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Beliebige hochdichte, miteinander verbundene Leiterplatte
GRUNDKONZEPT VON HDI
HDI steht für High Density Interconnector und bezeichnet eine Leiterplattenfertigungstechnologie, die Mikro-Blind-Vias nutzt, um eine hohe Leiterbahndichte zu erzielen. Dadurch lassen sich kleinere Abmessungen, höhere Leistung und geringere Kosten realisieren. HDI-Leiterplatten sind das Ziel von Entwicklern, die kontinuierlich nach höherer Dichte und Präzision streben. Die hohe Dichte verbessert nicht nur die Maschinenleistung, sondern reduziert auch die Maschinengröße. Die High Density Integration (HDI)-Technologie ermöglicht miniaturisierte Endprodukte bei gleichzeitig höheren Anforderungen an elektronische Leistung und Effizienz.
HDI-Leiterplatten umfassen typischerweise lasergebohrte und mechanisch gebohrte Blind-Vias. Die Leiterbahnen zwischen den inneren und äußeren Lagen werden im Allgemeinen durch Verfahren wie begrabene Durchkontaktierungen, Blind-Vias, gestapelte und versetzte Bohrungen, gekreuzte Blind-/Bug-Vias, Durchgangsbohrungen, Blind-Via-Füllung, Galvanisierung, Feindraht- und Mikrobohrungen in der Leiterplatte usw. realisiert.
Es gibt verschiedene Arten von HDI-Leiterplatten: 1-lagige, 2-lagige, 3-lagige, 4-lagige und solche mit beliebiger Lagenverschaltung.
● Struktur von 1-lagigem HDI : 1+N+1 (zweimaliges Pressen, einmaliges Laserbohren).
● Struktur der 2-lagigen HDI-Schicht: 2+N+2 (3-maliges Pressen, zweimaliges Laserbohren).
● Struktur der 3-lagigen HDI-Schicht: 3+N+3 (4-maliges Pressen, 3-maliges Laserbohren).
● Struktur der 4-lagigen HDI-Schicht: 4+N+4 (5-maliges Pressen, 4-maliges Laserbohren).
Aus den obigen Strukturen lässt sich schließen, dass einmaliges Laserbohren einer einlagigen HDI-Verbindung entspricht, zweimaliges Laserbohren einer zweilagigen HDI-Verbindung usw. Jede beliebige Verbindungsschicht kann vom Kernboard aus per Laserbohren bearbeitet werden. Anders ausgedrückt: Vor dem Pressen muss jede beliebige HDI-Schicht lasergebohrt werden.
Designkonzept von HDI
1. Wie lässt sich ein Design mit Löchern im BGA-Bereich einer mehrlagigen Leiterplatte realisieren, wenn aufgrund von Platzmangel extrem kleine BGA-Pads und Löcher für eine vollständige Durchdringung der Leiterplatte verwendet werden müssen? An dieser Stelle möchten wir die in der Leiterplattenentwicklung häufig erwähnte HDI-Hochpräzisions-Leiterplatte vorstellen.
Das herkömmliche Bohren von Leiterplatten ist stark vom Bohrwerkzeug abhängig. Ab einem Bohrlochdurchmesser von 0,15 mm sind die Kosten bereits sehr hoch und eine weitere Optimierung kaum möglich. Aufgrund des begrenzten Platzes, der nur einen Bohrlochdurchmesser von 0,1 mm zulässt, ist das HDI-Designkonzept erforderlich.
2. Das Bohren von HDI-Leiterplatten erfolgt nicht mehr mechanisch, sondern mittels Laserbohrtechnologie (auch bekannt als Laserboard-Bohrung). Die Bohrungsgröße von HDI beträgt in der Regel 3–5 mil (0,076–0,127 mm), die Leiterbahnbreite 3–4 mil (0,076–0,10 mm). Dadurch kann die Größe der Lötpads deutlich reduziert werden, was eine höhere Leiterbahndichte pro Flächeneinheit und somit eine höhere Verbindungsdichte ermöglicht.
Die Einführung der HDI-Technologie hat die Entwicklung der Leiterplattenindustrie vorangetrieben und ermöglicht die dichtere Anordnung von BGAs, QFPs usw. auf HDI-Leiterplatten. Die HDI-Technologie ist heute weit verbreitet, insbesondere die einlagige HDI-Technologie wird häufig in der Leiterplattenfertigung mit 0,5-mm-BGA-Strukturen eingesetzt. Die Weiterentwicklung der HDI-Technologie treibt die Chipentwicklung voran, was wiederum die Verbesserung und den Fortschritt der HDI-Technologie selbst fördert.
Heutzutage werden BGA-Chips mit einem Rastermaß von 0,5 Zoll zunehmend von Entwicklungsingenieuren eingesetzt, und die Lötstellen von BGA haben sich schrittweise von einer mittig ausgehöhlten oder geerdeten Form zu einer Form mit Signaleingang und -ausgang in der Mitte verändert, die eine Verdrahtung erfordert.
3. HDI-Leiterplatten werden üblicherweise im Stapelverfahren hergestellt. Je öfter die Lagen gestapelt werden, desto höher ist die technische Qualität der Leiterplatte. Herkömmliche HDI-Leiterplatten sind in der Regel einfach gestapelt, während bei hochlagigen HDI-Leiterplatten zwei oder mehr Lagen zum Einsatz kommen, sowie fortschrittliche Leiterplattentechnologien wie Lochstapelung, Lochfüllung durch Galvanisierung und direktes Laserbohren.
HDI-Leiterplatten begünstigen den Einsatz fortschrittlicher Montagetechniken und bieten im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten eine höhere elektrische Leistungsfähigkeit und Signalgenauigkeit. Darüber hinaus weisen HDI-Leiterplatten verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Hochfrequenzstörungen, elektromagnetischer Störungen, elektrostatischer Entladung und Wärmeleitung auf.
Anwendung
HDI-Leiterplatten haben ein breites Anwendungsspektrum im Elektronikbereich, wie zum Beispiel:
Big Data & KI: HDI-Leiterplatten verbessern die Signalqualität, Akkulaufzeit und Funktionsintegration von Mobiltelefonen und reduzieren gleichzeitig deren Gewicht und Dicke. Sie unterstützen zudem die Entwicklung neuer Technologien wie 5G, KI und IoT.
Automobilindustrie: HDI-Leiterplatten erfüllen die Anforderungen an Komplexität und Zuverlässigkeit von Fahrzeugelektronik und verbessern gleichzeitig Sicherheit, Komfort und intelligente Funktionen. Sie eignen sich auch für Anwendungen wie Fahrzeugradar, Navigation, Infotainment und Fahrassistenzsysteme.
Medizin: HDI-Leiterplatten können die Genauigkeit, Empfindlichkeit und Stabilität medizinischer Geräte verbessern und gleichzeitig deren Größe und Stromverbrauch reduzieren. Sie eignen sich auch für Bereiche wie medizinische Bildgebung, Überwachung, Diagnose und Behandlung.
Die Hauptanwendungsgebiete von HDI-Leiterplatten sind Mobiltelefone, Digitalkameras, KI, IC-Träger, Laptops, Automobilelektronik, Roboter, Drohnen usw., sie werden in vielfältigen Bereichen eingesetzt.
