PCB HDI

מהו HDI PCB?

HDI PCB הוא קיצור של High-Density Interconnect Printed Circuit Board. כפי ששמם מרמז, מדובר בלוחות מעגלים מתקדמים שפותחו כדי לעמוד בצרכים של מיניאטיריזציה וביצועים מתקדמים של מוצרים אלקטרוניים. לוחות PCB בעלי צפיפות גבוהה מאופיינים בקוים דקים ובפער קטן בין החורים. בהשוואה ללוחות PCB מסורתיים, לוחות PCB בעלי צפיפות גבוהה מעדנים את צפיפות החיווט על ידי הקטנת הקווים, מוותרים על תהליך החורצות המסורתי (Through Hole Via), מאמצים חורצות לייזר כמו חורצים זעירים (Micro Via), חורצים עיוורים (Blind Via) וחורצים טמונים (Buried Via), וכן טכנולוגיות לחיצה, במטרה להשיג אינטגרציה של המעגלים ש vượtית בהרבה את זו של הלוחות המסורתיים, לאפשר שילוב של רכיבים רבים יותר בשטח ליחידת שטח, לממש פונקציות מעגל מורכבות יותר במרחב מוגבל, וכן לאפשר למוצרים אלקטרוניים לשאת ביצועים מתקדמים יותר בנפח קטן יותר, ובכך להתאים בדיוק את העידן של מוצרים אלקטרוניים אשר נעשים קלים יותר, אינטיליגנטיים יותר ובעלי תדר גבוה יותר, ולהפוך לנושא מפתח לתמיכה בקפיצות בתחומים עתידיים כמו 5G, אינטרנט של הדברים, ובינה מלאכותית.

תכונות מפתח של PCB HDI

בזכות העיצוב והתהליך הייחודיים שלו, תボード HDI מציג סדרה של תכונות ליבה המותאמות לצרכים של צפיפות גבוהה ותפקודיות גבוהה, הכוללות בין היתר:

1. מספר רב יותר של שכבות:

לוחות HDI לרוב כוללים מספר רב יותר של שכבות, לרוב יותר מ-4 שכבות. הסיבה לכך היא שקשה להימנע מקונjestיה של קווים ופריעות אותות עם מספר מצומצם של שכבות, ולכן יש להגדיל את מספר השכבות ולחלק את החיווט והחיבורים לכמה שכבות לתכנון מדויק. רוב המוצרים יבחרו בעיצוב של 6 עד 12 שכבות על פי רמת הקושי של הפונקציה כדי לאזן בין צפיפות החיווט, רמת הקושי הפונקציונלית והביצועים של המעגל במרחב מוגבל.

2. רוחב קווים ורווח ביניהם קטן יותר:

כדי לעמוד בצרכים של מיניאטיריזציה של התקני אלקטרוניקה ולשיגוף אינטגרציה צפופה יותר של מעגלים במרחב מוגבל, על שלטת מעגלים HDI להפיץ קווים באופן יעיל. שלטת מעגלים זו יכולה להשיג רוחב קווים ורווחים בין קווים בגודל 3-5 מיל או אפילו קטנים יותר, בעוד שרוחב הקווים בלוחות מעגלים מסורתיים הוא בדרך כלל מאות מיקרון. לכן, כל סטייה בתהליך הייצור יכולה לגרום לעיוות בקווים, קצר או נתק, מה שמקשה מאוד על העיבוד.

3. שימוש בקווים זעירים, חורים עיוורים וקווים טמונים:

עיצוב החור בלוחות HDI הוא גם מאוד מדויק. סוגי החורים כוללים: Microvia, אשר בדרך כלל בעל קוטר חור של פחות מ-6 מיל, כדי לחבר באופן מדויק קווים דקים ולחסוך במרחב. כדי להשיג חיבורים בין שכבות מרובות, לעתים קרובות יש להטיח אותן שכבה אחר שכבה, וחורים אלו דורשים לרוב מילוי בעיברית או ציפוי אלקטרוליטי; Blind Via, אשר נמשך מהשכבה הפנימית לשכבת פני השטח וניתן לראותו רק מצד אחד. הוא מושג באמצעות תהליך צריבה מדורגת, מה שמפחית את מסלול האות ומצמצם הפרעות בין השכבות; Buried Via, אשר טמון לחלוטין בתוך השכבות הפנימיות ואינו חודר לשכבת פני השטח. הוא דורש תהליך ייצור מרובה של הדבקה, מה שמשחרר מרחב תקשורת על פני השטח ומעודד את שלמות מישור הכוח/המארקה הפנימי; Staggered Via, ש מורכב ממספר Microvia-ים מסודרים במבנה מדרגות כדי ליצור מבנה של חיבורים במדרגות, המתאים למקרים בהם נדרשים חיבורים בין שכבות אך המרחב מוגבל; Stacked Via, שבו מספר שכבות של Microvia-ים מוטמנות אנכית ליצירת מבנה עמודי, כדי להשיג חיבורים ישירים רב-שכבתיים, אך יש לשלוט בדיוק הצריבה בממוצע כדי להבטיח את האמינות החשמלית. שילוב נכון ויישום של סוגי החורים הללו יכולים לעמוד בדרישות העיצוב של לוחות PCB בעלי צפיפות וביצועים גבוהים.

כדי להפוך את החיווט לצפוף יותר, HDI ישתמש גם בטכנולוגיית VIP, כלומר, קדיחת חורים זעירים ישירות בפסים ולחבר אותם עם קווים דקים, ובכך להרחיב את ערוץ החיווט ולפתור את בעיית הפקיקה בתרחישים בעלי צפיפות גבוהה. בהתאם ליחס המרחבי בין הפסים לחורים, ניתן לחלק אותו למגוון סוגים:

• مضטמע: גוף החור נמצא לחלוטין בתוך גבולות הפס, ויש רווח ברור בין שפת החור לשפת הפס, מה שמראה מצב של עטיפה מלאה;
  
• חלקי חפיפה: מבנה החור חלקיamente נופל לתוך שטח הפד וחלקיamente חורג מגבול הפד, וсforme חפיפה בין שפת החור לקצה הפד;
  
• א-סימטרי: החור ממוקם בתחום הפס באופן כללי, אך יש היסט בין המרכז הגאומטרי של החור למרכז הפס, מה שמראה התפלגות א-סימטרית.
  

מבנה החורים בפלטת PCB של HDI צריך לעמוד בדרישות החיבורים בעלי הצפיפות הגבוהה ובשלמות האות. במהלך הייצור, יש לשלוט בדיוק באלגון הרקמות (בתוך ±15 מיקרון) כדי להשיג יחס צד נמוך של ≤1:3, ולהבטיח העברת אות יציבה; שכבה הליבה משתמשת בסובסטרט עבה יותר, ועיצוב החור המוטמן יכול להגביר את החיבור החשמלי של השכבה האמצעית, כדי לענות טוב יותר על דרישות היישום של התקנים אלקטרוניים בעלי ביצועים וצפיפות גבוהה.

מאפייני המבנה הרב-שכבתי ותהליך הלamination

לפלטת PCB של HDI יש מאפיינים ייחודיים בתהליך הלחימה והאיחוי:

למרות שהיא משתמשת בלוגיקה של בניית שכבות כמו ב-PCB מסורתי, נדרשות מספר סבבי תהליך של הדבקה ולחיצה כדי להשיג עיצובים מורכבים של חיבורים בין חורים עיוורים וקבורים. המבנה שלה מבוסס על שכבה עבה של ליבה, עם שכבות חשמליות דקות שמסודרות בצורה סימטרית משני הצדדים כדי ליצור תשתית המתאימה לחיווט צפוף.

תהליך הייצור המדויק הוא: ראשית מגדירים את האזור מוליך בעזרת סרט פוטורזיסט שלילי, ומשתמשים כלורייד פירוס כדי לנקב את החלקים הבלתי נחוצים; לאחר מכן משתמשים בתמיסה כימית כדי להסיר את הסרט הפוטורזיסטי ולהחשיף את תת-השכבת לעיבוד; בתהליך הנקב בוחרים נקב מכני, באיזור או כימי בהתאם לדרישות הצפיפות; לאחר מכן משלימים את החיווי בין שכבת המעגל הפנימית דרך תהליך המטלאיזציה; לבסוף, חוזרים על פעולות ההטלה והankeeda עד שנוצרת המבנה החיצוני, כדי לעמוד בדרישות החיווי המדויק בסצנות בצפיפות גבוהה.

מפרט PCB HDI בחברת LHD TECH

יתרונות ייחודיים של PCB HDI

‏PCB HDI (לוחת חיבורים בעלת צפיפות גבוהה) הפגינה יתרונות משמעותיים בזירה של מיניאטיריזציה וביצועים מתקדמים של ציוד אלקטרוני, בזכות תכנון ותהליך ייחודיים, אשר מתבטאים בעיקר בנקודות הבאות:

1. צפיפות חיווט אולטרה-גבוהה, חיסכון במרחב

באמצעות טכנולוגיה מדויקת, ניתן ל-HDI להשיג חיבורים בין קווים רבים במרחב מוגבל. בהשוואה ל-PCB מסורתי, ניתן להפחית את הנפח ב-30%-50% תחת אותה פונקציה, ובמקביל להפחית את משקל הציוד, ולספק בסיס מרחבי וקליל לציוד.

2. הפחתת עלות המערכת הכוללת

למרות שעלות הייצור של לוחות HDI היא יחסית גבוהה, ניתן להפחית את מספר הרכיבים, למקסם את ניצול המרחב ולפשט את תהליך ההרכבה, ובכך להפחית משמעותית את עלות התכנון והייצור של המערכת הכוללת, ולשפר את היחס בין עלות לביצועים לאורך זמן.

3. שיפור גמישות העיצוב

התהליך הרב-שכבתי תומך ב-6-12 שכבות או אפילו יותר. בשילוב עם מבנים כגון חורים מדרגיים וחורים מחוברים, ניתן לתכנן טופולוגיות מורכבות של מעגלים.

4. אופטימיזציה של ביצועי אותות ופחתת הפרעות

נתיבי אותות קצרים וישרים מקטינים השראות וקיבול זדוניים, מפחיתים רעש באופן יעיל, ופוחתים מהעיכוב והאבדן בהעברת האות; המבנה הרב-שכבתי מאפשר להפריד בין שכבות nguồn, ארק ואותות כדי להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI).

5. האצת מחזור השקה של המוצר

התאמה לתהליך המהיר של פיתוח ובידוק של ציוד קומפקטי, האינטגרציה הגבוהה והגמישות בעיצוב יכולים לקצר את המחזור משלב הפרוטוטיפ לייצור המוני, ובעזרת זה להגביר את המהירות בה המוצר מגיב לדרישות השוק.

תחומי יישום של PCB HDI

למרות ש-PCB המבוסס אלומיניום מציע יתרונות רבים, עדיין יש לו מספר חסרונות:

1. אלקטרוניקה צרכנית:

התקנים ניידים כגון טלפונים חכמים, טאבלטים, שעוני חכם, וمنتجات כמו מציאות רבודה (AR) ומציאות מדומה (VR) צריכים לשלב מסכים בעלי רזולוציה גבוהה, חיישנים, מעבדים ומרכיבים אחרים במרחב קטן. יכולת החיבוריות בעלת הצפיפות הגבוהה של HDI יכולה לעמוד בדרישות העיצוב הקומפקטי והביצועים הגבוהים שלהם;

2. אלקטרוניקה רכבית:

מערכות נהיגה אוטומטיות, מערכות בידור פנימיות ברכב וכו', צריכות להשיג חיווט במהירות גבוהה של מעבדים ו- RAM במהירות גבוהה במרחב המוגבל של הרכב, לעמוד בדרישות של מעבר ז Crosstalk נמוך, עמידות גבוהה באינטגרציה וSignal Integrity, והתאמה לסצנות של אינטראקציה עם נתונים ממספר חיישנים וביצועי חישוב במהירות גבוהה;

3. ציוד תקשורת:

תחנות בסיס 5G, ראוטרים, טרמינלים לתקשורת לוויינית וכו', סומכים על HDI כדי ל אופטמל את תקשורת אותות בעלי תדר גבוה, להפחית עיכובים ותנודות, ולתמוך באינטראקציה של נתונים בעלי פס רחב;

4. אלקטרוניקה רפואית:

מסכים ניידים, ציוד אולטראסאונד, רובוטי כירורגיה זעיריים, אנדוסקופים קפסולריים וכו' דורשים עיצוב ממוזער ופיקוח מדויק על האות. HDI יכול לאזן בין נפח לביצועים תוך עמידה בדרישות הבטחה גבוהה ובדיוק בהפעלה;

5. תעופה וביטחון:

ציוד צבאי ותעשייתי כמו רחפנים, עולות לוויין, מערכות מכ''ם ואחרים משלבים רכיבים בעלי הספק גבוה ורגישות גבוהה, ומציבים דרישות גבוהות במיוחד לדיוק בנתונים, אמינות תקשורת וקלות משקל. המבנה הקליל והטכנולוגיה האמינה של HDI יכולים לעמוד בדרישות הביצועים גם בסביבות קיצוניות;

6. בקרת תעשייה:

מערכות הבקרה של מכונות CNC מדויקות ורובוטי תעשייה דורשות חיווט בצפיפות גבוהה כדי לתמוך בשידור אותות של צירים מרובים. HDI משפר את מהירות התגובה ואת היציבות בהפעלה;

קשיים בעיצוב של שלוחות HDI

למרות שמבנה של לוחות מעגלים מסוג HDI יכול לעמוד בדרישות של צפיפות גבוהה וביצועים מתקדמים, הוא גם מתמודד עם מספר רב של אתגרים טכנולוגיים, אשר מתבטאים בעיקר בנקודות הבאות:

• הרכיבים קטנים בגדלם ומסודרים בצורה צפופה, מה שמעמיס על הדיוק בתכנון החיווט וההרכבה;
  
• שטח הלוח הזמין מצומצם מאוד, מה שמעמיס על ניצול השטח באופן מיטבי;
• שני צידי הלוח צריכים להכיל מספר גדול של רכיבים, מה שמקטין עוד יותר את תעלות החיווט;
  
• אורך החוט הארוך עלול לגרום לעיכובים בהעברת האותות, מה שמושפע במיוחד בסצנות בתדר גבוה;
  
• תכנון החיווט מורכב, ומספר הרשתות שיש לעבד הוא עצום, מה שדורש איזון בין צפיפות גבוהה לאינטגריטאות האותות.
  

נקודות מפתח בעיצוב ויצור של לוחות HDI PCB

1. הגמישות בעיצוב ובייצור, אשר חייבת לעקוב אחר הנחיות לעיצוב לייצור (DFM) במטרה להבטיח שהעיצוב יתאים את הקיבולת הייצורית;
2. תכנון מספר הרמות, אשר בדרך כלל מתייחס לסטנדרטים המומלצים של התקני BGA, או מבוסס על שיקול כוללני של הכיוון והאורך של הרשתות, וсונה את היסודות לעיצוב עתידי;
3. עיצוב מבנה החורים, פיזור החורים ישפיע ישירות על הגדרת עובי הלוח ומספר הרמות שלו, וכן מהווה מפתח לחיבור הקווים שבין כל שכבה;
4. ניקודיות ההרכבה והתאמה לסביבה, יש להבטיח כי הרקיע לא יישבר במהלך השימוש, וכן לשקול את הנושא של עמידות ויציבות;
5. הכוח הטכנולוגי של היצרן, שהרמה הטכנולוגית שלו קשורה ישירות לייצוריות הלוח כולו, איכות החיווט ותפקודו הסופי.

עבור PCBs עם צפיפות גבוהה, ייצור, ייצור וחיבור עיצוב שלהם צריכים להיות מיושמים באופן קפדני בהתאם לסדרה של תקנים שפורמו על ידי IPC, כולל IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 ו- IPC-6016.

מגבלות הייצור של PCB HDI

קיימות הבדלים רבים בין ייצור של PCB HDI לבין ייצור של PCB רגיל, והמגבלות שלו מתבטאות בעיקר בתקינות של החומרים והתהליכים:

1. הבסיס חייב לעמוד בדרישות של תכונות חשמליות ומיכאניות, וחומר הדיאלקטריק חייב להיות תואם לדרישות של TG גבוה, סיבולת לחום ולحام מתכתי, וכן חייב להיות תואם למגוון סוגי חורים כגון מיקרו-וייז, וייז טמונים ווייז עורים;
2. היציבות וההידבקות של פוליאת הנחושת באזורים כגון מיקרו-ויאים וויאים טמונים חייבים להיות אמינים;

בנוסף, החומר חייב להיות יציב תרמית כדי לעמוד במכות תרמיות או בלחצי לحام.

התקנים הרלוונטיים הם IPC-4101B ו-IPC-4104A, ובתחום זה נכללים חומרים כגון שכבה דיאלקטרית נוזלית רגישה לאור, שכבה דיאלקטרית מינרלית, פילם פוליאימיד, פילם תרמופלסטי, פוליאת נחושת ממדבקת Harpoon, ו-FR-4 סטנדרטי.

לינג האנגדה: מפעל מקצועי יציב לייצוא מאז 1999

בתעשייה העולמית המתפתחת של תקליטי מעגלים HDI, סין הפכה למרכז ייצור מוביל, ורבות מיצרניות המובילות בעולם צומחות משם, ולינaghanדה היא מנהיגה שביניהן. עם ידע עשיר וחדשנות רבה, לינaghanדה מציגה יתרונות משמעותיים בתחומים רבים:

• בקרת איכות נוקשה:

  בהתאם למערכות ISO9001, ISO13485 ו- TS16949, המוצרים עונים על תקן IPC-A-600 Class 2, ולתעשייה מיוחדת ניתן לספק תקני Class 3/3A כדי להבטיח פעולה יציבה בסצנות מורכבות.
  

• טכנולוגיה וציוד מתקדמים:

  היכרות עם ציוד מתקדם, שליטה בתהליכי דיוק גבוה ובتقני חורפות כמו חורי שקעים מחוברים ו-VIPPO, אנו יכולים ליהנות הזמנות HDI קשות ולבצע המרה איכותית ממפרט פיזיים.
  

• הזמנות גמישות:

  ללא כמות מינימלית להזמנה, תומכים בהזמנה של יחידה אחת, מתאימות לצרכים של הצהרה על רצוי של סטארט-אפים ולצרכי ייצור ניסיוני של חברות גדולות, ומעודדות שותפויות ארוכות טווח.
  

• שירות כולל-תהליך אחד:

  מכסה קניית חומרים, עיצוב, ייצור, איסוף, אריזה ועד משלוח, חוסך זמן ומאמץ, חוסך ללקוחות זמן וכסף.
  

• מערכת שירות מושלמת:

  צוות מכירות מקיף עם הנדסה מקצועית מספק שירות מחזור מלא, אחרית מכירה קבועה, בעיות איכות ניתנות לתיקון מחדש או לפיצוי, וזכויות הלקוחות מובטחות בפעם הראשונה.
  

• משאבים עשירים בשרשרת האספקלה:

  קנית רכיבים איכותיים באופן יעיל, מקצרת את זמן ההמתנה, סומכת על יתרונות בקנה מידה כדי להפחית את העלות ולחזק את הערך עבור הלקוח.
  

• יכולת משלוח מהירה:

  מיטוב תהליכי ייצור ותור תחבירי, העדפת פרויקטים ביעילות, עוזר ללקוחות להביא את המוצרים לשוק במהרה ולהתפס בזדמנויות.