Жоғары тығыздықты интерконнектілік PCB

HDI PCB дегеніміз не?

HDI PCB дегеніміз High-Density Interconnect Printed Circuit Board (жоғары тығыздықты байланыстырулы баспадан өткізілген печатталған платалар) деген сөз тіркесінің қысқартылған түрі. Атауынан шығатын болсақ, бұл электронды құрылғылардың кішірейіп және жоғары сапалы болу талаптарын орындау үшін арнайы жобаланған жетілдірілген PCB түрі. Жоғары тығыздықты PCB-ның ерекшелігіне жіңішке сызықтар мен жіңішке тесік қадамы жатады. Дәстүрлі PCB-мен салыстырғанда жоғары тығыздықты PCB-да сызықтарды азайтып, дәстүрлі өтпелі тесіктер (Through Hole Via) технологиясын қолданбай, микротесіктер (Micro Via), ашық өтпелер (Blind Via) және жасырын өтпелер (Buried Via) сияқты лазерлік тесу әдістері мен қабаттасу технологиясы қолданылып, тізбекті интегралдау дәрежесі дәстүрлі PCB-ға қарағанда едәуір жоғары болады, бірлік ауданға көбірек компоненттер орналастыруға мүмкіндік береді, шектеулі кеңістікте күрделірек тізбектік функцияларды орындауға қол жеткізеді және электронды құрылғыларды кішірек көлемде қуаттырақ өнім болып жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, электронды құрылғылардың жеңіл, ақылды және жоғары жиілікті даму заманына дәл сәйкес келеді, сонымен қатар 5G, Интернет вещей, жасанды интеллект сияқты жаңа салалардағы технологиялық секіруді қолдайтын негізгі тасымалдаушы болып табылады.

HDI PCB-нің негізгі ерекшеліктері

Ерекше жобалау мен өндіру процесстерінің арқасында жоғары тығыздықты байланыстыру PCB-сы жоғары тығыздық пен өнімділікке қажеттілікті қанағаттандыратын бірнеше негізгі ерекшеліктерге ие, негізінен:

1. Қабаттар санының көп болуы:

HDI электрондық тақталарында әдетте 4 қабаттан астам қабаттар саны болады. Себебі, тек бірнеше қабатпен ғана сым желілерінің тығындалуы мен сигналдық кедергілерді болдырмау қиын, сондықтан қабаттар санын арттырып, сым тарту мен қосылыстарды бірнеше қабатқа таратып, орынды жоспарлау қажет. Көбінесе өнімдер функционалды күрделіліктің, сым тарту тығыздығы мен шектеулі кеңістіктегі электрондық тізбектің өнімділігін теңгеру үшін 6-дан 12 қабатқа дейінгі жобалауға тоқтап, қабат санын көбейтеді.

2. Жіңішке сым ені мен аралығы:

Электронды құрылғылардың шағындалу талаптарын орындау және шектеулі кеңістікте жоғары тығыздықты шиналау интеграциясын орындау үшін, hdi платасы жолдарды тиімді таратуы тиіс. hdi платасы 3-5mil немесе одан да аз жол ені мен жоларалық қашықтықты орындауі мүмкін, ал дәстүрлі платалардың шиналау аралығы әдетте бірнеше жүз микрон болады. Сондықтан, hdi басылымды платаны шығару барысында кез келген аз технологиялық ауытқу жолдың деформациясына, қысқа тұйықталуға немесе тізбектің үзілуіне әкеліп соғады, оны өңдеу өте қиын.

3. Микротесіктер, тығыз тесіктер және жасырын тесіктерді пайдалану:

HDI тақталарындағы тесік дизайны да өте жұқа болып келеді. Тесік түрлеріне мыналар жатады: Microvia, әдетте 6mil көлемінен аспайтын тесік диаметрі бар, осылайша дәл қосылып, кеңістікті үнемдейді. Бірнеше қабаттар арасындағы қосылыстарды орындау үшін, оларды біртіндеп қабаттап жинау қажет болады, ал тесіктерді қалың мырышпен толтыру немесе гальваникалық өңдеу қажет болады; Blind Via, беткі қабаттан белгілі бір ішкі қабатқа дейін созылады және тек бір жағынан ғана көрінеді. Ол сегменттік бұралау процесі арқылы жүзеге асырылады, бұл сигнал жолын қысқартып, қабатаралық бөгетті азайтады; Buried Via, толығымен ішкі қабатта орналасқан және беткі қабатқа шықпайды. Оны бірнеше кезеңді ламинирлеу процесі арқылы жасау қажет, бұл беткі сымдар кеңістігін босатып, ішкі күш тогы/жерге қосылу жазықтығының бүтіндігін арттырады; Staggered Via, бірнеше рет айналатын микротесіктерден тұратын баспалдақты қосылу құрылымы, қабатаралық қосылыстар үшін кеңістік шектеулі болған жағдайда қолданылады; Stacked Via, бірнеше микротесіктер тік баған тәрізді қабаттап орналасып, тікелей қабатаралық қосылыстарды орындайды, бірақ бұралау дәлдігін қатаң бақылау қажет, электрлік сенімділікті қамтамасыз ету үшін. Бұл тесік түрлерінің дұрыс үйлесімі мен қолданысы жоғары тығыздықты және жоғары өнімділікті PCB-лердің дизайнының талаптарын орындауға мүмкіндік береді.

Сымдарды тығыздау үшін HDI VIP технологиясын қолданады, яғни тікелей пішіндерге микроскопиялық тесіктер жасап, жұқа сызықтармен қосып, сымдар арнасын кеңейтіп, жоғары тығыздықтағы жағдайлардағы сымдардың қаттылық мәселесін шешеді. Пішіндер мен тесіктердің кеңістіктік қарым-қатынасына сәйкес төмендегі түрлерге бөлінеді:

• Интеграцияланған: тесік толығымен пішін шекарасында орналасқан, тесіктің шеті мен пішін шетінің арасында айқын аралық бар, толық қапталған күйде болады;
  
• Жартылай беттесу: тесік пішін аймағының кейбір бөлігіне түседі және кейбір бөлігі пішін шекарасынан шығып кетіп, тесік пен пішін шетінің арасында қиылысу қаптауын тудырады;
  
• Эксцентрикті: тесік бүтіндікте пішін аумағында орналасқан, бірақ тесіктің геометриялық ортасы мен пішіннің ортасының арасында ығысу бар, ассиметриялық таралу күйін көрсетеді.
  

HDI PCB-нің тесік құрылымы жоғары тығыздықты байланыс және сигналдың бүтіндігі талаптарын қанағаттандыруы тиіс. Шығару кезінде аралық қабаттардың дәл байланысуын (±15 мкм дейін) бақылау қажет, сонымен қатар аспектілік қатынастың төмен болуын (≤1:3) қамтамасыз етіп, сигналдың тұрақты берілуін қамтамасыз ету үшін; негізгі қабат қалыңырақ субстрат қолданылады, ал көмілген тесіктердің конструкциясы ортаңғы қабаттың электр тізбегінің өткізгіштігін арттырып, жоғары тығыздықты және жоғары өнімділікті электронды құрылғылардың қолдану талаптарын толық орындауға мүмкіндік береді.

Көп қабатты құрылым және қабаттасу процесінің сипаттамалары

HDI PCB қабаттасу және қабаттау процесінде ерекше сипаттамалар көрсетеді:

Бұл кәдімгі ППА-мен құрылымында қабаттап салу логикасын пайдаланса да, көп қабатты жасырын және салынған өтпелердің күрделі өзара байланыстарын жасау үшін бірнеше рет қабаттау мен ламинирлеу процесстерін орындау қажет. Оның құрылымы қалың негізгі қабатқа негізделген, оның екі жағында да жұқа диэлектрик қабаттары симметриялы түрде орналасып, жоғары тығыздықты сымдар үшін ыңғайлы инфрақұрылым құрайды.

Нақты өндіру процесі: алдымен негативті фоторезистілік пленкамен өткізгіш аймақты анықтап, феррик хлоридпен қажетсіз бөліктерді әбден өңдеу; сосын фоторезистілік пленканы алып тастау үшін химиялық ерітінді қолданып, өңделетін негізді ашу; соңында қабаттарды жинау мен күмістету операцияларын сыртқы қабат құрылымы пайда болғанша қайталау, сонымен қатар жоғары тығыздықты жағдайларда дәл қосылу талаптарын орындау.

HDI PCB спецификациясы LHD TECH-те

HDI PCB-нің ерекше артықшылықтары

HDI PCB (жоғары тығыздықты байланыстыру басып шығарылған айнымалы тақта) электрондық құрылғылардың миниатюризация және жоғары өнімділік бағытындағы өзіндік жобалау мен өндіру технологиясының арқасында маңызды артықшылықтар көрсетті, бұл негізінен келесі аспектілерде көрінеді:

1. Артық жоғары сым тарту тығыздығы, орын үнемдеу

Дәлдік технологиясы арқылы HDI шектеулі аумақта көптеген желілік қосылыстарды іске асыра алады. Дәстүрлі PCB-мен салыстырғанда қызмет көрсету кезінде көлемін 30%-50% дейін азайтып, құрылғының салмағын азайтып, құрылғы үшін орын мен жеңілдету негізін қамтамасыз етеді.

2. Жалпы жүйе бойынша шығындарды азайту

HDI тақтаның өндіру шығындары жоғары болғанымен, компоненттер санын азайтып, кеңістікті пайдалануды тиімді пайдаланып және жинау процесін жеңілдетіп, жалпы жүйенің жобалау мен өндіру шығындарын айтарлықтай төмендетуге болады, сонымен қатар ұзақ мерзімді шығын өнімділігі жақсырақ болады.

3. Жобалау икемділігін жақсарту

Көп қабатты процесс 6-12 қабат немесе одан да көп қабатты қолдайды. Баспалдақты және қабатталған тесіктер сияқты құрылымдармен бірге күрделі схемалардың топологиясын икемді түрде жоспарлауға болады.

4. Сигналдық өнімділікті тиімділеу және кедергіні азайту

Қысқа және түзу сигналдық жолдар жанама индуктивтілікті және сыйымдылықты азайтады, дыбысты тиімді бақылайды, сигналдың таратылу уақыты мен шығынын азайтады; көп қабатты құрылым қуат көзін, жерді және сигналдық қабаттарды бөліп, электромагниттік кедергіні (EMI) азайтуға болады.

5. Өнімді шығару циклін жылдамдату

Құрылғының шағын масштабты дамуы мен сынақ үдерісіне сәйкес келуі, оның жоғары интеграциясы мен жобалау икемділігі прототиптен әлдеқайда өндіріске дейінгі циклды қысқартуға, өнімдердің нарықтық сұранысқа тез әрекет етуіне көмектеседі.

HDI PCB қолдану салалары

Алюминий негізіндегі PCB-тің бірнеше артықшылықтары бар болса да, олардың кемшіліктері де бар:

1. Тұтынушы электроникасы:

Аялдатын құрылғыларға, мысалы, әмияннан шығатын жүйелерге, планшеттерге, ақылды сағаттарға және ұлғайтылған нақтылық (AR) пен виртуалды нақтылық (VR) сияқты өнімдерге жоғары ажырату қабілеті бар дисплейлерді, датчиктерді, процессорлар мен басқа компоненттерді шағын кеңістікке орналастыру қажет. HDI-дің жоғары тығыздықты қосылу мүмкіндігі олардың компактты жобалауы мен жоғары өнімділік талаптарын қанағаттандырады;

2. Автомобильдік электроника:

Автопилот жүйелері, көліктегі ақпараттық ойын-сауық жүйелері т.б. көліктің шектеулі кеңістігінде жоғары жылдамдықты процессорлар мен RAM-дардың жоғары жылдамдықты байланысын орындауы тиіс, төменгі өзара әсер ету, жоғары үйлесімділік пен сигналдың бүтіндігі талаптарын орындауы тиіс және көп датчикті деректерді өзара әрекеттестіру мен жоғары жылдамдықты есептеу сценарийлеріне бейімделуі тиіс;

3. Байланыс құрылғылары:

5G базалық станциялары, роутерлер, жерсеріктік байланыс терминалдары т.б. жоғары жиілікті сигналдарды таратуды тиімділеуге, кешіктіруді және кедергіні азайтуға, жоғары жолақты деректерді өзара әрекеттестіруге HDI-ге сүйенеді;

4. Медициналық электроника:

Портативты мониторлар, ультрадыбыстық құрылғылар, аз инвазивті хирургиялық роботтар, капсулалық эндоскоптар т.б. миниатюризацияланған дизайн мен дәл сигналды басқаруды талап етеді. HDI көлем мен өнімділікті теңгеріп, жоғары қауіпсіздік стандарттары мен жұмыс дәлдігін қамтамасыз ете алады;

5. Әуе әрі қорғаныс саласы:

Дрондар, жасанды серіктердің пайдалы жүгі, радиолокациялық жүйелер сияқты әскери және әуе-кеме құрылғылары жоғары қуатты және жоғары сезгіштік компоненттерді интеграциялайды және деректер дәлдігіне, байланыс сенімділігіне және жеңілдікке өте жоғары талаптар қояды. HDI-дің жеңіл конструкциясы мен сенімді өзара қосылу технологиясы экстремалды ортада жұмыс істеу талаптарын орындай алады;

6. Өнеркәсіптік басқару:

Дәл компьютерлік басқарумен жабдықталған станоктар мен өнеркәсіптік роботтардың басқару жүйелері көпөстілі байланыс сигналдарын жеткізу үшін жоғары тығыздықтағы электр сымдарын қажет етеді. HDI құрылғының жауап беру жылдамдығы мен жұмыс тұрақтылығын арттыруға мүмкіндік береді.

HDI электрондық тақталардың жобалау қиындықтары

HDI печаттық платаларын жобалау жоғары тығыздық пен өнімділікті қамтамасыз етсе де, ол бірнеше техникалық қиындықтарға кездеседі, негізінен мынадай жақтарда көрінеді:

• Компоненттерінің кішігірім өлшемі мен тығыз орналасуы жүріс пен жинау жұмыстарының дәлдігіне қиындық келтіреді;
  
• Платаның пайдалану ауданы өте шектеулі, бұл кеңістікті пайдалану бойынша қатаң талаптар қояды;
• Платаның екі жағында да көптеген компоненттер орналасады, бұл жолдардың каналдарын тағы да қысуды білдіреді;
  
• Ұзын сымдар сигналды тарату кешігуіне әкеліп соғуы мүмкін, бұл жоғары жиілікті жағдайларда өнімділікті төмендетеді;
  
• Маршруттау жоспары күрделі, өңделуі тиіс желілер саны өте көп, бұл тығыздық пен сигналдың бүтіндігі арасында теңдік орнату керек екенін білдіреді.
  

HDI PCB-ді жобалау мен шығарудың негізгі мәселелері

1. Дизайн мен өндірудің бейімделуі, оның өндірістік дизайн (DFM) нұсқаулықтарын қатаң сақтауы қажет, сондықтан дизайны өндірістік қуаттылықпен сәйкестендіру керек;
2. Қабат санының жоспарлауы, әдетте BGA құрылғыларының ұсынылатын стандарттарын білдіреді немесе бағыт пен көлденең желінің ұзындығын кешенді түрде бағалау негізінде, кейінгі дизайн үшін негіз қалайды;
3. Тесік құрылымының дизайны, тесіктердің орналасуы тақтаның қалыңдығы мен қабат санын орынды белгілеуге тікелей әсер етеді және әрбір қабаттың желілерін байланыстыру негізі болып табылады;
4. Жинау сенімділігі мен ортаға бейімделуі, пайдалану барысында тақтаның сынбауын қамтамасыз ету қажет, сонымен қатар беріктілік пен тұрақтылықты ескеру керек;
5. Өндірушінің техникалық күші, оның технологиялық деңгейі тікелей тақтаның өндірілуіне, сымтүтік сапасына және соңғы жұмыс нәтижесіне әсер ететінін ескеру керек.

Жоғары тығыздықты байланыстыратын PCB панельдері үшін оларды өндіру, шығару және жобалау бөлімдері IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 және IPC-6016 стандарттарымен анықталған бүкіл талаптарға сәйкес орындалуы тиіс.

HDI PCB өндірудің шектеулері

HDI PCB өндіру мен стандартты PCB өндіру арасында көптеген айырмашылықтар бар және оның шектеулері негізінен материалдар мен процесстердің үйлесімділігінде көрінеді:

1. Негіз электрлік және механикалық қасиеттер талаптарын қанағаттандыруы тиіс, диэлектрлік материал жоғары TG мәндеріне, жылу соққысына және металл қосуға үйлесімді болуы тиіс, сондай-ақ микроскопиялық өтпелер, жасырын өтпелер және тығыз өтпелер сияқты әртүрлі тесік түрлеріне сәйкес келуі тиіс;
2. Микроконтактілер мен басылған контактілер сияқты аймақтардағы мыс фольганың жабысуы мен өнімділік тұрақтылығы сенімді болуы тиіс;

Сонымен қатар материал қосу немесе жылу циклдары кезінде соққыға төт бере алатын жылу тұрақтылығына ие болуы тиіс.

Ақпараттық стандарттарға IPC-4101B және IPC-4104A сәйкес келеді, оларға фоточувствительді сұйық диэлектрикалық қабат, құрғақ пленкалы диэлектрикалық қабат, полиимидті пленка, термиялық орнатылған пленка, шайырлы мыс фольгасы және стандартты FR-4 сияқты материалдар жатады.

Linghangda: 22 жыл бойы тұрақты дамып келе жатқан кәсіби сыртқы сауда зауыты

Әлемдегі HDI электр тақтасы өнеркәсібінің дамуына байланысты Қытай көптеген жоғары сапалы өндірушілердің пайда болуына жағдай жасады, олардың ішінде Linghangda көшбасшы болып табылады. Өзінің терең білімі мен инновациялық күші арқасында Linghangda көптеген салаларда маңызды артықшылықтар көрсетті:

• Тәсілсіз сапа контролі:

  ISO9001, ISO13485 және TS16949 жүйелеріне сәйкес өнімдер IPC-A-600 Class 2 стандартына сәйкес келеді, ал ерекше өнеркәсіптерде күрделі жағдайларда тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз ететін Class 3/3A стандарттарын ұсынуға болады.
  

• Шекаралық технологиялар мен жабдықтар:

  Алдыңғы қатарлы жабдықтарды енгізу, қабаттасқан көрінетін емес өтпелер мен VIPPO сияқты жоғары дәлдіктегі процесстер мен технологияларды меңгеру арқылы біз жоғары дәрежеде қиын HDI тапсырыстарын орындауға және жобалаудан нақты өнімдерге дейінгі сапалы түрлендіруді жүзеге асыра аламыз.
  

• Икемді тапсырыстар:

  Тапсырыс санының ең төменгі шегі жоқ, 1 данадан тапсырыс қабылдауға болады, жобалау кезеңінде пайда болатын кіші кәсіпкерлердің және үлкен кәсіпорындардың тәжірибелік өндіріс қажеттіліктеріне бейімделу, ұзақ мерзімді ынтымақтастыққа көмектесу.
  

• Бір шатырдың астындағы толық процесстерге қызмет көрсету:

  Материалдарды сатып алу, жобалау, өндіру, жинау, қаптау және жөнелту тауарларын қамту, уақыт пен күш және клиенттердің ақшасы мен уақытын үнемдеу.
  

• Нәтижелі қызмет көрсету жүйесі:

  Кәсіби инженерлерден тұратын толыққанды сауда командасы толық циклді қызмет көрсетеді, тұрақты кепілдік кезінде сапасыз өнімдерді қайта өңдеуге немесе ақтауға болады, сонымен қатар тұтынушылардың пайдасы бірінші орында қамтамасыз етіледі.
  

• Берік жабдықтау тізбегі ресурстары:

  Жоғары сапалы компоненттерді тиімді түрде сатып алу, күтім уақытын қысқарту, көлемдік артықшылықтарға сүйене отырып шығындарды азайту және шешімдердің тиімділігін арттыру.
  

• Тез жеткізу мүмкіндігі:

  Өндіріс процесстері мен ресурстарды жоспарлауды тиімді ұйымдастыру, жобаларды тиімді насихаттау, өнімдерді тез нарыққа шығаруға және мүмкіндіктерді ұстап тұруға көмектесу.