HDI PCB

Mi az HDI NYÁK?

HDI PCB a High-Density Interconnect Printed Circuit Board (nagy sűrűségű összekapcsolódó nyomtatott áramkör) rövidítése. Ahogy neve is jelzi, ez egy fejlett nyomtatott áramkör, amely az elektronikai termékek miniatürizálására és magas teljesítményre való törekvésére lett kialakítva. A nagy sűrűségű PCB jellemzői a finom vonalak és a finom lyukkiosztás. Hagyományos PCB-vel összehasonlítva, a nagy sűrűségű PCB optimalizálja az elvezetés sűrűségét a vonalak csökkentésével, felhagy a hagyományos átmenő furatok (Through Hole Via) technológiájával, mikroátmeneteket (Micro Via), vakfúrásokat (Blind Via) és eltemetett átmeneteket (Buried Via) valamint laminálási technológiát alkalmaz lézeres fúrással, így a hagyományos PCB-t messze meghaladó áramköri integrációt ér el, nagyobb komponenssűrűséget tesz lehetővé egységnyi felületen, összetettebb áramkör funkciók megvalósítását korlátozott térben, lehetővé téve az elektronikai termékek számára, hogy erősebb teljesítményt nyújtsanak kisebb térfogatban, így pontosan megfelelve az elektronikai termékek korszerű igényeinek, mint a könnyűsúlyú, intelligens és nagyfrekvenciás fejlődés, és kulcsfontosságú hordozóvá válik az új területek, mint például az 5G, az internet dolgai (IoT) és a mesterséges intelligencia fejlődésének támogatásában.

A HDI PCB főbb jellemzői

Egyedi kialakításának és folyamatának köszönhetően a magas sűrűségű kapcsolódási pontokkal rendelkező nyomtatott áramkörök sorozatát mutatják a magas sűrűségű és teljesítményigényekhez való alkalmazkodás érdekében, elsősorban a következők:

1. Nagyobb rétegszám:

A HDI áramkörlemezek általában magasabb rétegszámúak, általában négy rétegnél több. Ennek oka, hogy néhány réteggel nehéz elkerülni a vonalak túlzsúfoltságát és a jelek zavarását, ezért szükséges a rétegek számának növelése és a vezetékek és csatlakozások elosztása több rétegre a megfelelő tervezés érdekében. A legtöbb termék a funkció bonyolultságától függően 6-12 rétegű kialakítást választja, hogy kiegyensúlyozza a vezetékek sűrűségét, a funkcionális összetettséget és az áramkörök teljesítményét egy korlátozott térben.

2. Finom vezeték- és résszélesség:

A HDI nyomtatott áramkörök (High-Density Interconnect) az elektronikai eszközök miniatürizálásának igényéhez igazodva, korlátozott térben való nagyobb sűrűségű áramkör-integráció eléréséhez hatékonyan elosztják az áramkörök vonalait. A HDI áramkörök 3-5 mil vagy akár kisebb vonalszélességet és vonalköz-távolságot is elérhetnek, míg a hagyományos áramkörök esetében a bekötési távolság általában néhány száz mikron. Ezért a HDI nyomtatott áramkörök gyártása során már a legkisebb folyamateltérés is vonaldeformációt, rövidzárlatot vagy megszakadást okozhat, ami rendkívül nehezen kezelhető gyártási folyamat.

3. Mikrovia, vakvia és eltemetett via használata:

Az HDI-lemezek lyukkialakítása is rendkívül finom. A lyuktípusok a következők: Microvia, amelynek általában 6 milnél kisebb a lyukátmérője, így pontosan összekapcsolhatók vele finom vonalak, és helyet is takarékol. Többrétegű összeköttetések eléréséhez gyakran szükséges a rétegek egymásra rétegelése, és a lyukakat általában rezéssel vagy galvanizálással kell feltölteni; Blind Via, amely a felső rétegtől indul, és egy meghatározott belső rétegig tart, csak az egyik oldalon látható. Ezt szakaszolt fúrási folyamattal érik el, amely hatékonyan lerövidíti a jelvezetési utat és csökkenti a rétegek közötti interferenciát; Buried Via, amely teljesen be van ágyazva a belső rétegbe, és nem hatol át a felső rétegen. Ennek gyártása többfokozatú laminálási folyamattal történik, felszabadítva ezzel a felső réteg vezetékesítési terét, valamint fokozva a belső táp-/földelési síkok integritását; Staggered Via, amely több elcsúsztatott mikrovia összekapcsolásával létrehozott lépcsőzetes összeköttetési struktúrából áll, különböző rétegek közötti kapcsolatokhoz ideális, ahol a helykorlátozottság jelentős; Stacked Via, ahol több mikrovia-réteg van függőlegesen egymásra halmozva, oszlopszerű struktúrát képezve, így érve el közvetlen többrétegű összeköttetést, de a fúrási pontosságot szigorúan kontrollálni kell az elektromos megbízhatóság biztosítása érdekében. Ezeknek a lyuktípusoknak az indokolt kombinációja és alkalmazása kielégíti a magas sűrűségű és teljesítményű nyáktervek követelményeit.

A vezetékek sűrűségének növelése érdekében az HDI a VIP technológiát is alkalmazza, azaz mikrolyukakat fúrnak közvetlenül a padokba, majd ezeket vékony vonalakkal kötik össze, ezzel kiszélesítve a vezetékvezetési csatornát, és megoldva a magas sűrűségű forgatókönyvekben jelentkező vonalzsúfoltság problémáját. A padok és lyukak térbeli helyzeti viszonya alapján tovább osztályozható a következő típusokra:

• Beágyazott: A lyuk teljesen a pad határain belül helyezkedik el, a lyuk széle és a pad széle között pedig egyértelmű távolság van, teljesen körülölelő állapotot mutatva;
  
• Részben átfedő: A lyukszerkezet részben a pad területébe esik, részben pedig túlmutat a pad határain, kialakítva a lyuk és a pad széle közötti keresztmetszeti fedést;
  
• Eltolódott: A lyuk egészében a pad tartományán belül helyezkedik el, de a lyuk geometriai középpontja és a pad középpontja között van eltolódás, aszimmetrikus eloszlást mutatva.
  

Az HDI nyomtatott áramkör (PCB) lyukstruktúrájának elrendezése megfelel a magas sűrűségű összekapcsolás és a jelintegritás követelményeinek. A gyártás során szükséges az egymásra rétegek közötti illesztési pontosság pontos szabályozása (±15 μm-en belül), hogy elérje a kis oldalarányt ≤1:3, biztosítva a stabil jelátvitelt; a belső réteg vastagabb hordozót használ, és a süllyesztett lyukas tervezés fokozhatja a középső réteg elektromos vezetőképességét, így jobban kielégítve a magas sűrűségű, nagy teljesítményű elektronikus eszközök alkalmazási követelményeit.

Többrétegű szerkezet és laminálási folyamat jellemzői

Az HDI PCB egyedi jellemzőket mutat a rétegelt és laminálási folyamat során:

Bár használja a hagyományos nyomtatott áramkörök (PCB) rétegenkénti felépítési logikáját, több lépcsőben történő rétegeltetésre és laminálásra van szükség a többrétegű vak- és eltemetett átmeneti fúrások összetett összekapcsolási terveinek megvalósításához. Szerkezete egy vastag magrétegre épül, amelynek mindkét oldalán szimmetrikusan elhelyezett vékony dielektromos rétegek alkotják a magas sűrűségű vezetékeléshez alkalmas infrastruktúrát.

A konkrét gyártási folyamat a következő: először negatív fényérzékeny fóliával határozza meg a vezető területet, majd vas(III)-kloriddal maratja le a felesleges részeket; ezután kémiai oldattal eltávolítja a fényérzékeny fóliát, hogy felfedje a megmunkálandó alapanyagot; a fúrási folyamat mechanikus, lézeres vagy kémiai módszereket alkalmaz a sűrűségi igényeknek megfelelően; ezt követi az belső rétegű áramkörök összekapcsolása fémzési folyamattal; végül ismétlődik a rétegelt és bevonatolási műveletek, amíg a külső réteg szerkezete kialakul, így kielégítve a pontossági igényeket a nagy sűrűségű alkalmazásokban.

HDI NYÁK specifikáció a LHD TECH-nél

Az HDI nyomtatott áramkörök egyedi előnyei

Az HDI nyomtatott áramkör (high-density interconnect printed circuit board) jelentős előnyökkel rendelkezik az elektronikus eszközök miniatürizálódási és magas teljesítmény irányába mutató trendjében, ezt egyedi tervezési és gyártási folyamatai teszik lehetővé, melyek elsősorban az alábbi szempontokban jelennek meg:

1. Rendkívül magas vezetéksűrűség, helytakarékosság

A precíziós technológiának köszönhetően az HDI képes masszív vezeték-kapcsolatok kialakítására korlátozott területen. Hagyományos nyomtatott áramkörökhöz képest akár 30-50%-kal kisebb méretet érhet el ugyanazon funkciók mellett, miközben csökkenti az eszköz súlyát, így helytakarékosságot és könnyűséget biztosítva az eszköz számára.

2. Az összrendszerszintű költségek csökkentése

Bár az HDI áramkörök gyártási költsége viszonylag magas, a komponensek számának csökkentésével, a térhasználat optimalizálásával és az összeszerelési folyamat egyszerűsítésével az egész rendszer tervezési és gyártási költsége jelentősen csökkenthető, így hosszú távon kedvezőbb költséghatékonyságot nyújt.

3. A tervezési rugalmasság növelése

A többrétegű folyamat támogatja a 6-12 réteget, vagy akár annál több réteget is. A lépcsőzetes és egymásba helyezett lyukak szerkezetével kombinálva a bonyolult áramköri topológiák rugalmasan megtervezhetők.

4. Jelminőség optimalizálása és az interferencia csökkentése

A rövid és egyenes jelutak csökkentik a parazita induktivitást és kapacitást, hatékonyan szabályozzák a zajt, valamint csökkentik a jelátviteli késleltetést és veszteséget; a többrétegű felépítés lehetővé teszi a tápellátó, földelési és jelrétegek elkülönítését, csökkentve az elektromágneses interferenciát (EMI).

5. A termékpiaci bevezetési ciklus felgyorsítása

A kompakt eszközök gyors fejlesztési és tesztelési folyamatához való alkalmazkodás során a magas integráltsága és a tervezési rugalmassága révén lerövidíthető a prototípus és a tömeggyártás közötti idő, segítve a termékeket a piaci igényekre való gyors reagálásban.

Az HDI nyomtatott áramkörök alkalmazási területei

Bár az alumínium alapú nyomtatott áramköröknek számos előnye van, vannak bizonyos hátrányai is:

1. Fogyasztói elektronika:

Olyan hordozható eszközök, mint például okostelefonok, táblagépek, okosórák és olyan termékek, mint az augmented reality (AR) és a virtuális valóság (VR), magas felbontású kijelzők, szenzorok, processzorok és egyéb alkatrészek integrálását igénylik egy kis helyen. Az HDI magas sűrűségű összekapcsolási képessége kielégítheti kompakt tervezési és magas teljesítményű követelményeiket;

2. Autóelektronika:

Az automatikus vezetői rendszerek, az infotainment rendszerek stb. képeseknek kell lenniük a nagy sebességű processzorok és RAM-ok nagy sebességű bekötésére a jármű korlátozott helyén, biztosítaniuk kell az alacsony keresztbeszédet, magas kompatibilitást és jelintegritást, valamint alkalmazkodniuk kell a több szenzor adatinterakciójához és nagy sebességű számítási forgatókönyvekhez;

3. Kommunikációs eszközök:

az 5G bázisállomások, routerek, műholdas kommunikációs terminálok stb. az HDI-re támaszkodnak a nagyfrekvenciás jelátvitel optimalizálásához, a késleltetés és interferencia csökkentéséhez, valamint a nagy sávszélességű adatinterakció támogatásához;

4. Orvosi elektronika:

Hordozható monitorok, ultrahangberendezések, minimálisan invazív sebészeti robotok, kapszulás endoszkópok stb. miniatürizált kialakítást és pontos jelvezérlést igényelnek. Az HDI kiegyensúlyozhatja a méretet és a teljesítményt, miközben eleget tesz a magas biztonsági szabványoknak és üzemeltetési pontossági követelményeknek;

5. Űripar és védelem:

Katonai és űripari berendezések, mint például drónok, műholdterhelések és radarrendszerek nagy teljesítményű és érzékeny alkatrészeket integrálnak, és rendkívül magas követelményeket támasztanak a adatpontossággal, kommunikációs megbízhatósággal és a könnyűsúllyal szemben. Az HDI könnyűsúlyú szerkezete és megbízható összekapcsolási technológiája képes a teljesítménykövetelményeknek szélsőséges környezetekben is megfelelni;

6. Ipari vezérlés:

A precíziós CNC gépgépek és ipari robotok vezérlőrendszerei nagy sűrűségű vezetékelést igényelnek a többtengelyes mozgatás jeleinek átviteléhez. Az HDI növelheti a berendezések válaszsebességét és üzemeltetési stabilitását.

Az HDI áramkörilemez-tervezés nehézségei

Bár az HDI nyomtatott áramkörök tervezése képes kielégíteni a magas sűrűség és teljesítmény követelményeit, több technikai kihívással is szembe kell néznie, amelyek elsősorban a következő szempontokban jelentkeznek:

• Az alkatrészek mérete kicsi, és sűrűn vannak elhelyezve, ami növeli a vezetékek elhelyezésének és összeszerelésének pontossági igényét;
  
• A rendelkezésre álló nyomtatott áramkör terület rendkívül korlátozott, ami extrém igényt támaszt a térhasználatkal szemben;
• A lemez mindkét oldalán nagyszámú alkatrész elhelyezése szükséges, ami tovább szűkíti a vezetékelési csatornákat;
  
• A hosszú vezetékek könnyen vezethetnek jelátviteli késleltetésekhez, amelyek a magas frekvenciás alkalmazások teljesítményét befolyásolhatják;
  
• A vezetékelési terv készítése összetett, és a feldolgozandó hálózatok száma rendkívül nagy, ami egyensúlyt igényel a magas sűrűség és a jelintegritás között.
  

Kulcsfontosságú szempontok az HDI nyomtatott áramkörök tervezésében és gyártásában

1. A tervezés és gyártás rugalmassága, amely szigorúan követni kell a gyártáshoz való tervezés (DFM) irányelveit, hogy biztosítsa, hogy a tervezés összhangban legyen a gyártási kapacitással;
2. A rétegek számának tervezése, amely általában a BGA eszközök ajánlott szabványaira utal, vagy a hálózat irányának és hosszának komplex értékelésén alapul, ezzel megalapozva a későbbi tervezést;
3. A lyukstruktúra tervezése, ahol a lyukak elhelyezkedése közvetlenül befolyásolja a lemez vastagságának és rétegszámának ésszerű beállítását, valamint kulcsfontosságú az egyes rétegek összekapcsolásában;
4. Az összeszerelés megbízhatósága és környezeti alkalmazhatósága, biztosítani kell, hogy az áramkör nem szakad meg használat közben, valamint figyelembe kell venni az időtállóságot és stabilitást;
5. A gyártó technikai ereje, amelynek folyamatszintje közvetlenül befolyásolja az egész panel gyárthatóságát, a vezetékelés minőségét és a végső működési eredményt.

A magas sűrűségű összekapcsolt PCB-k esetén a gyártási, gyártási és tervezési folyamatokat szigorúan megfelelően kell végrehajtani az IPC által kidolgozott szabványoknak, beleértve az IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 és IPC-6016 előírásait.

Az HDI PCB gyártási korlátai

Az HDI PCB és a szabványos PCB gyártása között számos különbség áll fenn, korlátaik elsősorban az anyagok és folyamatok kompatibilitásában jelennek meg:

1. Az alaplemeznek meg kell felelnie az elektromos és mechanikai tulajdonságok követelményeinek, a dielektromos anyagnak kompatibilisnek kell lennie magas TG értékkel, hőtágulással és fémbeléhez való illeszkedéssel, valamint kompatibilisnek kell lennie különféle lyukfajtákkal, mint mikro átmenetek, eltemetett átmenetek és vak átmenetek;
2. A mikrovia és a temetett via területeken a réz fólia tapadásának és teljesítmény stabilitásának megbízhatónak kell lennie;

Ezen kívül az anyagnak jó hőstabilitással kell rendelkeznie, hogy ellenálljon a forrasztás vagy hőciklus során bekövetkező terheléseknek.

A vonatkozó szabványok az IPC-4101B és az IPC-4104A, amelyek anyagokra vonatkoznak, mint például fényérzékeny folyékony dielektromos réteg, szárazfilmes dielektromos réteg, poliimid film, hőre keményedő film, gyantával bevont réz fólia és szabványos FR-4.

Linghangda: Egy 22 éve stabilan működő szakmai külföldi kereskedelmi gyár

A virágzó globális HDI nyomtatott áramkör iparban Kína kulcsfontosságú gyártási központtá nőtte ki magát, és számos nagy minőségű gyártó vállalat jelent meg, amelyek közül a Linghangda egy vezetőnek számíthat. Mély felhalmozódásával és innovációs erejével a Linghangda számos területen jelentős előnyöket mutatott be:

• Szigorú minőségellenőrzés:

  A termékek megfelelnek az IPC-A-600 Class 2 szabványnak a ISO9001, ISO13485 és TS16949 rendszerek követelményeinek megfelelően, speciális iparágak esetén Class 3/3A szabványokat is biztosítunk, így garantálva a stabil működést összetett környezetekben.
  

• Előttünk járó technológia és felszerelés:

  Korszerű felszerelések bevezetésével, valamint a magas pontosságú feldolgozási és dugaszolási technológiák – például rétegelt vakvia és VIPPO – elsajátításával, vállalunk magas bonyolultságú HDI megrendeléseket, és megvalósítjuk a minőségi átalakítást a tervtől a fizikai termékig.
  

• Rugalmas megrendelés:

  Nincs minimális megrendelési mennyiség, támogatjuk az 1 darabos megrendelést, alkalmazkodunk új vállalkozások kutatási és fejlesztési igényeihez, valamint nagyvállalatok próbagyártási igényeihez, és segítjük a hosszú távú együttműködést.
  

• Egyállomásos teljes folyamatszolgáltatás:

  Lefedjük az anyagbeszerzést, tervezést, gyártást, szerelést, csomagolástól a szállításig, időt és energiát takarítva meg, így az ügyfélnek idő- és költségmegtakarítást biztosítunk.
  

• Kiemelkedő szolgáltatási rendszer:

  Egy átfogó értékesítési csapat, amely szakképzett mérnökökből áll, teljes körű szolgáltatást, állandó ügyfélszolgálatot nyújt, minőségi problémák esetén a termékek újrafeldolgozását vagy kártérítést biztosítjuk, és az ügyfél érdekei állnak az első helyen.
  

• Erős ellátási láncforrások:

  Hatékonyan vásárolunk minőségi alkatrészeket, lerövidítjük a várakozási időt, méretgazdaságosságra támaszkodva csökkentjük a költségeket, és javítjuk a megoldások költséghatékonyságát.
  

• Gyors szállítási kapacitás:

  Optimalizáljuk a gyártási folyamatokat és az erőforrások ütemezését, hatékonyan támogatjuk a projekteket, segítjük az ügyfeleket, hogy gyorsan piacra dobják termékeiket és megragadják a lehetőségeket.