Zastosowanie HDI PCB przyniosło poprawę przenośności produktów elektronicznych na całym świecie. HDI PCB umożliwiło produkcję mniejszych urządzeń elektronicznych, bez utraty jakości i funkcjonalności. Jeśli chcesz poznać historię, zastosowania, projektowanie i implementacje HDI PCB, czytaj dalej i odpowiedz na swoją ciekawość.
1. Co to jest HDI PCB?
HDI to skrót od High-Density Interconnector. Dlatego HDI PCB jest opisywane jako płytka drukowana, która ma większą gęstość połączeń elektrycznych na jednostkę powierzchni w porównaniu ze standardową płytką. Posiadają one lepsze przestrzenie i linie, małe pady przechwytujące, małe przelotki i wysoką gęstość padów połączeń elektrycznych w porównaniu do tradycyjnych PCB. Płyty PCB HDI korzystają z inżynierii wiercenia laserowego i wymagają niewiele miejsca.
Dzięki temu płytki mogą być tak kompaktowe, jak tylko można sobie tego życzyć. Niezależnie od tego spadku, wydajność Twojego produktu pozostałaby bez kompromisów. Inaczej mówiąc, można nazwać każdą płytkę PCB z około stu dwudziestoma do sześćdziesięciu pinów, które mają jeden cal kwadratowy jako HDI PCB.
(Przedstawia płytkę PCB z wieloma drogami sygnałów)
2. Jakie są różnice pomiędzy zwykłą a HDI PCB?
2.1 HDI VS Standard PCB: Różnice
Poniżej przedstawiono trzy główne obszary, w których można dostrzec różnice pomiędzy zwykłymi i HDI PCB:
Gęstość obwodu - Kiedy projektanci budują płytki PCB HDI, często decydują się na zakrycie przewodów, które łączą się z następną warstwą. Możesz użyć do tego obróbki mikroporów. Pozwoli Ci to zmaksymalizować gęstość obwodu PCB, co może być przydatne w przypadku małych aplikacji elektronicznych.
Technologia produkcji - HDI PCB ponownie opiera się na zaawansowanej technologii mikroporów, szczególnie w porównaniu z tradycyjnymi procedurami wiercenia, które standardowe PCB wykorzystują podczas produkcji.
Wydajność elektryczna i sygnał - styki mikropory w płytkach PCB HDI prowadzą do wysokiego poziomu bezpieczeństwa przerwania, co zapewnia bezpieczeństwo przed zakłóceniami sygnału. Jest to jeden z powodów, dla których można zwiększyć wydajność płytki HDI w stosunku do zwykłej.
Tabela w następnej sekcji zawiera dalsze rozróżnienie pomiędzy zwykłą i HDI płytką PCB.
2.2 Tabelaryczne różnice pomiędzy płytkami drukowanymi HDI i standardowymi płytkami drukowanymi HDI PCB
Standardowa płytka PCB
1.Zmniejszona liczba warstw Większa liczba warstw
2.Wyższa gęstość komponentów na każdy cal kwadratowy Średnia gęstość komponentów na każdy cal kwadratowy
3.Mały współczynnik kształtu Duży współczynnik kształtu
4.Działa bez zarzutu z pakietami o małym skoku i dużą liczbą pinów Wiele problemów z kompatybilnością z pakietami o małym skoku
5.Technologia wiercenia laserowego Wiercenie mechaniczne
6.Blind, zakopane, i micro-vias technologii Brak micro-vias, tylko przez otwór, zakopane, i ślepe vias są obecne.
7.Lepsza wydajność Średnia wydajność
8.Mniejsze i lekkie płytki Cięższe i kłopotliwe płytki
(Ilustruje standardową przemysłową płytkę PCB)
3. Jakie są zalety/korzyści płynące z zastosowania płyt PCB HDI?
3.1 Lekkość i kompaktowość
Płytki PCB HDI mają kompaktowe rozmiary i są lekkie, co spełnia wiele wymagań projektantów, np. aby smartfony były jak najlżejsze. Dzięki płytkom drukowanym HDI można na małej płytce zamocować kilka komponentów elektronicznych i to z zachowaniem pełnej funkcjonalności.
3.2 Maksymalizacja efektywności kosztowej
Dzięki płytom PCB HDI możesz sprawić, że każdy zainwestowany grosz będzie się liczył. Płyty PCB HDI pozwolą zachować optymalną wydajność produktu i zapewnią, że nie wydasz na komponenty więcej niż jest to wymagane. W kilku przykładach, płytki PCB HDI pozwalają na upakowanie wszystkich funkcji na jednej płytce, zamiast na kilku standardowych płytkach PCB.
3.3 Poprawa wydajności
Odległość między sąsiadującymi częściami elektronicznymi wpływa na wydajność płyty PCB. Na szczęście, w przypadku płyt PCB HDI można zmniejszyć tę odległość. Ponadto można dodać tranzystory, aby zwiększyć wydajność elektryczną, a jednocześnie zmniejszyć zużycie energii przez płytki HDI PCB.
3.4 Szybki czas dostawy
Producenci PCB mogą również budować płytki HDI PCB w sposób bardziej komfortowy. Wynika to z faktu, że stworzenie płyty, która nie wykorzystuje wielu komponentów i materiałów, zajmuje mniej czasu. W konsekwencji szybko otrzymujesz swój produkt i możesz go wprowadzić na rynek tak szybko, jak to możliwe.
4. Jak wybrać materiał na płytkę PCB HDI
4.1 Przegląd układów HDI
Podejście do projektowania płytki PCB HDI wymaga wysokiego poziomu gęstości obwodów. Nie będzie to proste, ponieważ można zarządzać małymi przelotkami i padami oraz cienkimi liniami i przestrzeniami.
Można wybierać spośród różnych odmian płytek HDI Stackups, ale zazwyczaj mają one laminowany i mechanicznie nawiercany rdzeń, wraz z platerowanym wiertłem mechanicznym. Etapy produkcji mogą obejmować również formowanie warstw wewnętrznych, kolejne laminowanie oraz kształtowanie końcowych otworów przelotowych i przelotek wierconych laserowo.
4.2 Znaczenie materiałów dielektrycznych
Jeśli chcesz, aby Twoja płyta PCB HDI działała prawidłowo, musisz wybrać odpowiednią żywicę lub materiał dielektryczny. Cechy, na które należy zwrócić uwagę to temperatura zeszklenia, temperatura rozkładu, współczynnik rozszerzalności cieplnej i czas rozwarstwienia. Musisz szukać materiałów, które mogą działać dobrze w tych obszarach, ale należy pamiętać, że może to również podnieść wydatki.
Na przykład, palmtopy i telefony komórkowe mogą działać stosunkowo dobrze w miejscach wymienionych powyżej. Jednak jeśli planujesz stworzyć produkt dla awioniki, zastosowań wojskowych lub szybkiej telekomunikacji, potrzebujesz najlepszych dostępnych komponentów.
4.3 Jakie rodzaje materiałów są odpowiednie dla Twojej aplikacji?
Czy planujesz użyć HDI PCB do swojego projektu elektronicznego? W takiej sytuacji musisz wybrać odpowiedni materiał, a poniższa lista ułatwi Ci zadanie:
Ultra niska strata, wysoka prędkość - jeśli szukasz materiałów HDI PCB do wykorzystania w aplikacjach radiowych i mikrofalowych, musisz rozważyć te o stosunkowo niskiej stracie i doskonałej integralności sygnału.
Niska strata, wysoka prędkość - W tym typie jest znacznie bardziej płaska krzywa między odpowiedzią częstotliwościową a stałą dielektryczną. Uzyskasz o 50 procent niższą stratę niż w przypadku materiałów o średniej stracie.
Można również przejść na wyższy poziom i wybrać materiał HDI PCB, który utrzymuje wzorową jakość sygnału, a tym samym jeszcze bardziej zmniejsza szum elektryczny.
Średnia strata i szybkość - określenie "średnia" jest sekretem i dlatego tak wielu klientów zgadza się na użycie materiałów PCB FR-4. Mogą one nie być odpowiednie dla wszystkich aplikacji, ale mogą być idealnym wyborem dla niektórych aplikacji cyfrowych/analogowych GHz.
5. Konstrukcje HDI
Można typowo budować płytki PCB HDI pod wieloma względami. Poniżej przedstawiono trzy sposoby:
1.1+N+1: W tym typie struktury HDI PCB, płytki drukowane mają tylko jedną warstwę połączeń o dużej gęstości.
2.i+N+i: Świadczy to o tym, że w płytkach PCB są dwie lub więcej warstw połączeń o wysokiej gęstości. Trzeba również ułożyć mikroprzejścia na różnych warstwach
3. Każdy poziom Każda warstwa w ramce jest warstwą HDI, która umożliwia połączenie wszystkich warstw w taki sposób Dla złożonych urządzeń, takich jak procesory komputerowe lub chipy inteligentnych procesorów graficznych
(Pokazuje procesor mikroprocesora złożony z HDI PCB
Po zapoznaniu się z podstawowymi informacjami o PCB HDI można zrozumieć koncepcję PCB W następnej sekcji omówimy najlepsze umiejętności projektowania HDI PCBs
6. Reguły i techniki projektowania HDI
6.1 Wskazówk1 — zastosowanie strategii DFM
Nasza pierwsza sugestia była stosunkowo łatwa i znana Projekt zorientowany na strategię produkcyjną (DFM) należy zintegrować z programem HDI PCBs Celem tej strategii jest stworzenie produktów, które można szybko i ekonomicznie opracować Musisz się upewnić, że to, co tworzysz, jest praktyczne
Projekt HDI PCB może być bezsensowny, gdy znacznie wykracza poza możliwości producenta PCB Przydaje się pamiętać o wszystkich zaletach płyty HDI podczas tworzenia płyty drukowanej, która może być wygodnie wytwarzana przez producenta w tym samym czasie
6.2 Monit 2 — Wybierz typ otworu
Określenie typu przejścia jest kluczowym wyborem, ponieważ określa potrzebne maszyny i urządzenia na linii produkcyjnej Wpływa to na koszt i czas trwania procesu Dzięki ograniczeniu liczby poziomów i materiałów mikroprzelotowe otwory mogą skrócić czas produkcji i koszty Można jednak wybrać różne przejścia Mogą to obejmować przejścia w płycie spawanej i wersje prawie spawanej płyty
Dlatego należy wybrać produkt, który jest najtańszy dla ciebie lub producenta HDIPCB bez poświęcania wydajności elektrycznej HDI PCB
6.3 Wskazówka 3 — Sprawdź dostępność i wymiary zespołu
Liczba komponentów używanych przez polecenie HDI PCBs jest innym aspektem Należy zwrócić uwagę, że głównym celem HDIPCB jest zmniejszenie kosztów i powierzchni wiązania Dlatego należy się upewnić, że są lekkie, ekonomiczne i mniejsze
Sposób umieszczania komponentu określa szerokość przejścia, wielkość otworu i wielkość tworzenia kopii zapasowej Należy jednak zwrócić uwagę na jakość i niezawodność tych modułów Może być również konieczne przeprojektowanie całego pendrive HDIPCB
6.4 Wskazówka 4-Nie przepełniaj wymagań
Chociaż kompaktowa konstrukcja umożliwia umieszczanie komponentów w pobliżu, zwykle nie należy tego robić Urządzenia o dużej mocy mogą powodować zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), które wpływają na integralność sygnału
Ponadto indukcyjność i pojemność w pobliżu płyty spawanej mogą wpływać na intensywność sygnału i zmniejszać prędkość komunikacji Ponadto należy umieścić wszystkie części symetrycznie rozmieszczone na powierzchni przez otwory Pomoże to również zmniejszyć ciśnienie i uniknąć zniekształceń Jeśli uwzględnisz również fazę konserwacji i instalacji, możesz szybko wrócić do pracy i spawać
6.5 Monit 5 — Wybierz projekt kaskadowy
Metoda stosu PCB umożliwia również ocenę wszystkich problemów związanych z produkcją Liczba warstw i typ materiału w konstrukcji piętrowej mają duży wpływ na częstotliwość ciśnienia warstwowego i czas trwania wiercenia Upewnij się, że wszystko, co wybierzesz, jest wydajne i opłacalne
7. HDI PCB Story
7.1 Klasa stosu HDI PCB
Kategoria: I 0-N-0-— mikropory laserowe
W tym typie HDIPCB producent najpierw laminuje rdzeń, a następnie otwory mechaniczne Następnie użyjesz technologii laserowej do dalszego uderzenia w wiertarkę mechaniczną, tworząc otwór przejściowy Na koniec producenci HDI PCB tworzą otwory przelotowe Mikroporowatość może być ułożona po jednej lub obu stronach rdzenia
Kategoria: Okaleczanie 1-N-1-– Mikropory laserowe i osadzone otwory
Tutaj" 1" oznacza ciągłe laminowanie w dwóch częściach rdzenia żelaza Oznacza to, że po obu stronach środka znajdują się dwie warstwy HDI Ta metoda jest równoważna 0-N-0 Jedyna różnica polega na tym, że tworzysz wewnętrzną warstwę, po której będziesz wiercić maszynę platting Producenci HDIPCB następnie umieszczają tę wewnętrzną warstwę na dwóch dodatkowych warstwach, tworząc ścieżkę pochówku za pomocą obróbki mechanicznej Wreszcie, technologia wiercenia laserowego tworzy więcej otworów przelotowych
Trzeci gatunek 2-N-2 z mikroporami
" 2" oznacza dwa laminowane warstwy po obu stronach rdzenia Można więc założyć, że istnieją cztery warstwy miedzi, w sumie sześć warstw
7.2 Jaki rodzaj PCB jest najlepszy dla Twojej rodziny
Powinienem wybrać typ I
Klasa I nie zezwala na otwory Można jednak użyć otworów przelotowych anodyzowanych (PTH) i otworów ślepych Dla całkowitej liczby poziomów należy wziąć pod uwagę cienkie nośniki FR-4, które mogą powodować odkształcenia w ekstremalnych temperaturach, które są niezbędne do zastosowania procesu spawania bezołowiowego Ponadto, aby zapewnić niezawodność, należy utrzymać stosunek długości PTH do średnicy otworu poniżej 10
Czy mogę użyć HDI PCB Type II
W tym przypadku można użyć osadzonych otworów ślepych i mikrootworów na rdzeniach laminowanych trzeba umieścić warstwę lub więcej mikroporów Nie trzeba ich umieszczać po obu stronach, ale jeden z nich jest konieczny Specjaliści uważają, że jest to bardziej odpowiednie rozwiązanie dla płyt o dużej gęstości Można również zwiększyć wydajność kontroli HDIPCB, zwiększając liczbę warstw trasowania Ograniczenia typu I dotyczą również tego typu
Dlaczego typ trzeci jest dobrym wyborem
Główna różnica między typami II a III polega na tym, że wymagane jest ustawienie dwóch lub więcej przejść po obu stronach lub po obu stronach Ponadto w laminowanych rdzeniach mogą istnieć otwory ślepe, otwory pogrzebowe i mikropory Ta konfiguracja nadaje się doskonale do wielowarstwowych PCB o dużej gęstości i wielu dużych wersji BGA z funkcjami precyzyjnymi
Największą zaletą trzeciej kategorii jest to, że można użyć zewnętrznej warstwy uziemienia i zacisku zasilania Aby uzyskać odpowiednią trasę sygnału, można umieścić kilka mikroprzejść na wewnętrznej warstwie Aby uzyskać większą gęstość trasowania, można umieścić otwory piętrowe, ale także zwiększyć koszty rekwizytów Jednak ograniczenia typu I dotyczą również cienkich mediów FR-4 i PTHs
7.3 Idealne warstwy do zastosowań
7.3.1 Dlaczego projekt piętrowy HDI PCBs jest ważny
Należy pamiętać o obiektach produkcyjnych, aby zaprojektować warstwy kaskadowe HDI Oznacza to, że projekt musi być praktyczny Byłoby to pomocne, gdybyśmy nie tylko myśleli o projektowaniu aplikacji Należy również wziąć pod uwagę niezawodność i dostępność kontrolera HDIPCB W branży przemysłowej wiele projektów stosu HDI PCBs należy do klasy III
7.3.1.1. Techniki projektowania HDI PCBs
Oto kilka zaleceń dotyczących projektowania HDIPCB
Istnieje możliwość umieszczenia piętrowych lub rozmieszczenia mikroprzejść w taki sposób, aby utrzymać najlepsze położenie między sobą a innymi przejściami
Użyj zewnętrznej warstwy, aby uzyskać połączenie uziemiające, ponieważ poprawia wymagania EMI/EMC Wewnętrzna warstwa będzie zawierać warstwę zasilania i mikroprzejścia do routingu sygnału Nadaje się doskonale do ośmiu lub więcej pięter koron HDI PCB
W przypadku wielowarstwowych płyt HDIPCB można umieścić piętrowo przejścia przez otwory Może być droższy, ale zapewni ci elastyczność i większą wydajność routingu sygnału.
(Pokazuje materiał HDI PCB dla EMC)
7.3.2 Płytka drukowana HDI - jak układanie może wpłynąć na integralność sygnału?
Niedojrzały projekt układania płytek PCBHDI będzie miał wpływ na integralność sygnału, jeśli nie będzie spełniał specyfikacji produkcyjnych. Istnieje prawdopodobieństwo, że opcje produkcyjne nie są w stanie spełnić wymagań projektowych, takich jak grubość miedzi, wybrany materiał i szerokość śladu. Tak więc, w końcu, to wszystko jest na ciebie, aby ponownie wprowadzić zmiany.
Jednak nawet w tym przypadku, niektórzy wiarygodni producenci HDIPCB mogą wyjść poza swoje możliwości, aby znaleźć optymalne rozwiązanie dla HDI PCB swojego klienta. Może to obejmować odkrycie odpowiedniego materiału PCB o podobnych właściwościach.
(Pokazuje możliwe dane śladowe płytki HDIPCB)
7.3.3 Standardy projektowania płytek PCB HDI
Producenci zazwyczaj stosują trzy metody lub standardy projektowania. Po pierwsze, dla standardowej laminacji, używają przelotek ze względu na lepszą niezawodność i niższy koszt. Jednak to podejście nie jest słynne w dzisiejszych czasach ze względu na ograniczoną liczbę warstw.
Tak więc, aby spełnić wymagania klienta dotyczące większej liczby warstw, producenci HDI PCB stosują ślepe i zakopane przelotki oraz laminację sekwencyjną. Zmniejsza to wielkość otworów i jest idealne do prowadzenia sygnałów. Jednak głównym powodem, dla którego wciąż nie jest popularna, jest problem z szerokością śladów.
7.3.4 Jak poprawić trasowanie w układaniu warstw dla HDI PCB
Należałoby określić jak umieścić przelotki HDIPCB na podkładkach BGA, aby poprawić prowadzenie sygnału w projekcie. Jednym ze sposobów może być zastosowanie inteligentnego rozmieszczenia, ponieważ płytki PCBHDI wykorzystują układy BGA o drobnym skoku. Innym sposobem może być użycie wzoru psiej kości, w którym umieszcza się przelotki obok padów.
Jeśli chcesz uzyskać jak największą gęstość, rozważnie jest zastosować rozwiązanie via-in-pad. Ten wzór może być offsetowy i częściowy; jednak ten pierwszy zapewnia bardziej niezawodne prowadzenie sygnału. Jest to kluczowe, ponieważ ostatecznie obniża koszt produkcji poprzez zmniejszenie liczby warstw.
Jeśli wybierzesz zewnętrzną warstwę HDI PCB jako płaszczyznę masy, zoptymalizuje to ekran EMI i poprawi integralność sygnału. Możesz również umieścić VCC na pobliskich warstwach, co zmniejszy liczbę kondensatorów bocznikujących, których potrzebuje BGA. Dlatego możesz również użyć rezystorów podciągających i kondensatorów bocznikujących, aby dać więcej miejsca na warstwy routingu sygnału. Może to również zminimalizować przesłuchy i zoptymalizować ścieżki powrotów. Dla zapewnienia zasilania w żadnym małym BGA, musisz rozważyć split planed lub dedykowaną warstwę napięciową, zamiast nowego zasilania napięciowego.
8. Prototyp płytki drukowanej HDI
Prototyp HDIPCB jest uproszczonym modelem wyprodukowanej płytki HDI, służącym do oceny różnych projektów. Możesz poprosić producenta HDI PCB o stworzenie takich prototypów do testów. Mają one małą liczbę warstw i rozmiar z powodu dużej gęstości przewodów. Prototypy te muszą mieć ułożone, przesunięte, ślepe i zakopane przelotki, aby można było zdecydować o najlepszej kombinacji. Dodatkowo, prototyp HDIPCB pomoże Ci w wyborze wielkości przelotek i wysoce efektywnego współczynnika kształtu.
(Automatyczna maszyna testuje prototyp HDI PCB w przemyśle)
9. Zastosowanie HDI PCB
9.1 Opieka zdrowotna
Płyty PCB HDI mają znaczący wpływ na sektor medyczny. Szpitale używają sprzętu medycznego zazwyczaj składającego się z HDIPCB. Na przykład, drobne urządzenia, takie jak sprzęt do obrazowania, implanty i laboratorium.
9.2 Motoryzacja
Małe płytki PCB HDI przyciągają głównie przemysł motoryzacyjny, ponieważ tworzą dodatkową przestrzeń w pojeździe.
9.3 Tablety i smartfony
Smartfon, tablet lub laptop, którego obecnie używasz, aby przeczytać ten artykuł, to HDIPCB. Producenci płytek drukowanych używają płytek HDI PCB do tworzenia przenośnych i lekkich produktów elektronicznych.
9.4 Technologia noszenia
Płyty PCBHDI obsługują również takie produkty jak zestawy słuchawkowe VR, zegarek apple watch i inne urządzenia wearable tech.
9.5 Przemysł lotniczy i wojskowy
Wojsko również wdraża płytki PCB HDI do swoich urządzeń obronnych i strategii komunikacyjnych. Ponadto, płytki PCBHDI są zgodne z niebezpiecznymi i wymagającymi środowiskami, co pozwala im być idealnym rozwiązaniem dla przemysłu wojskowego i lotniczego.
10. Przyszłość HDI PCB
Płyty PCB HDI przenoszą technologie na wyższy poziom. Odgrywa istotną rolę w produkcji urządzeń elektronicznych. Dzięki swoim postępom, technologia ta spełnia najbardziej znaczące wyzwania. HDI PCB to technologia dla Ciebie. Szczególnie jeśli szukasz technologii, która pozwala na efektywną pracę w dowolnym miejscu i czasie. Dlatego potencjał tej technologii jest bardzo obiecujący, ponieważ popyt na nią wciąż rośnie, a nie maleje.
11. Podsumowanie
Phew, wiemy, że to było dużo, aby wziąć w. Nie martw się, musisz tylko zrozumieć te pojęcia; nie musisz być ekspertem. Musisz wybrać niezawodnego producenta HDIPCB z kompetentnym zespołem inżynierów. Oni wykonają Twoją pracę za Ciebie. My, tutaj w OURPCB, również produkujemy płytki PCB HDI. Możemy zoptymalizować Twoje projekty i obliczyć tolerancje, które pozwolą Ci dostosować projekty HDIPCB. To również nie wpłynie na jego przydatność dla Twojego konkretnego zastosowania.
