Hdi pcb

Kaj je HDI PCB?

HDI PCB je okrajšava za High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Kot že samo ime pove, gre za napredno tiskano vezje, ki je bilo zasnovano za izpolnjevanje zahtev glede miniaturizacije in visokih zmogljivosti elektronskih izdelkov. Visokogostotno PCB ima značilne fine linije in majhne razmike med luknjami. V primerjavi s tradicionalnim PCB-jem visokogostotno PCB optimizira gostoto usklajevanja zmanjšanjem števila linij, opusti tradicionalni postopek vrtanja vodov (Through Hole Via), uporablja pa lasersko vrtanje, kot so mikroluknje (Micro Via), slepe vodnike (Blind Via), vdelane vodnike (Buried Via) in laminacijsko tehnologijo, s čimer se doseže integracija vezij, ki daleč presega tradicionalna PCB vezja. To omogoča namestitev večjega števila komponent na enoto površine, realizacijo bolj kompleksnih funkcij vezij na omejenem prostoru ter omogoča elektronskim izdelkom, da v manjšem prostoru ponujajo močnejše zmogljivosti. S tem natančno ustrezajo zahtevam dobe, kjer se elektronski izdelki razvijajo v smeri lažje teže, večje inteligence in višjih frekvenc, in postajajo ključni nosilec za preboje v novih področjih, kot so 5G, internet stvari in umetna inteligenca.

Ključne značilnosti HDI PCB-ja

Z edinstvenim načrtovanjem in postopkom izdelave se plošča za visokoz gostotni vmesnik (HDI PCB) prilagaja potrebam po visoki gostoti in zmogljivosti. Med osnovne značilnosti sodijo naslednje:

1. Večje število slojev:

HDI tiskana vezja običajno vključujejo večje število slojev, najpogosteje več kot 4 sloje. To je posledica dejstva, da je pri manjšem številu slojev težko izogniti se zamaškom in motnjam signalov, zato je potrebno povečati število slojev ter razporediti vodenja in povezave na več slojev za racionalno načrtovanje. Večina izdelkov bo glede na kompleksnost funkcij izbrala načrtovanje s 6 do 12 sloji, da bi dosegli ravnovesje med gostoto vodenj, kompleksnostjo funkcij in zmogljivostjo vezja v omejenem prostoru.

2. Tanjša vodenja in razmik med vodenji:

Da bi ustrezali potrebam po manjši velikosti elektronskih naprav in dosegli višjo gostoto integracije vezij v omejenem prostoru, morajo plošče s visokim gostotnim vpletanjem (HDI) učinkovito porazdeljevati linije. HDI plošče lahko dosegajo širino in razmik linij 3–5 milov ali celo manj, medtem ko je razmik linij na tradicionalnih ploščah običajno več sto mikronov. Zato lahko že najmanjše odstopanje v procesu proizvodnje HDI tiskanih plošč povzroči deformacijo linij, kratek stik ali prekinjeno vezje, kar je izjemno težko obdelati.

3. Uporaba mikrovrat, slepih vrat in vgrajenih vrat:

Luščna konstrukcija v HDI ploščah je prav tako zelo drobna. Vrste lukenj vključujejo: Microvia, ki praviloma ima premer manjši od 6 mil, da natančno poveže fine linije in prihrani prostor. Za doseganje povezav med več plastmi je pogosto potrebno nanos plast po plast, pri čemer je treba luknje običajno napolniti s bakerom ali jih elektrolitično prevleči; Slepa luknja (Blind Via), ki se razteza od površinske plasti do določene notranje plasti in je vidna samo na eni strani. Ustvarjena je s postopkom segmentnega vrtanja, ki učinkovito skrajša signalno pot in zmanjša medplastno motnje; Zakrita luknja (Buried Via), ki je popolnoma vdelana v notranjo plast in ne predira skozi površinsko plast. Za njen izdelek je potreben večstopenjski proces laminacije, s čimer se sprosti prostor za površinsko žičenje in izboljša celovitost notranjih napajalnih ozemljitvenih ravnin; Zmikana luknja (Staggered Via), sestavljena iz več zmikanih mikroluknjev, ki tvorijo stopniščno povezno strukturo, primerno za primere, kjer so potrebne prečne povezave med plastmi, vendar je prostor omejen; Nadstavljena luknja (Stacked Via), kjer je več slojev mikroluknjev navpično nanizanih v stolpčasto strukturo za doseganje neposredne večplastne povezave, vendar mora biti natančnost vrtanja strogo nadzorovana, da zagotovimo električno zanesljivost. Uporaba ustrezne kombinacije teh vrst lukenj omogoča izpolnjevanje zahtevkov pri načrtovanju visoko gostih in visoko zmogljivih tiskanih vezij (PCB).

Da bi naredili ožičenje gostejše, bo HDI uporabil tudi VIP tehnologijo, to je neposredno vrtanje mikro lukenj v ploščicah in povezovanje teh z tankimi črtami, s čimer se razširi kanal za ožičenje in reši težava zastoja linij v visokogostnih primerih. Glede na prostorski odnos med ploščicami in luknjami se lahko te podvoji v naslednje tipe:

• Vdelano: Telo luknje je popolnoma znotraj meja ploščice, med robovima luknje in ploščice pa obstaja jasna razdalja, kar prikazuje popolnoma ovito stanje;
  
• Delno prekrivajoče se: Struktura luknje delno zasede območje ploščice, delno pa preseže mejo ploščice, kar ustvari prekrivanje med robovima luknje in ploščice;
  
• Ekscentrično: Luknja se nahaja znotraj območja ploščice kot celota, vendar obstaja zamik med geometrijskim središčem luknje in središčem ploščice, kar prikazuje asimetrično porazdelitev.
  

Razporeditev lukenj v HDI PCB mora ustrezati zahtevam visokogostotne povezave in integritete signalov. Med izdelavo je treba natančno nadzorovati točnost poravnave med sloji (znotraj ±15 μm), da se doseže nizko razmerje strani ≤1:3, kar zagotavlja stabilno prenos signalov; osnovni sloj uporablja debelejšo podlago, zaslonjeni vrtini pa lahko izboljšata električno povezljivost srednjega sloja, da tako še bolje ustrezata zahtevam visokogostotnih in visokozmogljivih elektronskih naprav.

Večslojna struktura in značilnosti laminacijskega procesa

HDI PCB kaže edinstvene značilnosti v procesu laminiranja in nakladanja:

Čeprav uporablja zaporedno konstrukcijsko logiko, kot jo uporabljajo tudi tradicionalne tiskane vezave (PCB), je za doseganje zapletenih povezavnih konstrukcij z večplastnimi slepimi in vgrajenimi prebodnimi luknjami potrebnih več ciklov laminiranja in prekladanja. Njegova struktura temelji na debeli osnovni plasti, na kateri sta simetrično nanizani tanki dielektrični plasti, ki skupaj tvorita infrastrukturo, primerno za visokoz gostotno vodno razvodnico.

Specifičen proizvodni postopek je naslednji: najprej z negativnim fotorezistnim filmom določimo prevodno območje in z železovim kloridom izbrišemo nepotrebne dele; nato uporabimo kemijsko raztopino za odstranitev fotorezistnega filma, da izpostavimo podlago, ki jo je treba obdelati; vrtalni postopek izbere mehanske, laserske ali kemijske metode glede na zahteve po gostoti; nato se notranje povezave vezja zaključijo s postopkom metalizacije; na koncu se operaciji zlaganja in galvanskih prevlek ponavljata, dokler ne nastane zunanja struktura, da bi tako dosegli zahteve po natančni medsebojni povezavi v visokogostotnih primerih.

HDI PCB Specifikacija pri LHD TECH

Posebne prednosti HDI PCB-ja

HDI PCB (tiskano vezje z visokokoncentriranimi povezavami) je zaradi svoje edinstvene zasnove in procesa v trendu miniaturizacije in visokih zmogljivosti elektronske opreme dosegel pomembne prednosti, kar se odraža v naslednjih vidikih:

1. Ultra visoka gostota ožičenja, prihranek prostora

S pomočjo natančne tehnologije lahko HDI v omejenem prostoru uresniči masovne povezave linij. V primerjavi s tradicionalnim PCB-jem lahko pri enaki funkcionalnosti zmanjša prostornino za 30 % -50 %, hkrati pa zmanjša težo naprave in s tem prispeva k prihranku prostora in lažji konstrukciji naprave.

2. Zmanjšanje skupnih stroškov sistema

Čeprav so stroški proizvodnje HDI plošč sorazmerno visoki, se lahko s zmanjšanjem števila komponent, optimizacijo izkoriščenosti prostora in poenostavitvijo sestavnega procesa znatno zmanjšajo stroški načrtovanja in proizvodnje celotnega sistema, dolgoročno pa je učinkovitejša cena zmogljivosti.

3. Izboljšajte prilagodljivost oblikovanja

Večplastni proces podpira 6–12 plasti ali celo več plasti. V kombinaciji s strukturami, kot so stopnjevani in zloženi odprti prostori, je mogoče prosto načrtovati kompleksne topologije vezij.

4. Optimizirajte signali in zmanjšajte motnje

Krajše in neposrednejše poti signalov zmanjšujejo parazitsko induktivnost in kapacitivnost, učinkovito nadzorujejo hrup, zmanjšujejo zamik in izgubo pri prenosu signalov; večplastna struktura pa lahko loči napajalne, ozemljitvene in signali plasti, da zmanjšajo elektromagnetne motnje (EMI).

5. Pospešite cikel začetnega izdajanja izdelka

Prilagaja se hitremu razvojnemu in preskusnemu postopku kompaktnih naprav, njegova visoka stopnja integracije in prilagodljivost oblikovanja pa lahko skrajšata cikel od prototipa do serijne proizvodnje, kar pomaga izdelkom hitro odzvati na tržne zahteve.

Področja uporabe HDI PCB-jev

Čeprav imajo PCB-ji na aluminijasti osnovi številne prednosti, imajo še vedno nekatere slabosti:

1. Potrošništvo:

Prenosne naprave, kot so pametni telefoni, tablice, pametne ure in izdelki, kot so povečana resničnost (AR) in virtualna resničnost (VR), morajo v majhnem prostoru povezati visokoločljive zaslone, senzorje, procesorje in druge komponente. HDI-jeva zmogljivost visokih gostot povezav lahko ustrezno kompaktno zasnovo in zahteve po visokih zmogljivostih;

2. Avtomobilska elektronika:

Sistemi za avtopilot, sistemi za zabavo in informacije v vozilu itd. morajo doseči hitro povezovanje visokohitrostnih procesorjev in RAM-ov v omejenem prostoru vozila, izpolnjevati zahteve glede nizkega medsebojnega vplivanja, visoke združljivosti in integritete signalov ter se prilagoditi interakcijam podatkov več senzorjev in visokohitrostnim računskim primerom;

3. Telekomunikacijska oprema:

5G bazne postaje, usmerjevalniki, satelitske komunikacijske terminalne naprave itd. se za optimizacijo prenosa visokofrekvenčnih signalov, zmanjšanje zamud in motenj ter podporo interakcijam podatkov s visokim pasovnim širinam zanašajo na HDI;

4. Medicinska elektronika:

Prenosni monitorji, ultrazvočna oprema, minimalno invazivni kirurški roboti, kapsulni endoskopi ipd. zahtevajo miniaturiziran dizajn in natančno krmiljenje signalov. HDI lahko uravnoteži prostornino in zmogljivost ter hkrati izpolni visoke standarde varnosti in zahteve glede natančnosti delovanja;

5. Aeronavtika in obrambna tehnika:

Vojaška in aeronavtična oprema, kot so brezpilotniki, satelitske koristne obremenitve in radarski sistemi, vključujejo visokonapetostne in visokozmislne komponente ter ima izjemno visoke zahteve glede natančnosti podatkov, zanesljivosti komunikacije in lahkotnosti. Lahka struktura HDI-ja in zanesljiva tehnologija povezovanja lahko izpolnita zahteve glede zmogljivosti v ekstremnih okoljih;

6. Industrijsko krmiljenje:

Krmilni sistemi natančnih CNC orodnih strojev in industrijskih robotov zahtevajo visokoz gostoto ožičenja, da podprejo prenos signalov pri večosnem povezanem delovanju. HDI lahko izboljša hitrost odziva in delovno stabilnost opreme.

Težave pri načrtovanju HDI vezij

Čeprav lahko oblikovanje HDI tiskanih vezij ustrezajo zahtevam po visoki gostoti in visokih zmogljivostih, se sooča z več tehničnimi izzivi, ki se predvsem kažejo v naslednjih vidikih:

• Komponente so majhnih razmer in gostopisne, kar povečuje težavnost natančnosti v žični zanki in sestavi;
  
• Na voljo je zelo omejen prostor na tiskanem vezju, kar postavlja ekstremne zahteve glede izkoriščenosti prostora;
• Na obeh straneh plošče mora biti nameščenih več komponent, kar dodatno zoži kanale za vodenje žic;
  
• Dolžina žice lahko povzroči zamude pri prenosu signalov in vpliva na zmogljivost v visokofrekvenčnih primerih;
  
• Načrtovanje usmerjanja je kompleksno, število omrežij za obdelavo pa je ogromno, kar zahteva ravnovesje med visoko gostoto in integriteto signalov.
  

Ključne točke za načrtovanje in izdelavo HDI PCB

1. Prilagodljivost zasnove in proizvodnje, ki mora strogo slediti smernicam za proizvodljivost (DFM), da se zagotovi skladnost zasnove s proizvodnimi zmogljivostmi;
2. Načrtovanje števila slojev, ki se običajno nanaša na priporočena standarda naprav BGA ali temelji na celovitem presojevanju smeri in dolžine prečnega omrežja ter s tem pripravi temelj za nadaljnjo zasnovo;
3. Zasnova strukture lukenj, porazdelitev lukenj pa neposredno vpliva na ustrezno določitev debeline in števila slojev plošče ter predstavlja ključ za povezovanje linij posameznih slojev;
4. Zanesljivost sestave in prilagodljivost okolju, potrebno je zagotoviti, da se plošča med uporabo ne bo zlomila ter upoštevati vzdržljivost in stabilnost;
5. Tehnična moč proizvajalca, katerega nivo procesa je neposredno povezan z možnostjo izdelave celotne plošče, kakovostjo ožičenja in končnim delovnim učinkom.

Za visokozgostotevne povezane tiskane vezja (HDI PCB) morajo biti njihova proizvodnja, izdelava in načrtovanje strogo izvedena v skladu s serijo standardov, ki jih je določila IPC, vključno s standardi IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 in IPC-6016.

Omejitve pri izdelavi HDI PCB

Med izdelavo HDI PCB-ja in standardnim PCB-jem obstaja veliko razlik, njegove omejitve pa se predvsem kažejo v združljivosti materialov in procesov:

1. Osnovni material mora ustrezati zahtevam električnih in mehanskih lastnosti, dielektrični material pa mora biti združljiv z visokimi TG vrednostmi, toplotnim šokom in kovinskim varjenjem ter mora biti združljiv z različnimi vrstami lukenj, kot so mikro luknje, zakrite luknje in slepe luknje;
2. Pritrditev in stabilnost delovanja bakrenih folij v območjih mikrokanalov in vdelanih kanalov mora biti zanesljiva;

Poleg tega mora material imeti dobro termalno stabilnost, da prenese udarce med varjenjem ali termičnim cikliranjem.

Relevantni standardi sta IPC-4101B in IPC-4104A, ki zajemata materiale, kot so fotocutniška tekoča dielektrična plast, suha dielektrična folija, poliimidna folija, termoreaktivna folija, bakrena folija s prepojeno smolo in standardni FR-4.

Linghangda: 22-letna stabilna strokovna tovarna za zunanjo trgovino

V cveteci globalni industriji HDI tiskanih vezij se je Kitajska uveljavila kot ključno proizvodno centrum, pri čemer se je pojavilo veliko visokokakovostnih proizvajalcev, med katerimi je Linghangda ena izmed vodilnih. S svojimi globokimi znanji in inovativnostjo je Linghangda pokazala pomembne prednosti na mnogih področjih:

• Strog nadzor kakovosti:

  Izdelki ustrezajo standardu IPC-A-600 Class 2, v skladu z ISO9001, ISO13485 in TS16949 sistemi, za posebne industrije pa lahko zagotovimo standarde Class 3/3A, da zagotovimo stabilno delovanje v kompleksnih okoljih.
  

• Napredna tehnologija in oprema:

  Uvod napredne opreme, obvladavanje visoko natančnih procesov in tehnologij kot so zaključeni in slepi vmesni prehodi (stacked blind vias) in VIPPO, omogoča prevzem naročil za HDI s kompleksnimi zahtevami in doseganje visokokakovostne transformacije od načrtovanja do dejanske izdelave.
  

• Fleksibilne naročila:

  Ni minimalne količine naročila, podpora za naročilo 1 kus, prilagoditev potrebam R&R dokazovanja pri začetnih podjetjih in preizkusne izdelave pri večjih podjetjih, ter podpora dolgoročnemu sodelovanju.
  

• Storitveni paket v eni roki – celoten proces:

  Od pridobivanja materialov, načrtovanja, proizvodnje, sestavljanja, pakiranja do pošiljanja, prihranitev časa in truda, ter zmanjšanje stroškov za stranke.
  

• Popoten servisni sistem:

  Kompleten prodajni tim s strokovnim inženiringom zagotavlja storitve v celotnem ciklusu, trajno servisno podporo, kakovostne težave se lahko predelajo ali povrnejo, interes kupcev pa je zagotovljen v prvem redu.
  

• Močni viri v verigi oskrbe:

  Učinkovito nakupovanje visokokakovostnih komponent, skrajša čakalni čas, se zanaša na prednosti v obsegu za zmanjšanje stroškov in izboljšanje razmerja med stroški in učinkovitostjo rešitev.
  

• Hitra sposobnost dostave:

  Optimizacija proizvodnih procesov in razporejanja virov, učinkovito spodbujanje projektov ter pomoč strankam pri hitrem uvajanju produktov na trg in izkoriščanju priložnosti.