Avec les progrès continus de l'industrie électronique, les appareils électroniques sont de plus en plus petits tout en gagnant en fonctionnalités. Grâce au PCB HDI, les produits électroniques peuvent être miniaturisés et leurs performances améliorées en réalisant davantage d'interconnexions dans un espace plus petit. Cet article explorera en profondeur le PCB HDI pour fournir une compréhension complète.
Qu'est-ce qu'un PCB HDI ?
HDI PCB fait référence à une carte de circuit imprimé d'interconnexion haute densité avec une densité de routage nettement supérieure à celle des cartes traditionnelles. PCBSes principales caractéristiques comprennent des traces et un espacement plus fins (≤ 0.1 mm), des microvias plus petits (≤ 0.127 mm) et des pastilles plus petites (≤ 0.35 mm). Par rapport aux PCB traditionnels, les PCB HDI peuvent atteindre le même nombre d'interconnexions électriques tout en réduisant le nombre de couches. Il peut réduire le poids du produit et améliorer les performances de transmission du signal en même temps. Ce type de PCB est couramment utilisé dans les produits électroniques à la recherche de miniaturisation et de hautes performances.
Types courants d'empilement d'interconnexions à haute densité
L'interconnexion à chaque couche (ELIC) et la construction séquentielle sont deux structures courantes de PCB HDI. La construction séquentielle est la plus courante. Nous listons ici quelques types courants d'empilement de PCB HDI.
Circuit imprimé HDI (0+N+0): Configuration de base
Il s'agit de la structure d'empilement la plus simple. N représente le nombre de couches cœur/base/première. Le 0 signifie qu'aucune couche supplémentaire de construction séquentielle HDI n'a été ajoutée.
Circuit imprimé HDI (1+N+1) : Légèrement complexe
Le « 1 » fait référence à une seule stratification séquentielle de chaque côté du noyau, ajoutant deux couches de cuivre. Cela donne un total de N+2 couches. Il est doté de lignes fines, de microvias et d'une technologie de positionnement pour permettre un pas de bille de 0.4 mm, avec une stabilité et une fiabilité de montage exceptionnelles.
PCB HDI (2+N+2) : Modérément complexe
Le « 2 » indique deux laminations séquentielles de chaque côté du noyau, ajoutant quatre couches de cuivre. Le nombre total de couches devient N+4. Cela convient pour BGA avec un nombre d'E/S plus élevé et des pas de billes plus petits. Il peut améliorer la densité de routage dans les conceptions complexes tout en conservant une épaisseur de carte finie plus fine.
ELIC : Le plus complexe
Dans les structures ELIC, chaque couche du PCB possède des capacités d'interconnexion haute densité. La technologie des microvias empilés remplis de cuivre est utilisée, ce qui permet d'interconnecter les conducteurs entre toutes les couches. Cette structure offre des connexions électriques fiables pour les appareils très complexes à grand nombre de broches, comme les processeurs et les GPU des appareils portables ou mobiles.
Comprendre les différents types de vias dans les cartes HDI
Dans un circuit imprimé HDI, les vias sont de minuscules trous conducteurs qui relient les couches entre elles, permettant ainsi aux signaux de circuler entre les différentes couches. En raison des exigences fonctionnelles des PCB, les types courants de vias comprennent les trous traversants, les vias enterrés, les vias borgnes et les microvias.
Tà travers-Hole Vias: Ces trous traversants traversent toute la carte et peuvent former un chemin conducteur reliant toutes les couches de la carte. Ce type de trou traversant est le plus économique. Les trous traversants peuvent être classés en trous traversants non métallisés (sans pastilles de cuivre) ou en trous traversants métallisés (avec pastilles de cuivre).
Blind Vias: Il s'agit de vias qui relient la couche supérieure ou inférieure à une ou plusieurs couches internes. Contrairement aux vias traversants, les vias borgnes ne traversent pas toute la carte et ne sont visibles que d'un seul côté de la carte. Ce type de via est difficile à construire et coûteux.
Buriné Vias: Ces vias sont situés à l'intérieur du circuit imprimé et relient deux ou plusieurs couches internes. Ils ne sont visibles d'aucun côté du circuit imprimé, d'où le nom de via enterré. Ce type de via relie généralement des couches paires, telles que 2, 4 ou 6, etc. En raison de l'emplacement et du processus de fabrication particuliers du via enterré, un fichier de perçage séparé est nécessaire pour guider l'équipement de fabrication dans la réalisation d'un traitement précis.
Microvias: Ces vias ont un diamètre inférieur à 150 microns et doivent être percés à l'aide de lasers. Les microvias se trouvent le plus souvent dans les conceptions de circuits imprimés HDI et sont utilisés pour interconnecter deux couches adjacentes. Il s'agit du type de via le plus petit et le plus efficace en termes d'espace. Selon leur disposition, les microvias sont divisés en plusieurs catégories :
- Vias empilés : Un via empilé est une structure composée de deux ou plusieurs vias empilés verticalement qui traversent plusieurs couches d'un PCB.
- Vias décalés : Les vias décalés permettent une connexion intercouche en décalant plusieurs vias de manière non verticale.
- Sauter les vias : Skip via est une conception unique utilisée pour établir des connexions électriques entre des couches non adjacentes tout en évitant de traverser toutes les couches intermédiaires.
Technologies clés dans la fabrication de circuits imprimés HDI
Laminage séquentiel et Microvia Forage Horizontaux
Le processus d'empilage est une étape fondamentale de la fabrication de circuits imprimés HDI, qui implique deux technologies clés : le perçage par microvias et la stratification séquentielle. Le perçage par microvias crée des connexions électriques haute densité entre les différentes couches d'un circuit imprimé en perçant des trous extrêmement fins. La stratification séquentielle empile des matériaux isolants et des feuilles de cuivre conductrices couche par couche pour construire la structure d'un circuit imprimé multicouche.
Placage de cuivre
Il existe deux principales méthodes de placage au cuivre dans les PCB HDI : le placage au cuivre électrolytique et le placage au cuivre autocatalytique. Le placage au cuivre électrolytique est utilisé pour donner une épaisseur supplémentaire à la couche conductrice, améliorant ainsi sa durabilité et sa conductivité. Le placage au cuivre autocatalytique consiste à déposer une fine couche de cuivre sur la surface à l'intérieur des microvias percés pour assurer la connexion entre les couches.
Conseils utiles pour la conception de circuits imprimés à interconnexion haute densité
Sélection intelligente via
Les circuits imprimés HDI utilisent des vias (microvias, vias borgnes, vias enterrés) pour interconnecter les couches. Le choix du type de via a un impact direct sur l'équipement de fabrication, la complexité du processus et les étapes de production. Les microvias ou la technologie d'empilement séquentiel peuvent augmenter considérablement la densité des broches (deux fois plus que les trous traversants). Une sélection appropriée des vias est essentielle dans la conception des circuits imprimés pour répondre aux exigences de performances et de fonctionnalité.
Optimisation de la sélection des composants
Le choix des composants de la carte HDI affecte directement la conception du routage, le type de via et la structure de l'empilement. Les cartes HDI contiennent généralement des composants CMS (nombre élevé de broches) et BGA (≤ 0.65 mm). Un choix judicieux du pas des broches peut optimiser la largeur de la piste, le type de via et la disposition de l'empilement, améliorant ainsi les performances globales.
Choisir les bons matériaux
Les conceptions de circuits imprimés HDI nécessitent des matériaux qui répondent aux exigences de température, aux exigences électriques et à la fabricabilité. Lorsque l'on réfléchit au rapport hauteur/largeur des microvias à plaquer, l'épaisseur physique du matériau est cruciale.
Améliorer l'intégrité du signal
Les circuits imprimés HDI utilisent des pistes plus étroites, ce qui réduit la taille du circuit imprimé. Cependant, les pistes doivent transmettre les signaux de manière efficace. Voici quelques stratégies pour améliorer l'intégrité du signal.
- Gardez les longueurs de trace aussi courtes que possible
- Chemins d'impédance cohérents
- Isoler les signaux analogiques, numériques et d'alimentation
- Inclure des plans de masse adéquats
Pourquoi choisir les circuits imprimés HDI : principaux avantages expliqués
GrFiabilité du mangeur
La carte PCB HDI présente un rapport hauteur/largeur plus petit de la microvia, ce qui est plus fiable que la via traversante traditionnelle. L'utilisation de matériaux et de composants de haute qualité confère au PCB HDI d'excellentes performances.
Rapidité L'intégrité du signal
Le circuit imprimé HDI améliore considérablement l'intégrité du signal en utilisant des technologies avancées telles que les vias dans le pad et les vias borgnes. Ces technologies permettent un espacement plus serré entre les composants, raccourcissant considérablement les chemins de transmission du signal. La technologie HDI élimine les stubs via, ce qui réduit également la réflexion du signal et améliore l'intégrité du signal.
Thérapie Taille et légèreté
Le circuit imprimé HDI augmente considérablement la densité de traçage par unité de surface en utilisant une combinaison de vias borgnes, de vias enterrés et de microvias, ce qui permet au circuit imprimé d'assembler davantage de composants dans un espace plus réduit. Cette conception d'interconnexion haute densité réduit les besoins en espace de la carte et permet également d'alléger le poids.
Rentable
Le circuit imprimé HDI intègre les fonctions de plusieurs circuits imprimés standard dans un seul circuit imprimé grâce à une conception hautement intégrée, réduisant le nombre de couches et l'utilisation de matériaux. Cette conception réduit les coûts des matières premières et améliore la rentabilité globale grâce à la taille plus petite du circuit imprimé HDI, ce qui le rend plus avantageux économiquement que les circuits imprimés traditionnels.
Applications typiques des circuits imprimés HDI
Electronique: Les circuits imprimés HDI sont couramment utilisés dans de nombreux produits de consommation en raison de leur conception compacte. Les applications courantes incluent les smartphones, les ordinateurs et les appareils portables.
Automobile: Les automobiles sont de plus en plus informatisées et connectées. De nombreux appareils avancés comme le GPS, le Wi-Fi embarqué, les capteurs de recul et les caméras de recul s'appuient sur des circuits imprimés HDI.
Industrie aerospatiale: Les PCB HDI peuvent supporter des conditions environnementales extrêmes. Ils peuvent être utilisés dans des applications de défense, des systèmes de missiles et des avions.
Médical: Les circuits imprimés HDI sont largement utilisés dans les équipements de pointe du domaine médical, à la fois pour le diagnostic des maladies et pour le maintien des fonctions vitales. Les appareils courants comprennent les stimulateurs cardiaques, les caméras miniaturisées et les équipements chirurgicaux.
Industriel Aautomatisation: Les circuits imprimés HDI sont souvent utilisés dans les appareils IoT et les capteurs intelligents dans les entrepôts, la fabrication et d'autres environnements industriels pour optimiser les performances et la connectivité. Ils aident les entreprises à suivre les équipements, à surveiller les stocks et à optimiser les opérations.
Mot de la fin
HDI PCB a une large gamme d'applications, couvrant une variété de domaines allant de l'électronique grand public à l'aérospatiale. Alors que la demande d'appareils plus petits et plus intelligents augmente, HDI PCB jouera un rôle essentiel dans l'avenir de la conception et de la fabrication électroniques. Lorsque vous recherchez un fabricant professionnel de PCB HDI, UnityPCB se distingue comme un excellent choix. Avec près de 20 ans d'expérience dans la fabrication de PCB, UnityPCB propose des services à guichet unique pour répondre à tous vos besoins en PCB.
