagođavanje brzom razvoju i testiranju kompaktnih uređaja, njegova visoka integracija i fleksibilnost dizajna mogu skratiti ciklus od prototipa do masovne proizvodnje, pomažući proizvodima da brže reagiraju na tržišne zahtjeve.

Područja primjene HDI PCB-a

Iako PCB ploče na bazi aluminija imaju mnoge prednosti, i dalje imaju neke nedostatke:

1. Potrošačka elektronika:

Prenosive uređaje poput pametnih telefona, tableta, pametnih satova i proizvoda poput proširene stvarnosti (AR) i virtualne stvarnosti (VR) potrebno je integrirati visokokvalitetne zaslone, senzore, procesore i druge komponente u ograničenom prostoru. HDI-ina visokokvalitetna međusobna povezivost može zadovoljiti zahtjeve za kompaktnim dizajnom i visokom učinkovitošću;

2. Automehatronika:

Sustavi za automatsko vožnju, sustavi za zabavu i informacije u vozilu itd. moraju postići brzo povezivanje visokobrzinskih procesora i RAM-a u ograničenom prostoru vozila, zadovoljiti zahtjeve za niskim crosstalkom, visokom kompatibilnošću i integritetom signala te prilagoditi interakciju podataka iz više senzora i visokobrzinske računske scenarije;

3. Komunikacijska oprema:

5G baze, usmjerivači, satelitski komunikacijski terminali itd., oslanjaju se na HDI kako bi optimizirali prijenos signala visoke frekvencije, smanjili kašnjenja i smetnje te podržali interakciju podataka visokim propusnošću;

4. Medicinska elektronika:

Prenosni monitori, ultrazvučna oprema, minimalno invazivni hirurški roboti, kapsulni endoskopi itd. zahtijevaju miniaturizirani dizajn i preciznu kontrolu signala. HDI može izbalansirati volumen i performanse, istovremeno zadovoljavajući visoke standarde sigurnosti i zahtjeve za radnu točnost;

5. Zrakoplovstvo i obrana:

Vojna i zrakoplovna oprema poput bespilotnih zrakoplova, korisnog tereta satelita i radarskih sustava integrira komponente visoke snage i visoke osjetljivosti, i ima izuzetno visoke zahteve u pogledu točnosti podataka, pouzdanosti komunikacije i lagane konstrukcije. HDI-ova lagana struktura i pouzdana tehnologija međusobnog povezivanja mogu zadovoljiti zahteve za performanse u ekstremnim uvjetima;

6. Industrijska kontrola:

Kontrolni sustavi preciznih CNC strojeva i industrijskih robota zahtijevaju visokokvalitetno žicenje za podršku prijenosu signala više osi. HDI može poboljšati brzinu reakcije i radnu stabilnost opreme.

Poteškoće u projektiranju HDI ploča

Iako dizajn HDI pločica može zadovoljiti zahtjeve za visokom gustoćom i visokom učinkovitošću, suočava se i s višestrukim tehničkim izazovima, koji se najviše ogledaju u sljedećim aspektima:

• Komponente su male veličine i gusto raspoređene, što povećava složenost preciznosti u vođenju kabela i montaži;
  
• Dostupna površina pločice je iznimno ograničena, što postavlja ekstremne zahtjeve za iskorištenje prostora;
• Obje strane ploče moraju primiti velik broj komponenti, što dodatno smanjuje kanale za vođenje kabela;
  
• Duga duljina kabela može lako dovesti do kašnjenja prijenosa signala, što utječe na učinkovitost u visokofrekventnim scenarijima;
  
• Planiranje usmjeravanja je kompleksno, a broj mreža koje treba obraditi ogroman, što zahtijeva ravnotežu između visoke gustoće i integriteta signala.
  

Ključne točke za dizajn i proizvodnju HDI PCB-a

1. Prilagodljivost dizajna i proizvodnje, koja mora strogo slijediti smjernice za dizajn pogodan za proizvodnju (DFM), kako bi se osiguralo da dizajn odgovara kapacitetu proizvodnje;
2. Planiranje broja slojeva, koje se obično odnosi na preporučene standarde BGA uređaja, ili se temelji na kompleksnoj procjeni smjera i duljine mrežnog presjeka, čime se postavlja temelj za kasniji dizajn;
3. Dizajn strukture rupa, distribucija rupa izravno utječe na razumnu postavku debljine i broja slojeva ploče i ključno je za povezivanje linija svakog sloja;
4. Pouzdanost u sklopu i prilagodljivost okolišu, potrebno je osigurati da se tijekom uporabe neće oštetiti ploča, te uzeti u obzir izdržljivost i stabilnost;
5. Tehnička snaga proizvođača, čiji je nivo procesa izravno povezan s proizvodljivošću cijele ploče, kvalitetom žice i konačnim radnim učinkom.

Za PCB ploče s visokom gustoćom međusobnih veza, njihova proizvodnja, proizvodni i dizajnerski procesi moraju se strogo provoditi u skladu sa serijom standarda koje je utvrdila organizacija IPC, uključujući IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 i IPC-6016.

Proizvodne ograničenja HDI PCB-a

Između proizvodnje HDI PCB-a i standardnih PCB-a postoji mnogo razlika, a njihova ograničenja se uglavnom ogledaju u kompatibilnosti materijala i procesa:

1. Baza mora zadovoljiti zahtjeve električnih i mehaničkih svojstava, dielektrični materijal mora biti kompatibilan s visokim TG vrijednostima, toplinskim šokovima i metalnim zavarivanjem, a također mora biti kompatibilan s raznim tipovima rupa poput mikro rupa, ukopanih spojeva i slepih spojeva;
2. Prijanjanje i stabilnost učinka bakrenih folija u područjima poput mikro otvora i ukopanih vias mora biti pouzdano;

Osim toga, materijal mora imati dobru termalnu stabilnost kako bi izdržao udarce tijekom lemljenja ili termičkog cikliranja.

Pertinenti standardi su IPC-4101B i IPC-4104A, koji uključuju materijale poput fotoprovodnog tekućeg dielektričnog sloja, suhog filma dielektričnog sloja, poliimidne folije, termoreaktivne folije, smolom obložene bakrene folije i standardnog FR-4.

Linghangda: Stabilna profesionalna tvornica za vanjsku trgovinu s 22 godine iskustva

U rastućoj globalnoj industriji HDI ploča s tiskanim krugovima, Kina je postala ključno proizvodno sjedište, a pojavilo se i mnogo visokokvalitetnih proizvođača, među kojima je Linghangda lider. Zahvaljujući dubokom iskustvu i inovativnoj snazi, Linghangda je pokazala značajne prednosti u mnogim aspektima:

• Stroga kontrola kvalitete:

  Proizvodi su u skladu s IPC-A-600 Klasa 2 standardom prema sustavima ISO9001, ISO13485 i TS16949, a za posebne industrije mogu se osigurati standardi Klase 3/3A kako bi se osigurala stabilna operacija u kompleksnim scenarijima.
  

• Pionirska tehnologija i oprema:

  Uvođenjem napredne opreme, savladavanjem visoko preciznih procesa i tehnologija poput slojevitih slijepih poveznica i VIPPO-a, možemo preuzeti naloge za izradu HDI ploča visoke složenosti i ostvariti visokokvalitetnu transformaciju od dizajna do fizičkog proizvoda.
  

• Fleksibilni nalozi:

  Bez minimalne količine naručivanja, podrška za naručivanje jedne komponente, prilagodba potrebama istraživanja i razvoja za početničke tvrtke i potrebama probne proizvodnje za velike poduzeća, te pomoć u dugoročnoj suradnji.
  

• Jedinstvena usluga tijekom cijelog procesa:

  Obuhvaća nabavu materijala, dizajn, proizvodnju, montažu, pakiranje i isporuku, što uštedjuje vrijeme i trud, te smanjuje troškove za kupce.
  

• Savršen servisni sustav:

  Kompletna prodajna ekipa s profesionalnim inženjerstvom nudi usluge punog ciklusa, trajne naknadne usluge, kvalitativne probleme moguće je preraditi ili nadoknaditi, a interesi klijenata su na prvom mjestu.
  

• Jakim resursima u lancu opskrbe:

  Učinkovito nabavljaju visokokvalitetne komponente, skraćuju vrijeme čekanja, oslanjajući se na prednosti velike količine za smanjenje troškova i poboljšanje omjera cijene i kvalitete rješenja.
  

• Brza sposobnost isporuke:

  Optimizirajte proizvodne procese i raspored resursa, učinkovito promovirajte projekte i pomažite kupcima da brzo dovedu proizvode na tržište i iskoriste prilike.