01
هر لایه PCB به هم پیوسته با چگالی بالا
مفهوم اساسی شاخص توسعه انسانی
HDI مخفف عبارت High Density Interconnector است که نوعی (فناوری) تولید PCB است که با استفاده از فناوری Micro Blind/Undered via، چگالی توزیع خط بالایی را محقق میکند. این فناوری میتواند به ابعاد کوچکتر، عملکرد بالاتر و هزینههای پایینتر دست یابد. HDI PCB هدف طراحان است و دائماً به سمت چگالی و دقت بالا در حال توسعه است. اصطلاح "بالا" نه تنها عملکرد دستگاه را بهبود میبخشد، بلکه اندازه دستگاه را نیز کاهش میدهد. فناوری ادغام چگالی بالا (HDI) میتواند طراحی محصول نهایی را کوچکتر کند، در حالی که استانداردهای بالاتری از عملکرد و کارایی الکترونیکی را برآورده میکند.
برد مدار چاپی HDI معمولاً شامل سوراخکاری لیزری با کوری و سوراخکاری مکانیکی با کوری است. فناوری هدایت بین لایههای داخلی و خارجی عموماً از طریق فرآیندهایی مانند سوراخکاری با کوری، سوراخکاری با کوری، سوراخهای انباشته، سوراخهای پلکانی، سوراخکاری متقاطع/دفنی، سوراخکاری با کوری، آبکاری الکتریکی با سیم نازک، سوراخهای ریز در دیسک و غیره حاصل میشود.
انواع مختلفی از برد مدار چاپی HDI وجود دارد: ۱ لایه، ۲ لایه، ۳ لایه، ۴ لایه و هر نوع اتصال داخلی لایه.
● ساختار HDI تک لایه: ۱+N+۱ (دو بار پرس، یک بار سوراخکاری لیزری).
● ساختار HDI دو لایه: ۲+N+۲ (۳ بار پرس، دو بار سوراخکاری لیزری).
● ساختار HDI سه لایه: ۳+N+۳ (۴ بار پرس، ۳ بار سوراخکاری لیزری).
● ساختار HDI چهار لایه: ۴+N+۴ (۵ بار پرس، ۴ بار سوراخکاری لیزری).
از ساختارهای بالا میتوان نتیجه گرفت که یک بار سوراخکاری لیزری یک HDI تک لایه، دو بار یک HDI دو لایه و به همین ترتیب ادامه مییابد. هر اتصال داخلی لایه میتواند سوراخکاری لیزری را از برد اصلی شروع کند. به عبارت دیگر، آنچه قبل از پرسکاری باید سوراخکاری لیزری شود، هر HDI لایهای است.
مفهوم طراحی HDI
۱. وقتی با طرحی مواجه میشویم که در ناحیه BGA یک برد مدار چاپی چند لایه سوراخهایی وجود دارد، اما به دلیل محدودیت فضا، مجبوریم از پدهای BGA بسیار کوچک و سوراخهای بسیار کوچک برای نفوذ کامل در برد استفاده کنیم، چگونه باید این کار را انجام دهیم؟ اکنون میخواهیم برد مدار چاپی با دقت بالای HDI را که اغلب در بردهای مدار چاپی به آن اشاره میشود، به شرح زیر معرفی کنیم.
سوراخکاری سنتی برد مدار چاپی تحت تأثیر ابزار سوراخکاری قرار میگیرد. وقتی اندازه سوراخ سوراخکاری به 0.15 میلیمتر میرسد، هزینه بسیار بالا میرود و بهبود بیشتر آن دشوار است. با این حال، به دلیل فضای محدود، وقتی فقط میتوان اندازه سوراخ 0.1 میلیمتر را در نظر گرفت، مفهوم طراحی HDI مورد نیاز است.
۲. سوراخکاری برد مدار چاپی HDI دیگر به سوراخکاری مکانیکی سنتی متکی نیست، بلکه از فناوری سوراخکاری لیزری (که گاهی اوقات به عنوان برد لیزری نیز شناخته میشود) استفاده میکند. اندازه سوراخ سوراخکاری HDI عموماً ۳-۵ میل (۰.۰۷۶-۰.۱۲۷ میلیمتر) و عرض خط آن ۳-۴ میل (۰.۰۷۶-۰.۱۰ میلیمتر) است. اندازه پدهای لحیمکاری میتواند تا حد زیادی کاهش یابد، بنابراین توزیع خط بیشتری در واحد سطح حاصل میشود که منجر به اتصال با چگالی بالا میشود.
ظهور فناوری HDI با توسعه صنعت PCB سازگار شده و آن را ارتقا داده است و امکان چیدمان BGA، QFP و غیره با چگالی بیشتر را بر روی HDI PCB فراهم کرده است. در حال حاضر، فناوری HDI به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است، که در میان آنها HDI تک لایه به طور گسترده در تولید PCB با BGA 0.5pitch استفاده شده است. توسعه فناوری HDI، توسعه فناوری تراشه را هدایت میکند که به نوبه خود باعث بهبود و پیشرفت فناوری HDI میشود.
امروزه تراشههای BGA با گام ۰.۵ به تدریج توسط مهندسان طراح به طور گسترده پذیرفته شدهاند و اتصالات لحیم BGA به تدریج از شکل توخالی یا زمینشده در مرکز به شکلی با ورودی و خروجی سیگنال در مرکز که نیاز به سیمکشی دارد، تغییر یافتهاند.
۳. برد مدار چاپی HDI عموماً با روش روی هم چیدن تولید میشود. هرچه تعداد دفعات روی هم چیدن بیشتر باشد، سطح فنی برد بالاتر است. برد مدار چاپی HDI معمولی اساساً یک بار روی هم چیده میشود، در حالی که HDI با لایه بالا از فناوری روی هم چیدن دو بار یا بیشتر و همچنین فناوریهای پیشرفته برد مدار چاپی مانند روی هم چیدن سوراخ، پر کردن سوراخ با آبکاری الکتریکی و سوراخکاری مستقیم با لیزر و غیره استفاده میکند.
برد مدار چاپی HDI برای استفاده از فناوری مونتاژ پیشرفته مناسب است و عملکرد الکتریکی و دقت سیگنال آن نسبت به برد مدار چاپی سنتی بالاتر است. علاوه بر این، HDI در تداخل فرکانس رادیویی، تداخل موج الکترومغناطیسی، تخلیه الکترواستاتیک و رسانایی حرارتی و غیره پیشرفتهای بهتری دارد.
کاربرد
برد مدار چاپی HDI طیف گستردهای از سناریوهای کاربردی را در زمینه الکترونیک دارد، مانند:
-کلان داده و هوش مصنوعی: برد مدار چاپی HDI میتواند کیفیت سیگنال، عمر باتری و ادغام عملکردی تلفنهای همراه را بهبود بخشد، در حالی که وزن و ضخامت آنها را کاهش میدهد. برد مدار چاپی HDI همچنین میتواند از توسعه فناوریهای جدید مانند ارتباطات 5G، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا و غیره پشتیبانی کند.
-خودرو: برد مدار چاپی HDI میتواند الزامات پیچیدگی و قابلیت اطمینان سیستمهای الکترونیکی خودرو را برآورده کند، ضمن اینکه ایمنی، راحتی و هوشمندی خودروها را بهبود میبخشد. همچنین میتواند در عملکردهایی مانند رادار خودرو، ناوبری، سرگرمی و کمک رانندگی اعمال شود.
-پزشکی: برد مدار چاپی HDI میتواند دقت، حساسیت و پایداری تجهیزات پزشکی را بهبود بخشد، ضمن اینکه اندازه و مصرف برق آنها را کاهش دهد. همچنین میتواند در زمینههایی مانند تصویربرداری پزشکی، نظارت، تشخیص و درمان کاربرد داشته باشد.
کاربردهای اصلی HDI PCB در تلفنهای همراه، دوربینهای دیجیتال، هوش مصنوعی، حاملهای IC، لپتاپها، الکترونیک خودرو، رباتها، پهپادها و غیره است که به طور گسترده در زمینههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
