Hdi pcb

HDI PCB nedir?

HDI PCB, High-Density Interconnect Printed Circuit Board (Yüksek Yoğunluklu Bağlantılı Baskı Devre Kartı) ifadesinin kısaltmasıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, bu, elektronik ürünlerin küçültilmesi ve yüksek performansa sahip olma gereksinimlerini karşılamak amacıyla tasarlanmış gelişmiş bir PCB'dir. Yüksek yoğunluklu PCB, ince hatlar ve dar delik adımı (pitch) ile karakterize edilir. Geleneksel PCB ile karşılaştırıldığında, yüksek yoğunluklu PCB, hatları azaltarak yerleşim yoğunluğunu optimize eder, geleneksel geçit deliği (Through Hole Via) üretim sürecini bırakır, mikro viyalar (Micro Via), kör viyalar (Blind Via) ve gömülü viyalar (Buried Via) gibi lazer delme teknolojilerini ve lamine etme teknolojisini benimser. Böylece geleneksel PCB'lerin çok ötesinde bir devre entegrasyonu sağlar, birim alanda daha fazla bileşen yerleştirilmesine olanak tanır, sınırlı bir alanda daha karmaşık devre fonksiyonlarının gerçekleştirilmesini sağlar ve elektronik ürünlere daha küçük hacimlerde daha güçlü performans kazandırır. Bu nedenle elektronik ürünlerin hafif, akıllı ve yüksek frekanslı gelişim dönemine tam olarak adapte olur. 5G, Nesnelerin İnterneti ve yapay zeka gibi yeni çıkan alanlarda atılımları destekleyen kilit taşıyıcı haline gelir.

HDI PCB'nin Temel Özellikleri

Benzersiz tasarımı ve süreci sayesinde yüksek yoğunluklu bağlantı PCB'si, yüksek yoğunluk ve yüksek performans gereksinimlerine uygun bir dizi temel özellik sunar. Bunlar özellikle şunları içerir:

1. Daha fazla katman sayısı:

HDI devre kartları genellikle 4 katmandan daha fazlasına sahiptir. Bunun nedeni yalnızca birkaç katmanla hat yoğunluğunu ve sinyal karışımını önlemenin zor olmasıdır. Bu yüzden katman sayısını artırmak ve bağlantıları ve bağlantıları birden fazla katmana dağıtarak uygun şekilde planlamak gerekir. Çoğu ürün fonksiyonun karmaşıklığına göre genellikle 6 ila 12 katman arasında bir tasarım tercih eder. Böylece sınırlı bir alanda kablo yoğunluğu, fonksiyonel karmaşıklık ve devre performansı arasında denge sağlanır.

2. İnce hat genişliği ve hat aralığı:

Elektronik cihazların küçülme ihtiyacını karşılamak ve sınırlı bir alanda daha yoğun devre entegrasyonu gerçekleştirmek için, HDI devre kartı verimli bir hat dağıtımı yapmalıdır. HDI devre kartı 3-5 mil veya daha küçük hat genişliği ve aralığı sağlayabilirken, geleneksel devre kartlarının hat aralığı genellikle birkaç yüz mikron seviyesindedir. Bu nedenle, HDI baskı devre kartları üretimi sırasında meydana gelen herhangi küçük bir proses sapması, hat deformasyonuna, kısa devreye veya açık devreye neden olabilir ve işlenmesi son derece zordur.

3. Mikro viya, kör viya ve gömülmüş viyaları kullanın:

HDI kartlarda delik tasarımı da çok incedir. Delik türleri şunları içerir: Genellikle 6mil'den daha az bir delik çapına sahip olan ve ince hatları birbirine bağlamakta ve alan kazanmakta kullanılan Microvia; çok katmanlı bağlantıları gerçekleştirmek için genellikle katman katman istiflenmesi gerekir ve deliklerin bakır ile doldurulması veya elektrokaplama ile kaplanması gerekir. Yüzey katmandan belirli bir iç katmana kadar uzanan ve yalnızca bir yüzünde görülebilen Blind Via; sinyal yollarını kısaltmakta ve katmanlar arası girişimleri azaltmak için segmentli delme işlemiyle gerçekleştirilir. Tamamen iç katmanda gömülü olan ve yüzey katmana ulaşmayan Buried Via; çok aşamalı presleme işlemiyle üretilir, yüzeydeki devreleme alanını serbest bırakır ve iç güç/toprak düzleminin bütünlüğünü artırır. Birkaç adet birbirini izleyen mikrovia'nın bir araya gelerek bir merdiven bağlantısı oluşturduğu Staggered Via; katmanlar arası bağlantılar için ancak sınırlı alan mevcutken uygun bir yapı sağlar. Dikey olarak istiflenmiş birkaç mikrovia katmanından oluşan ve kolon şeklinde bir yapıya sahip olan Stacked Via; çok katmanlı doğrudan bağlantıları gerçekleştirmek için kullanılır, fakat delme hassasiyeti elektriksel güvenilirliği sağlamak amacıyla sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Bu delik türlerinin uygun şekilde birleştirilmesi ve kullanılması, yüksek yoğunluklu ve yüksek performanslı PCB tasarımı gereksinimlerini karşılayabilir.

Daha yoğun bir kablo bağlantısı için HDI ayrıca VIP teknolojisini kullanacaktır; yani doğrudan pad'lerin içine mikro delikler delinir ve bunlar ince hatlarla bağlanarak kablo kanalı genişletilir ve yüksek yoğunlukta hat yoğunluğu sorunu çözülür. Pad'ler ve delikler arasındaki mekansal konum ilişkisine göre aşağıdaki türlere ayrılabilir:

• Gömülü: Delik tamamen pad sınırı içinde olup delik kenarı ile pad kenarı arasında açık bir boşluk bulunur ve tamamen sarılmış durum gösterir;
  
• Kısmen çakışan: Delik yapısı kısmen pad alanına düşer ve kısmen pad sınırını aşar, delik ile pad kenarı arasında çapraz bir kaplama oluşturur;
  
• Eksantrik: Delik genel olarak pad aralığında yer alır, ancak deliğin geometrik merkezi ile pad merkezi arasında bir kayma vardır ve asimetrik bir dağılım gösterir.
  

HDI PCB'nin delik yapısı yerleşimi, yüksek yoğunluklu bağlantı ve sinyal bütünlüğü gereksinimlerini karşılamalıdır. Üretim sırasında, düşük aspekt oranı ≤1:3 olacak şekilde katmanlar arası hizalama hassasiyetini (±15μm içinde) dikkatle kontrol etmek, sinyal iletiminin kararlılığını garanti altına almak için gereklidir; çekirdek katman daha kalın bir substrat kullanır ve gömülü delik tasarımı, orta katmanın elektriksel bağlantılılığını artırarak yüksek yoğunluklu ve yüksek performanslı elektronik cihazların uygulama gereksinimlerini daha iyi karşılamaya yardımcı olur.

Çok katmanlı yapı ve lamine etme proses özellikleri

HDI PCB, katmanlama ve lamine etme sürecinde şu özelliklere sahiptir:

Geleneksel PCB gibi katman katman inşa mantığını kullanıyor olsa da, çok katmanlı kör ve gömülü deliklerin karmaşık bağlantı tasarımlarını elde etmek için birkaç tur katmanlama ve presleme süreci gerektirir. Yapısı kalın bir çekirdek katmana dayanır ve her iki tarafına yüksek yoğunlukta kablo tesisatı için uygun bir altyapı oluşturmak amacıyla ince dielektrik katmanlar simetrik olarak yerleştirilir.

Belirli üretim süreci şudur: İlk olarak, negatif bir fotorezist filmden iletken alanı tanımlayın ve gereksiz kısımları aşındırmak için demir klorür kullanın; ardından fotorezist filmini çözerek işlenecek olan tabakayı ortaya çıkartmak için kimyasal bir çözelti kullanın; delme işlemi yoğunluk gereksinimlerine göre mekanik, lazer veya kimyasal yöntemlerden seçilerek yapılır; daha sonra iç katman devre bağlantısı metalizasyon süreci ile tamamlanır; son olarak dış katman yapısı oluşana kadar istif ve kaplama işlemleri tekrar edilir, böylece yüksek yoğunluklu ortamlarda hassas bağlantı gereksinimleri karşılanır.

LHD TECH'te HDI PCB Özellikleri

HDI PCB'nin Benzersiz Avantajları

HDI PCB (yüksek yoğunluklu bağlantı baskı devre kartı), elektronik cihazların küçülme ve yüksek performans trendlerinde, benzersiz tasarımı ve süreci ile önemli avantajlar sunmuştur. Bu avantajlar özellikle aşağıdaki yönlerde kendini gösterir:

1. Ultra yüksek hat yoğunluğu, alan tasarrufu sağlar

Hassas teknoloji sayesinde HDI, sınırlı bir alanda büyük miktarda hat bağlantısı sağlayabilir. Geleneksel PCB ile karşılaştırıldığında aynı işlevi gerçekleştiren cihazın hacmini %30-%50 oranında azaltırken, ağırlığı da düşürerek cihaza hem alan hem de hafiflik açısından temel sağlar.

2. Sistem genel maliyetini azaltır

HDI kartın üretim maliyeti nispeten yüksek olsa da, parça sayısını azaltarak, alan kullanımını optimize ederek ve montaj süreci basitleştirerek sistem tasarımının ve üretim maliyetinin önemli ölçüde düşürülmesine olanak tanır. Uzun vadede maliyet performansı daha iyidir.

3. Tasarım esnekliğini artırır

Çok katmanlı süreç, 6-12 katman veya daha fazlasını desteklemektedir. Basamaklı delikler ve yığılmış delikler gibi yapılarla birlikte kullanıldığında, karmaşık devre topolojileri esnek bir şekilde planlanabilir.

4. Sinyal performansını optimize edin ve girişimi azaltın

Kısa ve doğrusal sinyal yolları, parazitik indüktansı ve kapasitansı azaltır, gürültüyü etkili bir şekilde kontrol eder ve sinyal iletim gecikmesini ile kayıpları düşürür; çok katmanlı yapı, güç kaynağı, toprak ve sinyal katmanlarını ayırarak elektromanyetik girişimi (EMI) azaltabilir.

5. Ürün piyasaya sürme döngüsünü hızlandırın

Kompakt ekipmanların hızlı gelişim ve test sürecine uyum sağlayarak, yüksek entegrasyon ve tasarım esnekliği sayesinde prototipten seri üretime kadar geçen süreyi kısaltabilir ve ürünlerin piyasa taleplerine daha hızlı yanıt vermesini sağlayabilir.

HDI PCB'nin kullanım alanları

Alüminyum tabanlı PCB'lerin birçok avantajı olmasına rağmen bazı dezavantajları da vardır:

1. Tüketici elektroniği:

Yüksek çözünürlüklü ekranlar, sensörler, işlemciler ve diğer bileşenleri küçük bir alana entegre etmek için akıllı telefonlar, tabletler, akıllı saatler gibi taşınabilir cihazlar ve artırılmış gerçeklik (AR) ve sanal gerçeklik (VR) gibi ürünler HDI'nin yüksek yoğunluklu bağlantı kapasitesine ihtiyaç duyar; kompakt tasarım ve yüksek performans gereksinimlerini karşılar.

2. Otomotiv elektroniği:

Otopilot sistemleri, araç içi eğlence sistemleri gibi sistemler, aracın sınırlı alanlarında yüksek hızlı işlemcilerin ve RAM'in yüksek hızlı devrelerini gerçekleştirmek, düşük çapraz bağlaşım, yüksek uyumluluk ve sinyal bütünlüğü gereksinimlerini karşılamak ve çoklu sensör verisi etkileşimi ve yüksek hızlı hesaplama senaryularına uyum sağlamak zorundadır;

3. İletişim cihazları:

5G baz istasyonları, yönlendiriciler, uydu iletişim terminalleri vb. yüksek frekanslı sinyal iletimini optimize etmek, gecikmeleri ve paraziti azaltmak ve yüksek bant genişliğindeki veri etkileşimini desteklemek için HDI'ya güvenir;

4. Tıbbi elektronik:

Taşınabilir monitörler, ultrason ekipmanları, minimal invaziv cerrahi robotları, kapsül endoskopları vb. gibi cihazler, miniaturize tasarım ve hassas sinyal kontrolü gerektirir. HDI, yüksek güvenlik standartlarını ve çalışma doğruluğu gereksinimlerini karşılarken hacim ile performans arasında denge sağlayabilir;

5. Havacılık ve savunma:

İnsansız hava araçları (drone'lar), uydu yükleri ve radar sistemleri gibi askeri ve havacılık ekipmanları, yüksek güçlü ve yüksek duyarlılıkta bileşenleri entegre eder ve veri doğruluğu, iletişim güvenilirliği ve hafiflik konularında oldukça yüksek gereksinimlere sahiptir. HDI'nın hafif yapısı ve güvenilir bağlantı teknolojisi, aşırı çevre koşullarında performans gereksinimlerini karşılayabilir;

6. Endüstriyel kontrol:

Hassas CNC makine tezgahlarının ve endüstriyel robotların kontrol sistemleri, çok eksenli bağlantı sinyal iletimini destekleyecek şekilde yüksek yoğunlukta kablo bağlantısı gerektirir. HDI, ekipmanın tepki hızını ve çalışma stabilitesini artırabilir.

HDI devre kartlarının tasarımında karşılaşılan zorluklar

HDI devre kartlarının tasarımı yüksek yoğunluk ve performans gereksinimlerini karşılasa da karşılaştığı birçok teknik zorluk vardır ve bunlar genellikle şu şekilde kendini gösterir: teknik zorluklar, özellikle şu alanlarda kendini göstermektedir:

• Bileşenler küçük boyutludur ve yoğun bir şekilde yerleştirilmiştir; bu da çizim ve montaj işlemlerinin hassasiyetini artırmaktadır;
  
• Kullanılabilir devre kartı alanı oldukça sınırlıdır ve bu durum alan kullanım oranına yönelik aşırı talepler yaratmaktadır;
• Kartın her iki yüzüne de büyük sayıda bileşen yerleştirilmesi gerekmekte olup bu durum, yolların kullanılabilirliğini daha da kısıtlamaktadır;
  
• Uzun kablo uzunlukları sinyal iletim gecikmelerine kolayca yol açabilmekte ve bu da yüksek frekanslı ortamlarda performansı etkilemektedir;
  
• Yol planlaması karmaşıktır ve işlenmesi gereken ağ sayısı çok fazladır; bu durum yoğunluk ile sinyal bütünlüğü arasında bir denge kurulmasını gerektirmektedir.
  

HDI PCB tasarımı ve üretiminde dikkat edilmesi gereken temel noktalar

1. Tasarım ve üretim uyumunun sağlanması, üretilebilirlik için tasarım (DFM) kurallarına sıkı bir şekilde uyulmasını gerektirir ve tasarımın üretim kapasitesine uygun olmasını sağlar;
2. Katman sayısının planlanması, genellikle BGA cihazlarının önerilen standartlarına atıfta bulunur veya ağın yönü ve uzunluğunun birlikte değerlendirilmesine dayanır ve sonraki tasarım için temel oluşturur;
3. Delik yapısının tasarımı, deliklerin dağılımı doğrudan kartın kalınlığı ve katman sayısının uygun şekilde belirlenmesini etkiler ve her katmandaki hatları birleştirmenin anahtarıdır;
4. Montaj güvenilirliği ve çevresel uyum, kullanım sırasında kartın kırılmayacağını sağlamak ve dayanıklılık ile stabiliteyi göz önünde bulundurmak zorundadır;
5. Üretim sürecinin üretiminin tüm kartın üretilebilirliği, kablo kalitesi ve nihai çalışma etkisiyle doğrudan ilişkili olduğu üreticinin teknik gücü.

Yüksek yoğunluklu bağlantılı PCB'ler için üretim, üretim ve tasarım bağlantılarının IPC tarafından hazırlanan IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 ve IPC-6016 standartlarına uygun olarak yapılması gerekir.

HDI PCB'nin üretim sınırlamaları

HDI PCB üretimi ile standart PCB üretimi arasında birçok fark vardır ve sınırlamaları özellikle malzeme ve süreç uyumluluğunda kendini gösterir:

1. Substrat hem elektriksel hem de mekaniksel özellikler açısından gereksinimleri karşılamalı, dielektrik malzeme yüksek TG değerleri, termal şok ve metal kaynak ile uyumlu olmalı ve mikro viya, gömülü via ve kör via gibi çeşitli delik türleriyle uyumlu olmalıdır;
2. Mikroviya ve gömülü viya gibi alanlarda bakır folyonun yapışması ve performans stabilitesi güvenilir olmalıdır;

Ayrıca malzemenin lehimleme veya termal çevrim sırasında meydana gelen etkileri kaldırabilecek iyi bir termal stabiliteye sahip olması gerekir.

İlgili standartlar IPC-4101B ve IPC-4104A'dır ve bunlar arasında fotosensitif sıvı dielektrik tabaka, kuru film dielektrik tabaka, poliimid film, termoset film, reçine kaplı bakır folyo ve standart FR-4 malzemeleri yer almaktadır.

Linghangda: 22 yıllık istikrarlı profesyonel dış ticaret fabrikası

Küresel HDI devre kartı endüstrisinin hızlı gelişimiyle birlikte Çin, kilit üretim merkezine dönüşmüştür ve bu alanda birçok kaliteli üretici ortaya çıkmıştır. Bunlar arasında lider konumunda olan Linghangda, derin birikimi ve inovatif gücü sayesinde birçok alanda önemli avantajlar sunmaktadır:

• Katı kalite kontrolü:

  ISO9001, ISO13485 ve TS16949 sistemlerine uygun olarak üretilen ürünler IPC-A-600 Class 2 standardına uyar. Özel sektörler için Class 3/3A standartları sağlanabilir ve böylece karmaşık senaryolarda stabil çalışmayı garanti altına alır.
  

• İleri teknoloji ve ekipmanlar:

  Gelişmiş ekipmanları tanıtmakta, yüksek hassasiyetli süreçleri ve VIPPO gibi teknolojileri içeren katmanlı kör bağlantı deliklerini (stacked blind vias) üretme kapasitesine sahip olarak yüksek zorluk derecesine sahip HDI siparişlerini gerçekleştirebilmekte ve tasarımdan fiziksel ürüne kadar olan süreci yüksek kalitede dönüştürebilmekteyiz.
  

• Esnek siparişler:

  Minimum sipariş miktarı yoktur, 1 adet sipariş desteği sunar. Başlangıç firmalarının araştırma geliştirme prototipleme ihtiyaçlarına ve büyük işletmelerin deneme üretimi ihtiyaçlarına uyum sağlar ve uzun vadeli iş birimlerine destek olur.
  

• Tek noktadan tüm süreç hizmeti:

  Ham madde temini, tasarım, üretim, montaj, ambalajlama ve sevkiyat süreçlerini kapsar. Zaman ve emek tasarrufu sağlayarak müşterilerin hem maliyet hem de zaman açısından kazanç elde etmesini sağlar.
  

• Mükemmel hizmet sistemi:

  Profesyonel mühendislik hizmeti sunan kapsamlı bir satış ekibi, tüm döngü boyunca süren hizmetleri, sürekli satış sonrası desteği, kalite sorunlarının yeniden işlenmesine veya tazminata tabi tutulmasını ve müşterilerin çıkarlarının öncelikli olarak garanti altına alınmasını sağlar.
  

• Güçlü tedarik zinciri kaynakları:

  Yüksek kaliteli komponentleri verimli şekilde satın almak, bekleme süresini kısaltmak, ölçek avantajlarına dayanarak maliyetleri düşürmek ve çözümlerin maliyet-etkinliğini artırmak.
  

• Hızlı teslimat kapasitesi:

  Üretim süreçlerini ve kaynak planlamasını optimize etmek, projeleri verimli şekilde ilerletmek ve müşterilere ürünleri hızlı bir şekilde pazara sunarak fırsatları değerlendirmelerinde yardımcı olmak.