Hdi pcb

Wat is HDI PCB?

HDI PCB is de afkorting van High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Zoals de naam al aangeeft, is dit een geavanceerde PCB die is ontworpen om te voldoen aan de eisen van miniaturisatie en hoge prestaties van elektronische producten. High-density PCB's worden gekenmerkt door fijne lijnen en een fijn gatpitch. In vergelijking met traditionele PCB's, optimaliseert high-density PCB de bedradingdichtheid door het verminderen van lijnen, laat het het traditionele door-contact (Through Hole Via) proces vallen, past het laserboren toe zoals microvia's (Micro Via), dode via's (Blind Via) en ingebedde via's (Buried Via), evenals laminatietechnologie, om een circuitintegratie te bereiken die verreweg de traditionele PCB overstijgt, waardoor meer componenten per oppervlakte-eenheid kunnen worden geplaatst, complexere circuitfuncties kunnen worden gerealiseerd binnen een beperkte ruimte, en elektronische producten in staat stelt sterkere prestaties te bieden in een kleiner formaat, en zo precies aansluit bij de eisen van de tijdperk waarin elektronische producten steeds lichter, intelligenter en hogere frequenties ontwikkelen, en zo een sleuteldrager wordt voor doorbraken in opkomende gebieden zoals 5G, Internet of Things en kunstmatige intelligentie.

Belangrijke kenmerken van HDI PCB

Met zijn unieke ontwerp en proces, toont een high density interconnect pcb een reeks kernkenmerken die geschikt zijn voor hoge dichtheid en hoge prestatiebehoefte, met name:

1. Hoger aantal lagen:

HDI-printplaten hebben meestal een hoger aantal lagen, doorgaans meer dan 4 lagen. Dit komt doordat bij een beperkt aantal lagen het vermijden van lijncongestie en signaalinterferentie moeilijk is, waardoor het nodig is het aantal lagen te verhogen en de bedrading en verbindingen over meerdere lagen te verdelen voor een redelijke planning. De meeste producten kiezen voor een 6- tot 12-laags ontwerp op basis van de complexiteit van de functie, om zo de bedradingsdichtheid, functionele complexiteit en schakelkringprestaties in een beperkte ruimte in balans te brengen.

2. Fijne lijnbreedte en lijnafstand:

Om aan de eisen van miniaturisering van elektronische apparaten te voldoen en een hogere dichtheid aan circuitintegratie in een beperkte ruimte te bereiken, moet de hdi-printplaat efficiënt lijnen verdelen. De hdi-printplaat kan 3-5 mil of zelfs kleinere lijnbreedte en lijnafstand realiseren, terwijl de verbindingsafstand van traditionele printplaten doorgaans enkele honderden micrometer bedraagt. Daarom kan elke kleine procesafwijking tijdens de productie van hdi-printplaten leiden tot lijndeformatie, kortsluiting of open stroomkring, wat extreem moeilijk te verwerken is.

3. Gebruik microvia's, blinde via's en ingebedde via's:

Het gatontwerp in HDI-borden is ook zeer fijn. De gatsoorten zijn onder andere: Microvia, die meestal een gatdiameter heeft van minder dan 6 mil, om zo nauwkeurig fijne lijnen te verbinden en ruimte te besparen. Om verbindingen tussen meerdere lagen te realiseren, moeten deze vaak stapsgewijs op elkaar worden gestapeld en moeten de gaten doorgaans worden gevuld met koper of geëlektrolyseerd worden; Blind via, die loopt van de bovenste laag naar een specifieke binnenste laag en slechts aan één zijde zichtbaar is. Dit wordt bereikt via een gefaseerd boren, waardoor het signaalpad effectief wordt verkort en interlaaginterferentie wordt verminderd; Buried via, die volledig is ingebed in de binnenste laag en de bovenste laag niet doorbreekt. Deze moet worden vervaardigd via een meertraps-laminatieproces, waardoor er ruimte vrijkomt voor oppervlaktebedrading en de integriteit van de binnenste voedings-/aardingsvlakken wordt versterkt; Gaten in verspringende opstelling, samengesteld uit meerdere verspringende microvia's die een trappotstructuur vormen voor verbindingen tussen lagen, geschikt voor toepassingen waarbij verbindingen tussen lagen nodig zijn maar de ruimte beperkt is; Gestapelde via's, waarbij meerdere lagen microvia's verticaal zijn gestapeld tot een kolomstructuur, om directe verbindingen over meerdere lagen te realiseren, maar de boorprecisie moet strikt worden gecontroleerd om de elektrische betrouwbaarheid te garanderen. Een zorgvuldige combinatie en toepassing van deze gatsoorten kan voldoen aan de ontwerpeisen van hoogdichtheid- en high-performance printplaten.

Om de bedrading dichtheid te vergroten, zal HDI ook VIP-technologie gebruiken, dat wil zeggen het direct boren van microgaten in de pads en deze verbinden met dunne lijnen, waardoor het bedradingskanaal wordt verbreed en het probleem van lijnverstopping in hoogdichtheidscenario's wordt opgelost. Afhankelijk van de ruimtelijke positierelatie tussen de pads en gaten, kan dit worden onderverdeeld in de volgende typen:

• Ingebed: Het gat ligt volledig binnen de padgrens, en er is een duidelijke afstand tussen de rand van het gat en de rand van het pad, wat een volledig omsloten toestand toont;
  
• Gedeeltelijk overlappend: De gatstructuur valt gedeeltelijk in het padgebied en ligt gedeeltelijk buiten de padgrens, waardoor een kruisende dekking tussen het gat en de padrand ontstaat;
  
• Eccentrisch: Het gat is als geheel binnen het padgebied geplaatst, maar er is een offset tussen het geometrische middelpunt van het gat en het middelpunt van het pad, wat een asymmetrische verdeling toont.
  

De gatstructuurindeling van HDI PCB moet voldoen aan de eisen van hoge dichtheid interconnectie en signaalintegriteit. Tijdens de productie is het noodzakelijk om de nauwkeurigheid van de inter-lagen uitlijning precies te controleren (binnen ±15μm) om een lage aspectverhouding van ≤1:3 te realiseren en zo een stabiele signaaloverdracht te garanderen; de kernlaag gebruikt een dikkere substraat, en het ontwerp van ingesloten gaten kan de elektrische verbinding van de middenlaag verbeteren, waardoor beter wordt voldaan aan de toepassingseisen van elektronische apparaten met hoge dichtheid en hoge prestaties.

Meerlagenstructuur en laminatiemachineproceskenmerken

HDI PCB vertoont unieke kenmerken in stapeling en laminatiemachineproces:

Hoewel het de laag-voor-laag-opbouwlogica gebruikt zoals bij traditionele PCB's, zijn meerdere stapelingen en laminatieprocessen vereist om complexe interconnectieontwerpen van multilaagse blinde en ingebedde via's te realiseren. De structuur is gebaseerd op een dikke kernlaag, waarbij dunne dielectrische lagen symmetrisch aan beide zijden zijn aangebracht om een infrastructuur te vormen die geschikt is voor hoogdichtheid-bekabeling.

Het specifieke productieproces is als volgt: definieer eerst het geleidende gebied met behulp van een negatief fotolitografisch folie, en gebruik ijzerchloride om de onnodige delen weg te etsen; daarna gebruikt men een chemische oplossing om de fotolitografische folie te verwijderen en het te bewerken substraat bloot te leggen; het boren gebeurt op basis van de dichtheidsvereisten met behulp van mechanische, laser- of chemische methoden; vervolgens wordt de verbinding van de binnenste circuitlagen voltooid via het metallisatieproces; uiteindelijk worden stapelen en elektrolytisch bedekken herhaald totdat de buitenste structuur is gevormd, teneinde zo aan de eisen voor nauwkeurige verbindingen in hoge-dichtheids situaties te voldoen.

HDI PCB Specificatie bij LHD TECH

Unieke voordelen van HDI-PCB

HDI-PCB (high-density interconnect printplaat) heeft zich bewezen als een belangrijke technologie in de trend van miniaturisatie en hoge prestaties van elektronische apparatuur, dankzij zijn unieke ontwerp- en productieprocessen. Deze voordelen komen met name tot uiting in de volgende aspecten:

1. Uitstekende verbindingsdichtheid, ruimtebesparing

Via precisietechnologie kan HDI op een beperkte oppervlakte vele duizenden verbindingen realiseren. In vergelijking met traditionele PCB's kan het volume met 30%-50% worden verkleind bij dezelfde functionaliteit, terwijl het gewicht van de apparatuur wordt verlaagd. Dit biedt ruimte en lichtgewicht voor de apparatuur.

2. Verlaag de totale systeemkosten

Hoewel de productiekosten van HDI-PCB relatief hoog zijn, kan het aantal componenten worden verminderd, de ruimte efficiënter worden benut en het assemblageproces worden vereenvoudigd. Hierdoor kunnen de ontwerp- en productiekosten van het gehele systeem aanzienlijk worden verlaagd, wat op de lange termijn leidt tot betere kostenprestaties.

3. Verbeter de ontwerpvrijheid

Het multi-laagproces ondersteunt 6-12 lagen of zelfs meer lagen. Gecombineerd met structuren zoals gestapeld gaten en overlappende gaten, kunnen complexe circuit topologieën flexibel worden gepland.

4. Verbeter de signaalprestaties en verminder interferentie

Korte en rechte signaalpaden verlagen de paracitische inductie en capaciteit, beheersen effectief het ruisniveau en verminderen de signaaltransmissievertraging en -verliezen; de multi-laagstructuur kan de voeding, aarde en signaallagen van elkaar scheiden om elektromagnetische interferentie (EMI) te verminderen.

5. Versnel de productintroduc tiecyclus

Aangepast aan het snelle ontwikkel- en testproces van compacte apparatuur, kan de hoge integratiegraad en ontwerpvrijheid de cyclus van prototype naar massaproductie verkorten, waardoor producten sneller op marktvraag kunnen reageren.

Toepassingsgebieden van HDI PCB's

Hoewel aluminium-gebaseerde PCB's veel voordelen bieden, hebben ze nog steeds enkele nadelen:

1. Consumentenelektronica:

Draagbare apparaten zoals smartphones, tablets, smartwatches en producten zoals augmented reality (AR) en virtual reality (VR) moeten hoge-resolutie schermen, sensoren, processoren en andere componenten integreren in een klein oppervlak. De high-density interconnection (HDI)-mogelijkheden kunnen voldoen aan hun compacte ontwerp en hoge prestatievereisten;

2. Auto-elektronica:

Autonome systeem, in-vehicle infotainment systemen, enz. moeten hoogwaardige verdraadming realiseren van high-speed processoren en RAM's in de beperkte ruimte van het voertuig, moeten voldoen aan de eisen van lage crosstalk, hoge compatibiliteit en signaalintegriteit en zich aanpassen aan scenario's met interactie van meerdere sensoren en high-speed computing;

3. Communicatieapparatuur:

5G-basistations, routers, satellietcommunicatieterminals, enz. vertrouwen op HDI om de transmissie van high-frequency signalen te optimaliseren, vertragingen en interferentie te verminderen en high-bandbreedte data-interactie te ondersteunen;

4. Medische elektronica:

Draagbare monitoren, echografieapparatuur, minimaal invasieve chirurgische robots, capsule-endoscopen, enzovoort vereisen een miniaturisatieontwerp en nauwkeurige signaalcontrole. HDI kan het volume en de prestaties in balans brengen en tegelijkertijd voldoen aan hoge veiligheidsnormen en precisie-eisen;

5. Lucht- en ruimtevaart en defensie:

Militaire en lucht- en ruimtevaartapparatuur zoals drones, satellietsystemen en radarsystemen integreert hoogvermogende en gevoelige componenten en stelt zeer hoge eisen aan de nauwkeurigheid van gegevens, de betrouwbaarheid van communicatie en lichtgewicht. De lichtgewicht structuur en betrouwbare interconnectie-technologie van HDI kunnen voldoen aan de prestatie-eisen in extreme omstandigheden;

6. Industriële controle:

De besturingssystemen van precisie-CNC-machines en industriële robots vereisen hoogdichtheid bedrading om multi-as koppelingssignaaloverdracht te ondersteunen. HDI kan de reactiesnelheid en bedrijfsstabiliteit van de apparatuur verbeteren.

Uitdagingen bij het ontwerp van HDI-printplaten

Hoewel het ontwerp van HDI-printplaten kan voldoen aan de eisen van hoge dichtheid en hoge prestaties, kent het ook meerdere technische uitdagingen, die zich voornamelijk uiten in de volgende aspecten:

• De componenten zijn klein van formaat en dicht op elkaar geplaatst, wat de precisie bij het verbinden en monteren bemoeilijkt;
  
• Het beschikbare oppervlak van de printplaat is zeer beperkt, wat extreme eisen stelt aan het ruimtegebruik;
• Beide zijden van de plaat moeten een groot aantal componenten bevatten, waardoor de routingleidingen verder worden ingeperst;
  
• De lengte van de draden kan gemakkelijk leiden tot vertragingen in signaaloverdracht, wat de prestaties beïnvloedt in hoogfrequente toepassingen;
  
• Het routingsplan is complex en het aantal netwerken dat moet worden verwerkt is zeer groot, wat een balans vereist tussen hoge dichtheid en signaalintegriteit.
  

Belangrijke aandachtspunten voor het ontwerp en de fabricage van HDI-printplaten

1. De aanpasbaarheid van ontwerp en productie, wat strikt moet voldoen aan de richtlijnen voor ontwerp voor fabricage (DFM), om ervoor te zorgen dat het ontwerp aansluit bij de productiecapaciteit;
2. De planning van het aantal lagen, wat meestal verwijst naar de aanbevolen standaarden van BGA-componenten, of is gebaseerd op de geïntegreerde beoordeling van richting en lengte van het netwerk, en legt daarmee de basis voor het verdere ontwerp;
3. Het ontwerp van de gatstructuur, waarbij de verdeling van gaten direct van invloed is op de redelijke instelling van de dikte en het aantal lagen van de printplaat, en dit is de sleutel om de lijnen van elke laag met elkaar te verbinden;
4. De montagebetrouwbaarheid en de omgevingsbestendigheid, hierbij moet worden gegarandeerd dat de printplaat tijdens gebruik niet breekt, en moeten duurzaamheid en stabiliteit worden meegenomen;
5. De technische sterkte van de fabrikant, wiens procesniveau direct verband houdt met de fabricagebaarheid van de gehele printplaat, de kwaliteit van de bedrading en het uiteindelijke functioneren.

Voor hoogdichtheid-interconnectieprintplaten (HDI PCB's) moeten de productie-, fabricage- en ontwerpfases strikt conform een reeks standaarden van IPC worden uitgevoerd, waaronder IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 en IPC-6016.

Fabriceringsbeperkingen van HDI PCB's

Er zijn veel verschillen tussen de fabricage van HDI PCB's en standaard PCB's; de beperkingen komen voornamelijk tot uiting in de compatibiliteit van materialen en processen:

1. De basismateriaal moet voldoen aan de eisen van zowel elektrische als mechanische eigenschappen, en het diëlektrische materiaal moet compatibel zijn met hoge TG-waarden, thermische schok en metalen lassen, en moet ook compatibel zijn met verschillende gatsoorten zoals microvia's, ingesloten via's en blindvia's;
2. De hechting en prestatie stabiliteit van koperfolie in gebieden zoals microvia's en ingebedde via's moet betrouwbaar zijn;

Bovendien moet het materiaal een goede thermische stabiliteit hebben om de belasting tijdens het solderen of thermische cycli te kunnen weerstaan.

De relevante normen zijn IPC-4101B en IPC-4104A, met betrekking tot materialen zoals fotosensitieve vloeibare diëlektrische laag, droogfilm diëlektrische laag, poly-imide film, thermohardende film, harsomhulde koperfolie en standaard FR-4.

Linghangda: Een 22 jaar stabiele, professionele fabriek voor foreign trade

In de bloeiende wereldwijde HDI-printplaten industrie is China een belangrijk productiecentrum geworden, waar veel hoogwaardige fabrikanten zijn opgestaan, waarvan Linghangda een leider is. Met haar diepe ervaring en innovatieve kracht, heeft Linghangda aanzienlijke voordelen laten zien op veel vlakken:

• Strikte kwaliteitscontrole:

  Volgens de ISO9001-, ISO13485- en TS16949-systemen voldoen producten aan de IPC-A-600 Class 2-standaard, en voor speciale industrieën kunnen we de Class 3/3A-standaarden bieden om stabiel functioneren in complexe scenario's te garanderen.
  

• Pioniers van technologie en apparatuur:

  Introductie van geavanceerde apparatuur, beheersing van hoogwaardige processen en plugtechnologieën zoals gestapelde blinde via's en VIPPO, kunnen we opdrachten voor hoogwaardige HDI's uitvoeren en een kwalitatief hoogwaardige transformatie van ontwerp naar fysieke producten realiseren.
  

• Flexibele opdrachten:

  Geen minimale afname, ondersteuning van 1 exemplaar bestelling, aanpassing aan de proefproductiebehoeften van start-ups en de proefproductiebehoeften van grote ondernemingen, en ondersteuning van langdurige samenwerking.
  

• Eén-stop volledige processervice:

  Vanaf het inkopen van materialen, ontwerp, productie, assemblage, verpakking tot verzending, tijd en moeite besparen, tijd en kosten besparen voor klanten.
  

• Perfecte servicesysteem:

  Een uitgebreid verkoopsteam met professionele ingenieurs levert fullcycle-diensten, permanente nazorg, kwaliteitsproblemen kunnen opnieuw worden bewerkt of gecompenseerd, en de belangen van klanten staan op de eerste plaats.
  

• Sterke supplychain-resources:

  Koop efficiënt kwaliteitscomponenten, verkort de wachttijd, verlaag de kosten door schaalevoordelen en verbeter de kostenefficiëntie van oplossingen.
  

• Snelle levertijd:

  Optimaliseer productieprocessen en resourceschema's, bevorder projecten efficiënt en help klanten snel producten op de markt te brengen en kansen te grijpen.