01
Dowolna warstwa PCB o dużej gęstości połączeń
PODSTAWOWA KONCEPCJA HDI
HDI to skrót od High Density Interconnector, czyli technologii produkcji płytek PCB, wykorzystującej technologię mikro-ślepych/zakopanych przelotek (micro blind/buried via) do uzyskania wysokiej gęstości rozmieszczenia linii. Pozwala to na osiągnięcie mniejszych wymiarów, wyższej wydajności i niższych kosztów. Projektowanie płytek PCB HDI jest celem projektantów, którzy stale rozwijają się w kierunku wysokiej gęstości i precyzji. Tak zwana „wysoka” gęstość nie tylko poprawia wydajność maszyny, ale także zmniejsza jej rozmiar. Technologia High Density Integration (HDI) pozwala na miniaturyzację projektu produktu końcowego, przy jednoczesnym spełnieniu wyższych standardów wydajności i sprawności elektronicznej.
Płytki drukowane HDI PCB zazwyczaj obejmują laserowe i mechaniczne wiercenie ślepych przelotek. Technologia przewodzenia między warstwami wewnętrzną i zewnętrzną jest zazwyczaj realizowana poprzez takie procesy, jak przelotki zakopane, przelotki ślepe, otwory ułożone jeden na drugim, otwory przesunięte, przelotki ślepe/zakopane, otwory przelotowe, galwanizacja wypełnień ślepych przelotek, stosowanie cienkich drutów w małych przestrzeniach i mikrootworach w płycie itp.
Istnieje kilka typów płytek PCB HDI: 1-warstwowe, 2-warstwowe, 3-warstwowe, 4-warstwowe oraz dowolne połączenia warstwowe.
● Struktura 1-warstwowej HDI: 1+N+1 (dwukrotne prasowanie, jednokrotne wiercenie laserowe).
● Struktura 2-warstwowego HDI: 2+N+2 (3-krotne prasowanie, dwukrotne wiercenie laserowe).
● Struktura 3-warstwowego HDI: 3+N+3 (4-krotne prasowanie, 3-krotne wiercenie laserowe).
● Struktura 4-warstwowego HDI: 4+N+4 (5-krotne prasowanie, 4-krotne wiercenie laserowe).
Z powyższych struktur można wywnioskować, że jednokrotne wiercenie laserowe to HDI jednowarstwowe, dwukrotne to HDI dwuwarstwowe itd. Wiercenie laserowe dowolnego połączenia warstwowego można rozpocząć od płyty głównej. Innymi słowy, przed prasowaniem należy wywiercić laserowo dowolną warstwę HDI.
Koncepcja projektowa HDI
1. Kiedy napotykamy projekt z otworami w obszarze BGA wielowarstwowej płytki PCB, ale ze względu na ograniczenia przestrzenne musimy użyć ultramałym padom BGA i ultramałym otworom, aby uzyskać pełną penetrację płytki, jak to zrobić? Teraz chcielibyśmy przedstawić płytkę PCB HDI o wysokiej precyzji, często wspominaną w kontekście PCB, w następujący sposób.
Tradycyjne wiercenie PCB jest uzależnione od narzędzia wiertarskiego. Gdy średnica otworu osiągnie 0,15 mm, koszty są już bardzo wysokie i trudno je poprawić. Jednak ze względu na ograniczoną przestrzeń, gdy możliwe jest zastosowanie otworu o średnicy zaledwie 0,1 mm, konieczne jest zastosowanie koncepcji projektowej HDI.
2. Wiercenie płytek HDI PCB nie opiera się już na tradycyjnym wierceniu mechanicznym, lecz wykorzystuje technologię wiercenia laserowego (czasami znaną również jako laser board). Średnica otworu wierconego w HDI wynosi zazwyczaj 3-5 mil (0,076-0,127 mm), a szerokość linii wynosi 3-4 mil (0,076-0,10 mm). Rozmiar pól lutowniczych można znacznie zmniejszyć, co pozwala uzyskać lepszy rozkład linii na jednostkę powierzchni, co przekłada się na wysoką gęstość połączeń.
Pojawienie się technologii HDI dostosowało się do potrzeb i przyspieszyło rozwój przemysłu PCB, umożliwiając gęstsze rozmieszczenie układów BGA, QFP itp. na płytkach HDI. Obecnie technologia HDI jest szeroko stosowana, w tym w produkcji płytek PCB z BGA o rastrze 0,5, gdzie jednowarstwowa HDI jest szeroko stosowana. Rozwój technologii HDI napędza rozwój technologii układów scalonych, co z kolei napędza jej udoskonalanie i postęp.
Obecnie układy scalone BGA o skoku 0,5 są stopniowo powszechnie stosowane przez inżynierów projektantów, a połączenia lutowane w układach BGA stopniowo zmieniły się z wydrążonych w środku lub uziemionych w formę z wejściem i wyjściem sygnału w środku, wymagającą okablowania.
3. Płytki drukowane HDI są zazwyczaj produkowane metodą układania warstwowego. Im więcej razy układa się płytki warstwowo, tym wyższy poziom techniczny płytki. Zwykłe płytki HDI są zasadniczo układane warstwowo jeden raz, podczas gdy HDI wysokowarstwowe wykorzystują technologię układania warstwowego dwa lub więcej razy, a także zaawansowane technologie PCB, takie jak układanie otworów warstwowo, wypełnianie otworów galwanicznie i bezpośrednie wiercenie laserowe itp.
Płytki drukowane HDI PCB wykorzystują zaawansowaną technologię montażu, a ich parametry elektryczne i dokładność sygnału są wyższe niż w przypadku tradycyjnych płytek PCB. Ponadto, HDI charakteryzuje się lepszą redukcją zakłóceń radiowych, zakłóceń fal elektromagnetycznych, wyładowań elektrostatycznych i przewodzenia ciepła itp.
Aplikacja
Płytki drukowane HDI PCB mają szeroki zakres zastosowań w dziedzinie elektroniki, takich jak:
- Big Data i AI: HDI PCB może poprawić jakość sygnału, żywotność baterii i integrację funkcjonalną telefonów komórkowych, jednocześnie zmniejszając ich wagę i grubość. HDI PCB może również wspierać rozwój nowych technologii, takich jak komunikacja 5G, AI i IoT itp.
- Motoryzacja: Płytka drukowana HDI PCB spełnia wymagania dotyczące złożoności i niezawodności systemów elektronicznych w pojazdach, jednocześnie poprawiając bezpieczeństwo, komfort i inteligencję pojazdów. Może być również stosowana w takich funkcjach jak radar samochodowy, nawigacja, rozrywka i systemy wspomagania kierowcy.
Medycyna: PCB HDI może poprawić dokładność, czułość i stabilność urządzeń medycznych, jednocześnie zmniejszając ich rozmiar i zużycie energii. Może być również stosowana w takich dziedzinach jak obrazowanie medyczne, monitorowanie, diagnostyka i leczenie.
Główne zastosowania płytek HDI PCB obejmują telefony komórkowe, aparaty cyfrowe, sztuczną inteligencję, nośniki układów scalonych, laptopy, elektronikę samochodową, roboty, drony itp. i są szeroko stosowane w wielu dziedzinach.
