Hdi pcb

Vad är HDI PCB?

HDI PCB är en förkortning för High-Density Interconnect Printed Circuit Board. Som namnet antyder är detta en avancerad PCB som är utformad för att möta kraven på miniatyrisering och hög prestanda hos elektroniska produkter. Högdensitets-PCB kännetecknas av fina ledningar och liten hålplats. Jämfört med traditionella PCB-optimerar högdensitets-PCB ledningstäthet genom att minska ledningsavståndet, avskaffar den traditionella genomborrad (Through Hole Via)-processen, använder istället lasers borrningsteknik såsom mikrovia (Micro Via), döda via (Blind Via) och inbäddade via (Buried Via), samt laminerings teknik, för att uppnå en kretsintegration som ligger långt före traditionella PCB, kan bära fler komponenter per ytenhet, kan realisera mer komplexa kretsfunktioner inom ett begränsat utrymme, och möjliggör för elektroniska produkter att erbjuda starkare prestanda i en mindre volym, och därmed exakt anpassa sig till den tid då elektroniska produkter utvecklas mot lättviktsdesign, intelligens och högre frekvenser, och därmed bli en nyckelbärande lösning för att stödja genombrott inom nya områden såsom 5G, Internet of Things och artificiell intelligens.

Nyckelfunktioner hos HDI PCB

Med sin unika design och process visar högintelligent kopplade PCB en serie kärnegenskaper som anpassas till behov av hög densitet och hög prestanda, främst inklusive:

1. Större antal lager:

HDI-kretskort har vanligtvis fler lager, oftast mer än 4 lager. Detta beror på att det är svårt att undvika linjekoncentration och signalstörningar med bara några få lager, så det är nödvändigt att öka antalet lager och fördela ledningarna och kopplingarna på flera lager för en rationell planering. De flesta produkter kommer att välja en 6- till 12-lagers design beroende på funktionalitetens komplexitet för att balansera ledningsdensiteten, funktionalitetens komplexitet och kretsprestandan inom ett begränsat utrymme.

2. Fin linjebredd och linjeavstånd:

För att möta behoven av miniatyrisering av elektroniska apparater och uppnå högre täthet i kretskopplingar inom ett begränsat utrymme måste HDI-kretskort effektivt distribuera ledningar. HDI-kretskort kan uppnå 3-5 mil eller till och med smalare ledningsbredd och ledningsavstånd, medan det för traditionella kretskort vanligtvis är flera hundra mikron. Vid tillverkning av HDI-kretskort kan därför även små processavvikelser orsaka ledningsdeformation, kortslutning eller bråck, vilket är extremt svårt att bearbeta.

3. Använd mikrovia, blinda via och inbäddade via:

Hålkonstruktionen i HDI-kort är också mycket fin. Håltyperna inkluderar: Microvia, som vanligtvis har en håldiameter på mindre än 6 mil, för att exakt ansluta fina ledningar och spara plats. För att uppnå anslutningar mellan flera lager är det ofta nödvändigt att stapla dem lager för lager, och hålen behöver vanligtvis fyllas med koppar eller elektrolytiskt belagda; Blind Via, som sträcker sig från ytlagret till ett specifikt internt lager och endast är synlig på ena sidan. Den uppnås genom en segmenterad borrningsprocess, vilket effektivt förkortar signalförloppet och minskar mellanlagerstörningar; Buried Via, som är helt inbäddad i det inre lagret och inte genomborrar ytlagret. Den måste tillverkas genom en flerstegs-lamineringsprocess, vilket frigör ytrutn för kopplingar och förbättrar integriteten hos inre strömförsörjnings-/jordplan; Staggered Via, som består av flera i takt placerade mikrovias för att skapa en trappstegsliknande struktur för koppling mellan lager, lämplig för scenarier där tvärskiktade anslutningar krävs men utrymmet är begränsat; Stacked Via, där flera lager mikrovias staplas vertikalt för att skapa en pelarliknande struktur, för att uppnå direkt flerskiktsanslutning, men borrningsprecisionen måste kontrolleras noggrant för att säkerställa elektrisk tillförlitlighet. En rimlig kombination och användning av dessa håltyper kan möta kraven på konstruktion av högdensitets- och högpresterande PCB:ar.

För att göra kopplingen tätare kommer HDI även att använda VIP-teknik, det vill säga att direktborra mikrohål i kontaktfälten och ansluta dem med tunna linjer, vilket breddar kanalen för koppling och löser problemet med linjekoncentration i högdensitetsscenarier. Beroende på den rumsliga positionen mellan kontaktfälten och hålen kan det indelas i följande typer:

• Inbäddad: Hålstrukturen är helt inom kontaktfältets gränser, och det finns ett tydligt avstånd mellan hålkanten och kontaktfältets kant, vilket visar en helt innesluten struktur;
  
• Delvis överlappande: Hålstrukturen faller delvis inom kontaktfältets område och delvis utanför kontaktfältets gränser, vilket skapar en ömsesidig täckning mellan hålet och kontaktfältets kant;
  
• Excentrisk: Hålet är placerat inom kontaktfältets område som helhet, men det finns en förskjutning mellan hålets geometriska centrum och kontaktfältets centrum, vilket visar en asymmetrisk fördelning.
  

Hålstrukturlayouten för HDI PCB måste uppfylla kraven på högdensitetsinterkonnektivitet och signalförmåga. Under tillverkningen är det nödvändigt att exakt kontrollera mellanlagerjusteringsprecisionen (inom ±15 μm) för att uppnå en låg aspect ratio på ≤1:3 för att säkerställa stabil signalöverföring; kärnlagret använder en tjockare substrat, och den inkapslade hålkonstruktionen kan förbättra den elektriska kopplingen i mellanlagret för att bättre uppfylla kraven från elektronik med hög densitet och prestanda.

Flerskiktsstruktur och lamineringsteknikens egenskaper

HDI PCB visar unika egenskaper i processen för stapling och laminering:

Även om den använder lager-för-lager-konstruktionslogik som traditionella PCB, krävs flera omgångar med stapling och laminering för att uppnå komplexa interkonnekteringsdesign med flera lager blinda och inbäddade via. Dess struktur baseras på ett tjockt kärnlager, med tunna dielektriska lager som symmetriskt är placerade på båda sidor för att bilda en infrastruktur lämplig för högdensitets-wiring.

Den specifika tillverkningsprocessen är: först definiera den ledande ytan med en negativ fotolackfilm och använd järnklorid för att fräsa bort onödiga delar; sedan använda en kemisk lösning för att ta bort fotolackfilmen och exponera substratet som ska bearbetas; borrningsprocessen väljer mekaniska, laser- eller kemiska metoder beroende på täthetskrav; därefter slutförs innerlagerkretsens interkonnektion genom metalliseringsprocessen; slutligen upprepas stapling och plätering tills den yttre strukturen formas, så att precisionens interkonnektionskrav i högdensitetsmiljöer uppfylls.

HDI PCB-specifikation från LHD TECH

Unika fördelar med HDI PCB

HDI PCB (högdensitetsinterkonnekterad kretskort) har visat betydande fördelar i utvecklingstrenden mot miniatyrisering och hög prestanda hos elektroniska apparater tack vare sitt unika design- och tillverkningsprocesser, vilket främst speglas i följande aspekter:

1. Ultra hög ledartäthet, platsbesparing

Genom precisions teknik kan HDI uppnå massiva ledarförbindelser inom en begränsad yta. Jämfört med traditionella PCB kan den minska volymen med 30-50 % vid samma funktion, samtidigt som den minskar vikten på utrustningen, vilket ger utrymme och lättviktsmöjligheter för apparaten.

2. Minska den totala systemkostnaden

Även om tillverkningskostnaden för HDI-kort är relativt hög kan antalet komponenter minskas, utnyttjandegraden av utrymmet optimeras och monteringsprocessen förenklas, vilket betydande minskar den totala systemkostnaden för design och produktion, och långsiktig kostnadseffektivitet är bättre.

3. Förbättra designflexibiliteten

Processen med flera lager stöder 6-12 lager eller ännu fler lager. Kombinerat med strukturer som trappstegshål och staplade hål kan komplexa kretstopologier planeras flexibelt.

4. Optimera signalprestanda och minska störningar

Korta och raka signalvägar minskar den parasitära induktansen och kapacitansen, kontrollerar bruset effektivt, minskar signalfördröjning och förluster; strukturen med flera lager kan separera strömförsörjning, jord och signallager för att minska elektromagnetisk störning (EMI).

5. Snabba upp produktlanseringscykeln

Anpassning till den snabba utvecklingen och testprocessen av kompakta utrustningar, dess höga integrering och designflexibilitet kan förkorta tiden från prototyp till massproduktion, vilket hjälper produkter att snabbare möta marknadens efterfrågan.

Tillämpningsområden för HDI PCB

Även om PCB med aluminiumbas har många fördelar har de fortfarande vissa nackdelar:

1. Konsumentelektronik:

Bärbara enheter såsom smartphones, surfplattor, smarta klockor och produkter såsom förstärkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR) behöver integrera högupplösta skärmar, sensorer, processorer och andra komponenter i ett litet utrymme. HDI:s högdensitets-anslutningsförmåga kan möta deras kompakta design och högpresterande krav;

2. Fordonselektronik:

Framtida förarsystem, fordonets informationsoch nöjesystem etc. behöver uppnå höghastighetskopplingar för höghastighetsprocessorer och RAM i fordonets begränsade utrymme, uppfylla kraven på låg korsmodulation, hög kompatibilitet och signalintegritet samt anpassa sig till flersensordatainteraktion och höghastighetsberäkningsapplikationer;

3. Kommunikationsutrustning:

5G-baserade basstationer, routrar, satellitkommunikationsterminaler etc., förlitar sig på HDI för att optimera högfrekvent signalförändring, minska fördröjningar och störningar samt stödja datainteraktion med hög bandbredd;

4. Medicinsk elektronik:

Bärbara monitorer, ultraljudsutrustning, minimalt invasiva kirurgiska robotar, kapselendoskoper etc. kräver miniatyriserad design och exakt signalstyrning. HDI kan balansera volym och prestanda samtidigt som höga säkerhetsstandarder och krav på driftprecision uppfylls;

5. Luftfart och försvar:

Militär och luftfartutrustning såsom drönare, satellitlastar och radarsystem integrerar högeffektkomponenter och högkänsliga delar och har extremt höga krav på dataprecision, kommunikationspålitlighet och lättvikt. HDI:s lättviktsstruktur och tillförlitlig interkonnektionsteknologi kan uppfylla prestandakrav i extrema miljöer;

6. Industriell kontroll:

Kontrollsystem för precisions CNC-maskiner och industrirobotar kräver hög täthet i kabeldragning för att stödja signalöverföring i flera axlar. HDI kan förbättra utrustningens svarshastighet och driftstabilitet.

Svårigheter i HDI-kretskortsdesign

Även om designen av HDI-kretskort kan uppfylla kraven på hög densitet och hög prestanda, står det också inför flera tekniska utmaningar, vilket huvudsakligen avspeglas i följande aspekter:

• Komponenterna är små i storlek och tätt utspridda, vilket ökar svårigheten att uppnå precision i förkablande och montering;
  
• Det tillgängliga kretskortsområdet är extremt begränsat, vilket ställer extrema krav på utnyttjandet av utrymmet
• Båda sidorna av kortet måste kunna rymma ett stort antal komponenter, vilket ytterligare minskar ruttkanalerna;
  
• Den långa ledningslängden kan lätt leda till signalfördröjningar, vilket påverkar prestandan i högfrekvensscenarier;
  
• Ruttplaneringen är komplex, och antalet nät som ska hanteras är stort, vilket kräver en balans mellan hög densitet och signalförmåga.
  

Nyckelpunkter för design och tillverkning av HDI-PCB

1. Anpassningsbarheten i design och tillverkning, som måste strikt följa riktlinjerna för tillverkningsdesign (DFM) för att säkerställa att designen kan anpassas till produktionens kapacitet;
2. Planeringen av antalet lager, som vanligtvis syftar på rekommenderade standarder för BGA-komponenter, eller baseras på en helhetsbedömning av korsnätets riktning och längd, vilket lägger grunden för efterföljande design;
3. Designen av hålstrukturen, där fördelningen av hålen direkt påverkar den rimliga inställningen av plattans tjocklek och antal lager, samt är nyckeln till att ansluta ledningarna i varje lager;
4. Monteringspålitlighet och miljöanpassning, det är nödvändigt att säkerställa att kretskortet inte går sönder under användning, samt ta hänsyn till hållbarhet och stabilitet;
5. Den tekniska styrkan hos tillverkaren, vars processnivå direkt är kopplad till hela brädets tillverkningsbarhet, kvaliteten på kabeldragningen och den slutliga driftseffekten.

För högtdensitets PCB:s krävs att produktions-, tillverknings- och designlänkar strikt följer en serie standarder som utarbetats av IPC, inklusive IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 och IPC-6016.

Tillverkningsbegränsningar för HDI PCB

Det finns många skillnader mellan tillverkningen av HDI PCB och standard-PCB, och begränsningarna är huvudsakligen kopplade till material- och processkompatibilitet:

1. Basplattan måste uppfylla kraven för både elektriska och mekaniska egenskaper, och dielektriska material måste vara kompatibla med höga TG-värden, termisk chock och metalllödning, samt vara kompatibla med olika håltyper såsom mikrovia, inkapslade via och blinda via;
2. Adhärensen och prestandastabiliteten hos kopparfolie i områden såsom mikroviahål och inbäddade viahål måste vara tillförlitlig;

Dessutom måste materialet ha god termisk stabilitet för att tåla påverkan under lödning eller termisk cykling.

De relevanta standarderna är IPC-4101B och IPC-4104A, vilket innefattar material såsom fotokänslig vätskedielektriskt lager, torrt filmdielektriskt lager, polyimidfilm, termohärdande film, harpiksbelagd kopparfolie och standard FR-4.

Linghangda: En 22-årig stabil och professionell fabrik inom utrikeshandel

Inom den blomstrande globala HDI-kretskortsindustrin har Kina blivit ett viktigt tillverkningscentrum, och många högkvalitativa tillverkare har dykt upp, varav Linghangda är en ledare. Med sin djupa erfarenhet och innovationsstyrka har Linghangda visat stora fördelar på många områden:

• Strikt kvalitetskontroll:

  Följande ISO9001-, ISO13485- och TS16949-systemen uppfyller produkterna IPC-A-600 Class 2-standard, och för särskilda branscher kan Class 3/3A-standarder erbjudas för att säkerställa stabil drift i komplexa scenarier.
  

• Framtidsteknik och utrustning:

  Genom introduktion av avancerad utrustning och behärskande av högprecisionsprocesser och pluggtekniker såsom staplade blinda viahål och VIPPO, kan vi ta hand om svåra HDI-beställningar och uppnå högkvalitativ omvandling från design till fysiska objekt.
  

• Flexibla beställningar:

  Ingen minimibeställningskvantitet, stöd för 1-delssbeställning, anpassning till R&D-behov hos startups och provtillverkningsbehov hos stora företag samt stöd för långsiktig samarbete.
  

• Helhetslösnings-tjänst från A till Ö:

  Täcker hela processen från materialinköp, design, tillverkning, montering, förpackning till leverans, spar tid och arbete samt minskar kostnader för kunden.
  

• Perfekt tjänstesystem:

  Ett omfattande försäljningsteam med professionell ingenjörsinsats erbjuder helhetslösningar, permanent eftersäljning, kvalitetsproblem kan omgöras eller ersättas, och kundernas intressen garanteras först.
  

• Starka leveranskedjeressurser:

  Effektiv inköp av högkvalitativa komponenter, förkortad väntetid, litar på skalfördelar för att minska kostnaderna och förbättra lösningarnas kostnadseffektivitet.
  

• Snabb leveranskraft:

  Optimerar produktionsprocesser och resursschemaläggning, effektivt främjande av projekt, och hjälper kunder att snabbt ta fram produkter till marknaden och gripa möjligheter.