01
แผงวงจรพิมพ์เชื่อมต่อความหนาแน่นสูงแบบหลายชั้น
แนวคิดพื้นฐานของ HDI
HDI ย่อมาจาก High Density Interconnector ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการผลิต PCB ประเภทหนึ่งที่ใช้เทคโนโลยีไมโครบลายด์เวียแบบฝัง/ซ่อน เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของการกระจายสายสูง ส่งผลให้ได้ขนาดที่เล็กลง ประสิทธิภาพสูงขึ้น และต้นทุนต่ำลง PCB แบบ HDI คือสิ่งที่นักออกแบบมุ่งมั่นพัฒนาอย่างต่อเนื่องไปสู่ความหนาแน่นและความแม่นยำสูง คำว่า “สูง” ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร แต่ยังช่วยลดขนาดของเครื่องจักรด้วย เทคโนโลยีการรวมวงจรความหนาแน่นสูง (HDI) สามารถทำให้การออกแบบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีขนาดเล็กลง ในขณะที่ยังคงรักษามาตรฐานประสิทธิภาพและประสิทธิผลทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น
โดยทั่วไปแล้ว HDI PCB จะประกอบด้วยการเจาะรูแบบปิดด้วยเลเซอร์และการเจาะรูแบบปิดด้วยวิธีทางกล เทคโนโลยีการนำไฟฟ้าระหว่างชั้นในและชั้นนอกโดยทั่วไปทำได้โดยกระบวนการต่างๆ เช่น การเจาะรูแบบฝังทะลุ การเจาะรูแบบปิด การเจาะรูแบบเรียงซ้อน การเจาะรูแบบสลับ การเจาะรูแบบปิด/ฝังไขว้ การเจาะรูทะลุ การชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อเติมรูแบบปิด ช่องว่างขนาดเล็กสำหรับลวดเส้นเล็ก และรูขนาดเล็กมากในแผ่นดิสก์ เป็นต้น
แผงวงจรพิมพ์ HDI มีหลายประเภท ได้แก่ แบบ 1 ชั้น, 2 ชั้น, 3 ชั้น, 4 ชั้น และแบบเชื่อมต่อระหว่างชั้นใดๆ ก็ได้
● โครงสร้างของ HDI 1 ชั้น : 1+N+1 (การกดสองครั้ง การเจาะด้วยเลเซอร์หนึ่งครั้ง)
● โครงสร้างของ HDI 2 ชั้น : 2+N+2 (การกด 3 ครั้ง, การเจาะด้วยเลเซอร์ 2 ครั้ง)
● โครงสร้างของ HDI 3 ชั้น: 3+N+3 (การอัด 4 ครั้ง, การเจาะด้วยเลเซอร์ 3 ครั้ง)
● โครงสร้างของ HDI 4 ชั้น: 4+N+4 (การอัด 5 ครั้ง, การเจาะด้วยเลเซอร์ 4 ครั้ง)
จากโครงสร้างข้างต้น สรุปได้ว่า การเจาะด้วยเลเซอร์หนึ่งครั้งคือ HDI ชั้นที่ 1 การเจาะสองครั้งคือ HDI ชั้นที่ 2 และอื่นๆ การเชื่อมต่อระหว่างชั้นใดๆ ก็สามารถเริ่มการเจาะด้วยเลเซอร์จากแผ่นแกนกลางได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งที่ต้องเจาะด้วยเลเซอร์ก่อนการกดคือ HDI ชั้นใดๆ ก็ตาม
แนวคิดการออกแบบของ HDI
1. เมื่อเราพบกับการออกแบบที่มีรูในบริเวณ BGA ของ PCB หลายชั้น แต่เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ เราจึงต้องใช้แผ่นรอง BGA ขนาดเล็กมากและรูขนาดเล็กมากเพื่อให้ทะลุผ่านแผ่นวงจรได้ทั้งหมด เราควรทำอย่างไร? ต่อไปนี้เราจะมาแนะนำ PCB ความแม่นยำสูง HDI ที่กล่าวถึงบ่อยใน PCB กัน
การเจาะแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แบบดั้งเดิมนั้นได้รับผลกระทบจากเครื่องมือเจาะ เมื่อขนาดรูเจาะถึง 0.15 มม. ต้นทุนจะสูงมากแล้วและยากที่จะปรับปรุงให้ดีขึ้นไปอีก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพื้นที่จำกัด เมื่อสามารถใช้ขนาดรูเจาะได้เพียง 0.1 มม. เท่านั้น จึงจำเป็นต้องใช้แนวคิดการออกแบบ HDI
2. การเจาะรูสำหรับแผ่น PCB HDI ไม่ได้ใช้การเจาะแบบกลไกแบบดั้งเดิมอีกต่อไป แต่ใช้เทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์ (บางครั้งเรียกว่าแผ่นเลเซอร์) ขนาดรูเจาะของ HDI โดยทั่วไปอยู่ที่ 3-5 มิล (0.076-0.127 มม.) ความกว้างของเส้นอยู่ที่ 3-4 มิล (0.076-0.10 มม.) ขนาดของแผ่นบัดกรีสามารถลดลงได้อย่างมาก ทำให้สามารถกระจายเส้นได้มากขึ้นต่อหน่วยพื้นที่ ส่งผลให้มีการเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูง
การเกิดขึ้นของเทคโนโลยี HDI ได้ปรับตัวและส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรม PCB ทำให้สามารถจัดเรียง BGA, QFP และอื่นๆ ได้หนาแน่นยิ่งขึ้นบน PCB HDI ปัจจุบัน เทคโนโลยี HDI ได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง HDI แบบ 1 ชั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต PCB ที่มี BGA ระยะห่าง 0.5 มม. การพัฒนาของเทคโนโลยี HDI กำลังขับเคลื่อนการพัฒนาของเทคโนโลยีชิป ซึ่งในทางกลับกันก็ขับเคลื่อนการปรับปรุงและความก้าวหน้าของเทคโนโลยี HDI ต่อไป
ปัจจุบันชิป BGA ขนาด 0.5 พิตช์ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายโดยวิศวกรออกแบบ และข้อต่อบัดกรีของ BGA ก็ค่อยๆ เปลี่ยนไปจากแบบที่มีช่องว่างตรงกลางหรือแบบต่อลงดิน ไปเป็นแบบที่มีช่องรับและส่งสัญญาณอยู่ตรงกลางซึ่งต้องใช้การเดินสายไฟ
3. โดยทั่วไปแล้ว แผงวงจรพิมพ์ HDI ผลิตโดยใช้วิธีการซ้อนชั้น ยิ่งซ้อนชั้นมากเท่าไหร่ ระดับเทคโนโลยีของแผงวงจรก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แผงวงจรพิมพ์ HDI ทั่วไปจะซ้อนชั้นเพียงครั้งเดียว ในขณะที่แผงวงจรพิมพ์ HDI ที่มีชั้นสูงจะใช้เทคโนโลยีการซ้อนชั้นสองชั้นขึ้นไป รวมถึงเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูง เช่น การซ้อนรู การเติมรูด้วยการชุบด้วยไฟฟ้า และการเจาะรูด้วยเลเซอร์โดยตรง เป็นต้น
แผงวงจรพิมพ์ HDI เอื้อต่อการใช้เทคโนโลยีการประกอบขั้นสูง และมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความแม่นยำของสัญญาณสูงกว่าแผงวงจรพิมพ์แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ HDI ยังมีการปรับปรุงที่ดีกว่าในด้านการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุ การรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต และการนำความร้อน เป็นต้น
แอปพลิเคชัน
แผงวงจรพิมพ์ HDI มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์ เช่น:
- บิ๊กดาต้าและ AI: แผงวงจรพิมพ์ความละเอียดสูง (HDI PCB) สามารถปรับปรุงคุณภาพสัญญาณ อายุการใช้งานแบตเตอรี่ และการรวมฟังก์ชันการทำงานของโทรศัพท์มือถือ ในขณะเดียวกันก็ลดน้ำหนักและความหนาลงได้ นอกจากนี้ HDI PCB ยังสามารถรองรับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การสื่อสาร 5G, AI และ IoT เป็นต้น
-ยานยนต์: แผงวงจรพิมพ์ความละเอียดสูง (HDI PCB) สามารถตอบสนองความต้องการด้านความซับซ้อนและความน่าเชื่อถือของระบบอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ พร้อมทั้งเพิ่มความปลอดภัย ความสะดวกสบาย และความอัจฉริยะของรถยนต์ นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้กับฟังก์ชันต่างๆ เช่น เรดาร์ ระบบนำทาง ระบบความบันเทิง และระบบช่วยขับขี่ในรถยนต์ได้อีกด้วย
-ทางการแพทย์: แผงวงจรพิมพ์ความละเอียดสูง (HDI PCB) สามารถเพิ่มความแม่นยำ ความไว และความเสถียรของอุปกรณ์ทางการแพทย์ ในขณะเดียวกันก็ลดขนาดและการใช้พลังงานลงได้ นอกจากนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เช่น การถ่ายภาพทางการแพทย์ การตรวจสอบ การวินิจฉัย และการรักษา
การใช้งานหลักของ HDI PCB ได้แก่ โทรศัพท์มือถือ กล้องดิจิทัล ปัญญาประดิษฐ์ (AI) ตัวนำ IC แล็ปท็อป อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ หุ่นยนต์ โดรน และอื่นๆ ซึ่งมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา
