Hdi pcb

O que é HDI PCB?

HDI PCB é a abreviação de High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Como o nome sugere, trata-se de uma placa de circuito avançada projetada para atender às exigências de miniaturização e alto desempenho dos produtos eletrônicos. A PCB de alta densidade é caracterizada por linhas finas e passo reduzido entre furos. Comparada à PCB tradicional, a PCB de alta densidade otimiza a densidade de fiação reduzindo as linhas, abandona o processo de furos tradicionais (Through Hole Via), adota perfuração a laser, como vias microscópicas (Micro Via), vias cegas (Blind Via) e vias embutidas (Buried Via), bem como tecnologia de laminação, alcançando uma integração de circuitos muito superior à das placas PCB tradicionais. Isso permite acomodar mais componentes por área unitária, realizar funções de circuito mais complexas em um espaço limitado e possibilitar que os produtos eletrônicos ofereçam desempenho mais potente em volumes menores, adaptando-se precisamente à era em que os produtos eletrônicos tendem à leveza, inteligência e desenvolvimento em altas frequências, tornando-se assim um suporte fundamental para avanços em áreas emergentes, como 5G, Internet das Coisas e inteligência artificial.

Características Principais do PCB HDI

Com seu design e processo únicos, o PCB de interconexão de alta densidade apresenta uma série de características essenciais que atendem às necessidades de alta densidade e alto desempenho, incluindo principalmente:

1. Maior número de camadas:

As placas de circuito HDI geralmente possuem um maior número de camadas, normalmente mais de 4 camadas. Isso ocorre porque é difícil evitar congestionamento de linhas e interferência de sinais com apenas algumas camadas, sendo necessário aumentar o número de camadas e distribuir o roteamento e as conexões em várias camadas para um planejamento adequado. A maioria dos produtos escolherá um design de 6 a 12 camadas com base na complexidade da função, a fim de equilibrar a densidade de fiação, a complexidade funcional e o desempenho do circuito em um espaço limitado.

2. Largura e espaçamento finos das linhas:

Para atender às necessidades de miniaturização de dispositivos eletrônicos e alcançar uma integração de circuitos com maior densidade em um espaço limitado, a placa de circuito HDI deve distribuir as trilhas de forma eficiente. A placa de circuito HDI pode alcançar uma largura e espaçamento de trilhas de 3-5 mil ou até menores, enquanto o espaçamento de trilhas nas placas de circuito tradicionais geralmente é de várias centenas de microns. Portanto, durante a fabricação da placa de circuito impresso HDI, qualquer pequeno desvio no processo pode causar deformação das trilhas, curto-circuito ou circuito aberto, sendo extremamente difícil de processar.

3. Utilizar microvias, vías cegas e vías enterradas:

O design dos furos nas placas HDI também é muito fino. Os tipos de furos incluem: Microvia, que normalmente possui diâmetro de furo inferior a 6 mil, de forma a conectar com precisão linhas finas e economizar espaço. Para alcançar conexões entre múltiplas camadas, frequentemente é necessário empilhá-las camada por camada, e os furos geralmente precisam ser preenchidos com cobre ou eletrodepositados; Blind Via, que se estende da camada superficial até uma camada interna específica e é visível apenas em um lado. É obtida por meio de um processo de perfuração segmentado, o que reduz efetivamente o trajeto do sinal e diminui a interferência entre camadas; Buried Via, que está completamente embutida na camada interna e não atravessa a camada superficial. Precisa ser fabricada por meio de um processo de laminação em múltiplas etapas, podendo liberar espaço para fiação na superfície e aumentar a integridade do plano interno de alimentação/terra; Staggered Via, composta por múltiplas microvias dispostas de forma escalonada, formando uma estrutura de interconexão em escada, adequada para cenários em que são necessárias conexões entre camadas cruzadas, mas o espaço é limitado; Stacked Via, na qual múltiplas camadas de microvias são empilhadas verticalmente formando uma estrutura colunar, para alcançar interconexão direta em múltiplas camadas, porém a precisão da perfuração precisa ser rigorosamente controlada para garantir a confiabilidade elétrica. A combinação e aplicação adequadas desses tipos de furos podem atender aos requisitos de projeto de PCBs de alta densidade e alto desempenho.

Para tornar o fio mais denso, a HDI também utilizará a tecnologia VIP, ou seja, perfurar diretamente microfuros nos pads e conectá-los com linhas finas, ampliando assim o canal de fiação e resolvendo o problema de congestionamento de linhas em cenários de alta densidade. De acordo com a relação posicional entre os pads e os furos, pode ser subdividida nas seguintes categorias:

• Embutedo: O corpo do furo está completamente dentro dos limites do pad, existindo um espaçamento claro entre a borda do furo e a borda do pad, apresentando um estado totalmente envolvido;
  
• Parcialmente sobreposto: A estrutura do furo cai parcialmente na área do pad e parcialmente ultrapassa o limite do pad, formando uma cobertura cruzada entre o furo e a borda do pad;
  
• Excêntrico: O furo está localizado dentro da área total do pad, mas há um deslocamento entre o centro geométrico do furo e o centro do pad, apresentando uma distribuição assimétrica.
  

A disposição estrutural dos furos do PCB HDI precisa atender aos requisitos de interconexão de alta densidade e integridade dos sinais. Durante a fabricação, é necessário controlar com precisão a exatidão do alinhamento entre camadas (dentro de ±15μm) para alcançar uma baixa relação de aspecto de ≤1:3, garantindo assim uma transmissão estável dos sinais; a camada central utiliza um substrato mais espesso, e o design dos furos enterrados pode melhorar a conectividade elétrica da camada intermediária, atendendo melhor às exigências de aplicação de dispositivos eletrônicos de alta densidade e alto desempenho.

Características da estrutura multicamada e do processo de laminação

O PCB HDI apresenta características únicas no processo de empilhamento e laminação:

Embora utilize uma lógica de construção camada por camada como a de PCBs tradicionais, são necessárias várias etapas de empilhamento e laminação para alcançar designs complexos de interconexão com furos cegos e enterrados em múltiplas camadas. Sua estrutura baseia-se em uma camada central espessa, com camadas dielétricas finas dispostas simetricamente em ambos os lados, formando uma infraestrutura adequada para fiação de alta densidade.

O processo específico de fabricação é: primeiro definir a área condutiva com uma película de fotoresina negativa e utilizar cloreto férrico para gravar as partes desnecessárias; em seguida, utilizar uma solução química para remover a película de fotoresina, expondo o substrato a ser processado; o processo de perfuração seleciona métodos mecânicos, a laser ou químicos, conforme os requisitos de densidade; depois, a interconexão dos circuitos internos é concluída por meio do processo de metalização; finalmente, as operações de empilhamento e galvanoplastia são repetidas até que a estrutura da camada externa seja formada, atendendo assim aos requisitos de interconexão de precisão em cenários de alta densidade.

Especificação de PCB HDI na LHD TECH

Vantagens Exclusivas de PCB HDI

PCB HDI (placa de circuito de interconexão de alta densidade) demonstrou significativas vantagens na tendência de miniaturização e alto desempenho dos equipamentos eletrônicos, graças ao seu design e processo exclusivos, o que se reflete principalmente nos seguintes aspectos:

1. Densidade de fiação ultralevada, economizando espaço

Por meio de tecnologia de precisão, o HDI pode realizar uma grande quantidade de conexões em uma área limitada. Em comparação com PCB tradicional, pode reduzir o volume em 30%-50% com a mesma funcionalidade, ao mesmo tempo em que reduz o peso do equipamento, proporcionando uma base de espaço e leveza para o equipamento.

2. Reduzir o custo total do sistema

Embora o custo de fabricação da placa HDI seja relativamente alto, ao reduzir o número de componentes, otimizar a utilização do espaço e simplificar o processo de montagem, é possível reduzir significativamente o custo de projeto e fabricação do sistema como um todo, apresentando melhor desempenho de custo-benefício a longo prazo.

3. Melhorar a flexibilidade do projeto

O processo multicamadas suporta 6-12 camadas ou até mais camadas. Combinado com estruturas como furos escalonados e furos empilhados, topologias de circuito complexas podem ser planejadas com flexibilidade.

4. Otimizar o desempenho do sinal e reduzir interferências

Trajetórias de sinal curtas e diretas reduzem a indutância e a capacitância parasitas, controlam eficazmente o ruído e diminuem o atraso e a perda na transmissão do sinal; a estrutura multicamadas pode separar as camadas de alimentação, de terra e de sinais, reduzindo a interferência eletromagnética (EMI).

5. Acelerar o ciclo de lançamento do produto

Adaptando-se ao rápido desenvolvimento e processo de testes de equipamentos compactos, sua alta integração e flexibilidade de projeto podem encurtar o ciclo entre o protótipo e a produção em massa, ajudando os produtos a responderem mais rapidamente à demanda do mercado.

Campos de aplicação de PCB de HDI

Embora as PCBs de base de alumínio possuam diversas vantagens, ainda apresentam algumas desvantagens:

1. Eletrônicos de consumo:

Dispositivos portáteis, como smartphones, tablets, smart watches e produtos como realidade aumentada (AR) e realidade virtual (VR), precisam integrar telas de alta resolução, sensores, processadores e outros componentes em um espaço reduzido. A capacidade de interconexão de alta densidade (HDI) pode atender aos requisitos de design compacto e alto desempenho;

2. Eletrônicos automotivos:

Sistemas de pilotagem automática, sistemas de entretenimento e informação a bordo, entre outros, precisam realizar o roteamento de alta velocidade de processadores e memórias RAM em alta velocidade no espaço limitado do veículo, atendendo aos requisitos de baixa interferência, alta compatibilidade e integridade dos sinais, além de se adaptar a cenários de interação de dados de múltiplos sensores e computação de alta velocidade;

3. Equipamentos de comunicação:

estações-base 5G, roteadores, terminais de comunicação por satélite, entre outros, dependem do HDI para otimizar a transmissão de sinais de alta frequência, reduzir atrasos e interferências e suportar interação de dados com alta largura de banda;

4. Eletrônicos médicos:

Monitores portáteis, equipamentos de ultrassom, robôs cirúrgicos minimamente invasivos, endoscópios em cápsula, etc., exigem design miniaturizado e controle preciso de sinais. A HDI pode equilibrar volume e desempenho, ao mesmo tempo em que atende aos altos padrões de segurança e requisitos de precisão operacional;

5. Aeroespacial e defesa:

Equipamentos militares e aeroespaciais, como drones, cargas úteis de satélites e sistemas de radar, integram componentes de alta potência e alta sensibilidade, e possuem requisitos extremamente elevados quanto à precisão dos dados, confiabilidade na comunicação e leveza. A estrutura leve da HDI e sua tecnologia confiável de interconexão podem atender aos requisitos de desempenho em ambientes extremos;

6. Controle industrial:

Os sistemas de controle de máquinas-ferramenta CNC de precisão e robôs industriais exigem fiação de alta densidade para suportar a transmissão de sinais de ligação múltipla. A HDI pode melhorar a velocidade de resposta e a estabilidade operacional do equipamento.

Dificuldades no projeto de placas de circuito HDI

Embora o design de placas de circuito HDI possa atender aos requisitos de alta densidade e alto desempenho, ele também enfrenta diversos desafios técnicos, que se refletem principalmente nos seguintes aspectos:

• Os componentes têm tamanho pequeno e estão densamente dispostos, o que aumenta a dificuldade de precisão no roteamento e na montagem;
  
• A área disponível na placa de circuito é extremamente limitada, exigindo demandas rigorosas quanto à utilização do espaço;
• Ambos os lados da placa precisam acomodar grande número de componentes, o que reduz ainda mais os canais de roteamento;
  
• O comprimento excessivo dos fios pode facilmente levar a atrasos na transmissão de sinais, afetando o desempenho em cenários de alta frequência;
  
• O planejamento de roteamento é complexo, e o número de redes a serem processadas é muito grande, exigindo um equilíbrio entre alta densidade e integridade dos sinais.
  

Pontos-chave para o projeto e fabricação de PCB HDI

1. A adaptabilidade de projeto e fabricação, que deve seguir rigorosamente as diretrizes de projeto para fabricação (DFM, na sigla em inglês) para garantir que o projeto seja compatível com a capacidade produtiva;
2. O planejamento do número de camadas, que geralmente se refere aos padrões recomendados para dispositivos BGA ou se baseia em uma avaliação abrangente da direção e comprimento das rotas de sinal, estabelecendo a base para projetos subsequentes;
3. O projeto da estrutura dos furos, cuja distribuição afeta diretamente o ajuste adequado da espessura e do número de camadas da placa, sendo essencial para conectar as linhas de cada camada;
4. A confiabilidade na montagem e a adaptabilidade ambiental, é necessário garantir que a placa de circuito não quebre durante o uso, levando em consideração durabilidade e estabilidade;
5. A força técnica do fabricante, cujo nível de processo está diretamente relacionado com a capacidade de fabricação de toda a placa, a qualidade da fiação e o efeito final de operação.

Para PCBs de interconexão de alta densidade, seus processos de produção, fabricação e projeto precisam ser estritamente implementados de acordo com uma série de padrões elaborados pela IPC, incluindo IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 e IPC-6016.

Limitações na fabricação de PCBs HDI

Existem muitas diferenças entre a fabricação de PCBs HDI e a de PCBs padrão, e suas limitações estão principalmente relacionadas à compatibilidade de materiais e processos:

1. O substrato deve atender aos requisitos tanto elétricos quanto mecânicos, e o material dielétrico deve ser compatível com valores elevados de TG, choque térmico e soldagem metálica, além de ser compatível com diversos tipos de furos, como microfuros, furos enterrados e furos cegos;
2. A adesão e a estabilidade de desempenho da folha de cobre em áreas como microvias e vias enterradas devem ser confiáveis;

Além disso, o material deve ter boa estabilidade térmica para suportar o impacto durante a soldagem ou ciclagem térmica.

As normas relevantes são IPC-4101B e IPC-4104A, envolvendo materiais como camada dielétrica líquida fotossensível, camada dielétrica de filme seco, filme de poliimida, filme termofixo, folha de cobre revestida de resina e FR-4 padrão.

Linghangda: Uma fábrica profissional de comércio exterior estável e experiente de 22 anos

Na indústria global em crescimento de placas de circuito HDI, a China tornou-se um centro-chave de manufatura, e muitos fabricantes de alta qualidade surgiram, dentre os quais a Linghangda é uma líder. Com sua vasta experiência e força inovadora, a Linghangda demonstrou vantagens significativas em diversos aspectos:

• Controle rigoroso de qualidade:

  Seguindo os sistemas ISO9001, ISO13485 e TS16949, os produtos estão em conformidade com o padrão IPC-A-600 Classe 2, e para indústrias especiais, podemos fornecer padrões Classe 3/3A, garantindo operação estável em cenários complexos.
  

• Tecnologia e equipamentos de ponta:

  Introduzimos equipamentos avançados, dominamos processos de alta precisão e tecnologias de interconexão, como furos cegos empilhados e VIPPO, podendo assumir pedidos HDI de alta complexidade e concretizar transformação de alta qualidade do projeto ao produto físico.
  

• Pedidos flexíveis:

  Sem quantidade mínima de pedido, apoiamos pedidos a partir de 1 peça, adaptando-se às necessidades de prototipagem de startups e às necessidades de produção experimental de grandes empresas, contribuindo para cooperação a longo prazo.
  

• Serviço completo de processo único:

  Abrangendo desde a aquisição de materiais, projeto, fabricação, montagem, embalagem até o envio, poupando tempo e esforço, economizando tempo e custos para os clientes.
  

• Sistema de serviço completo:

  Uma equipe de vendas completa com engenharia profissional oferece serviços de ciclo completo, assistência pós-venda permanente, problemas de qualidade podem ser refeitos ou compensados, e os interesses dos clientes são garantidos em primeiro lugar.
  

• Recursos robustos de cadeia de suprimentos:

  Comprar com eficiência componentes de alta qualidade, reduzir o tempo de espera, contar com vantagens de escala para reduzir custos e melhorar a relação custo-benefício das soluções.
  

• Capacidade rápida de entrega:

  Otimizar processos de produção e programação de recursos, promover projetos com eficiência, ajudar os clientes a lançar produtos rapidamente e aproveitar as oportunidades.