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Mehrlagige Leiterplatte, HDI-Leiterplatte mit beliebiger Lage
Hersteller von Hochleistungs-/beliebigen HDI-Schichten
Die Definition einer HDI-Leiterplatte (High Density Interconnection) bezieht sich auf eine Microvia-Leiterplatte mit einer Öffnung von weniger als 6 mm, einem Lochpad von weniger als 0,25 mm, einer Kontaktdichte von mehr als 130 Punkten/Quadratstunde, einer Verdrahtungsdichte von mehr als 117 Punkten/Quadratstunde und einer Linienbreite/-abstand von weniger als 3 mi/3 mi.
Klassifizierung von HDI-Leiterplatten: 1-lagige, 2-lagige, 3-lagige und beliebig lagige HDI-Leiterplatten
1-lagige HDI-Struktur: 1+N+1 (zweimal drücken, einmal lasern).
2-lagige HDI-Struktur: 2+N+2 (3-mal drücken, zweimal lasern).
3-lagige HDI-Struktur: 3+N+3 (4-mal drücken, 3-mal lasern).
Jede Layer-HDI bezieht sich auf die HDI, die das Laserbohren von der Kern-PCB aus durchführen kann, mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Laserbohren vor dem Pressen erforderlich ist.
Die Vorteile von HDI-Leiterplatten
1. Es kann die Kosten für Leiterplatten senken. Bei einer Leiterplattendichte von mehr als 8 Lagen erfolgt die Herstellung im HDI-Verfahren, wodurch die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen, komplexen Pressverfahren geringer ausfallen.
2. Erhöhung der Schaltungsdichte durch Verbindung herkömmlicher Leiterplatten und Bauteile
3. Vorteilhaft für den Einsatz fortschrittlicher Verpackungstechnologien
4. Besitzen eine bessere elektrische Leistung und Signalgenauigkeit
5. Höhere Zuverlässigkeit
6. Kann die Wärmeleistung verbessern
7. Kann Funkstörungen, elektromagnetische Störungen und elektrostatische Entladungen (RFI/EMI/ESD) reduzieren
8. Steigerung der Designeffizienz
Die Hauptunterschiede zwischen HDI und regulären Leiterplatten
1. HDI hat ein kleineres Volumen und ein geringeres Gewicht
HDI-Leiterplatten bestehen im Kern aus einer herkömmlichen doppelseitigen Leiterplatte, die durch kontinuierliches Aufbauen und Laminieren hergestellt wird. Diese Art von Leiterplatte, die durch kontinuierliches Schichten gefertigt wird, ist auch als Build-up Multilayer (BUM) bekannt. Im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten bieten HDI-Leiterplatten Vorteile wie geringes Gewicht, geringe Dicke, kurze Abmessungen und kleine Baugröße.
Die elektrische Verbindung zwischen HDI-Leiterplatten erfolgt über leitfähige Durchkontaktierungen und Blind-Vias, die sich strukturell von herkömmlichen Multilayer-Leiterplatten unterscheiden. Mikro-Blind-Vias werden häufig in HDI-Leiterplatten eingesetzt. HDI nutzt direktes Laserbohren, während Standard-Leiterplatten üblicherweise mechanisch gebohrt werden, wodurch die Lagenanzahl und das Seitenverhältnis oft geringer ausfallen.
2. Herstellungsprozess der HDI-Hauptplatine
Die hohe Packungsdichte von HDI-Leiterplatten spiegelt sich vor allem in der Dichte der Löcher, Schaltkreise, Lötpads und der Zwischenschichtdicke wider.
● Mikro-Durchgangslöcher: HDI-Leiterplatten enthalten Sacklöcher und andere Mikro-Durchgangslochkonstruktionen. Dies ist vor allem auf die hohen Anforderungen an die Mikro-Durchgangslochtechnologie mit einer Porengröße von unter 150 µm sowie auf Kosten, Produktionseffizienz und präzise Lochpositionierung zurückzuführen. Herkömmliche mehrlagige Leiterplatten weisen ausschließlich Durchgangslöcher auf und keine kleinen vergrabenen/Sacklöcher.
● Verfeinerung der Leiterbahnbreite/des Leiterbahnabstands: Dies äußert sich hauptsächlich in immer strengeren Anforderungen an Leiterbahnfehler und Oberflächenrauheit. Die allgemeine Leiterbahnbreite/der Leiterbahnabstand überschreitet 76,2 µm nicht.
● Hohe Lötstellendichte: Die Dichte der Lötstellen beträgt mehr als 50/cm²
● Verringerung der dielektrischen Dicke: Dies äußert sich hauptsächlich im Trend zur Verringerung der Zwischenschichtdielektrikumdicke auf 80 µm und darunter. Die Anforderungen an die Dickenhomogenität werden immer strenger, insbesondere bei hochdichten Leiterplatten und Gehäusesubstraten mit charakteristischer Impedanzkontrolle.
3. HDI-Leiterplatten weisen eine bessere elektrische Leistung auf.
HDI ermöglicht nicht nur die Miniaturisierung des Endproduktdesigns, sondern erfüllt gleichzeitig auch höhere Standards hinsichtlich elektronischer Leistung und Effizienz.
Die höhere Verbindungsdichte von HDI ermöglicht eine verbesserte Signalstärke und höhere Zuverlässigkeit. Darüber hinaus bieten HDI-Leiterplatten eine verbesserte Reduzierung von Hochfrequenzstörungen, elektromagnetischen Störungen, elektrostatischer Entladung und Wärmeleitung. HDI nutzt zudem volldigitale Signalverarbeitungssteuerung (DSP) und mehrere patentierte Technologien, die eine Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Lasten und eine hohe kurzzeitige Überlastfähigkeit gewährleisten.
4. HDI-Leiterplatten stellen sehr hohe Anforderungen an vergrabene Durchkontaktierungen/Löcher.
Wie oben ersichtlich, ist HDI sowohl hinsichtlich der Leiterplattengröße als auch der elektrischen Eigenschaften herkömmlichen Leiterplatten überlegen. Allerdings hat jede Medaille zwei Seiten: Als High-End-Leiterplatte weist HDI deutlich höhere Fertigungsanforderungen und einen komplexeren Herstellungsprozess auf als herkömmliche Leiterplatten. Zudem sind während der Produktion zahlreiche Aspekte zu beachten, insbesondere bei vergrabenen Durchkontaktierungen und Steckverbindungen.
Aktuell stellen die vergrabenen Durchkontaktierungen und Lötlöcher die größte Herausforderung bei der HDI-Produktion dar. Werden diese nicht fachgerecht ausgeführt, treten erhebliche Qualitätsprobleme auf, darunter unebene Kanten, ungleichmäßige Schichtdicke und Poren auf den Lötpads.
● Unebene Brettoberflächen und ungleichmäßige Linien können in abgesenkten Bereichen zu Strandphänomenen führen, die Mängel wie Linienlücken und -brüche zur Folge haben.
● Die charakteristische Impedanz kann aufgrund ungleichmäßiger dielektrischer Dicke ebenfalls schwanken, was zu Signalinstabilität führt.
● Unebene Lötpads führen zu einer schlechten nachfolgenden Gehäusequalität, was zu Lötstellenfehlern und dem Verlust mehrerer Bauteile führt.
Daher verfügen nicht alle Leiterplattenfabriken über die Fähigkeit und die Leistungsfähigkeit, HDI gut durchzuführen, und RICH PCBA arbeitet seit über 20 Jahren hart daran.
Wir haben bei Spezialdesigns wie hochpräzisen, hochdichten, hochfrequenten, hochschnellen und hochtransformierten Leiterplatten sowie Trägerplatten und HF-Leiterplatten gute Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus verfügen wir über umfangreiche Fertigungserfahrung in Spezialverfahren wie ultradicken, übergroßen und dicken Kupferschichten, Hochfrequenz-Hybridpressen, Kupfereinlegeblöcken, Halbbohrungen, Rückbohrungen, Tiefenkontrollbohrungen, Goldfingern, hochpräzisen Impedanzkontrollplatinen usw.
Anwendung (siehe beigefügte Abbildung für Details)
HDI-Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in Mobiltelefonen, Digitalkameras, KI, IC-Trägern, Medizingeräten, Industriesteuerungen, Laptops, Automobilelektronik, Robotern, Drohnen usw.
Anwendung
HDI-Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in Mobiltelefonen, Digitalkameras, KI, IC-Trägern, Medizingeräten, Industriesteuerungen, Laptops, Automobilelektronik, Robotern, Drohnen usw.