Com o avanço contínuo da indústria eletrônica, os dispositivos eletrônicos estão diminuindo de tamanho enquanto ganham funções mais altas. Graças ao HDI PCB, os produtos eletrônicos podem ser miniaturizados e melhorados em desempenho ao atingir mais interconexões em um espaço menor. Este artigo explorará o HDI PCB em profundidade para fornecer uma compreensão abrangente.
O que é uma PCB HDI?
A placa de circuito impresso HDI (High Density Interconnect Printed Circuit Board) possui uma densidade de roteamento significativamente maior do que as placas de circuito impresso tradicionais . Suas principais características incluem trilhas e espaçamento mais finos (≤0.1 mm), microvias menores (≤0.127 mm) e pads menores (≤0.35 mm). Comparada às placas de circuito impresso tradicionais, a HDI permite alcançar o mesmo número de interconexões elétricas, reduzindo o número de camadas. Isso possibilita a redução do peso do produto e a melhoria do desempenho da transmissão de sinal simultaneamente. Esse tipo de placa de circuito impresso é amplamente utilizado em produtos eletrônicos que buscam miniaturização e alto desempenho.
Tipos comuns de empilhamento de interconexão de alta densidade
Cada interconexão de camada (ELIC) e build-up sequencial são duas estruturas comuns de HDI PCB. Build-up sequencial é a mais popular. Aqui listamos alguns tipos comuns de empilhamento de HDI PCB.
PCB HDI (0+ N +0): Configuração básica
Esta é a estrutura de empilhamento mais simples. N representa o número de núcleo/base/primeira laminação. O 0 significa que nenhuma camada de acúmulo sequencial HDI adicional foi adicionada.
PCB HDI (1+N+1): Ligeiramente Complexo
O “1” se refere a uma única laminação sequencial em cada lado do núcleo, adicionando duas camadas de cobre. Isso resulta em um total de N+2 camadas. Ele apresenta linhas finas, microvias e tecnologia de posicionamento para permitir um passo de esfera de 0.4 mm, com excelente estabilidade de montagem e confiabilidade.
PCB HDI (2+N+2): Moderadamente complexo
O número “2” indica duas laminações sequenciais em cada lado do núcleo, adicionando quatro camadas de cobre. O número total de camadas passa a ser N+4. Isso é adequado para BGAs com maior número de pinos de E/S e menor espaçamento entre as esferas. Pode melhorar a densidade de roteamento em projetos complexos, mantendo a espessura da placa finalizada mais fina.
ELIC: Mais complexo
Em estruturas ELIC, cada camada do PCB tem capacidades de interconexão de alta densidade. A tecnologia de microvia empilhada preenchida com cobre é usada, permitindo que condutores entre quaisquer camadas sejam interconectados. Esta estrutura oferece conexões elétricas confiáveis para dispositivos de grande contagem de pinos altamente complexos, como CPUs e GPUs em dispositivos portáteis ou móveis.
Compreendendo vários tipos de vias em placas HDI
Em uma placa de circuito HDI, vias são furos condutores muito pequenos que interconectam camadas, permitindo que os sinais fluam entre diferentes camadas. Devido aos requisitos funcionais do PCB, os tipos comuns de vias incluem furos passantes, vias enterradas, vias cegas e microvias.
Furos passantes : Esses furos atravessam toda a placa e podem formar um caminho condutor conectando todas as camadas da placa. Esse tipo de furo passante é o mais econômico. Os furos passantes podem ser classificados como furos passantes não metalizados (sem ilhas de cobre) ou furos passantes metalizados (com ilhas de cobre).
Vias cegas : São vias que conectam a camada superior ou inferior a uma ou mais camadas internas. Ao contrário das vias de furo passante, as vias cegas não atravessam toda a placa e são visíveis apenas em um dos lados. Essas vias são difíceis de construir e caras.
Vias enterradas : Essas vias estão localizadas dentro da placa de circuito impresso e conectam duas ou mais camadas internas. Elas não podem ser vistas de nenhum lado da placa de circuito, daí o nome "via enterrada". Esse tipo de via geralmente conecta camadas pares, como 2, 4 ou 6, etc. Devido à localização especial e ao processo de fabricação da via enterrada, é necessário um arquivo de furação específico para orientar o equipamento de fabricação na execução do processamento preciso.
Microvias : Essas vias têm menos de 150 mícrons de diâmetro e precisam ser perfuradas a laser. As microvias são mais comuns em projetos de layout de PCBs HDI e são usadas para interconectar duas camadas adjacentes. Este é o tipo de via menor e mais eficiente em termos de espaço. De acordo com sua disposição, as microvias são ainda divididas nas seguintes categorias:
- Vias empilhadas: Via empilhada é uma estrutura que consiste em duas ou mais vias empilhadas verticalmente que passam por várias camadas de um PCB.
- Vias escalonadas: A via escalonada alcança a conexão entre camadas escalonando várias vias de maneira não vertical.
- Pular Vias: Skip via é um design exclusivo usado para fazer conexões elétricas entre camadas não adjacentes, evitando passar por todas as camadas intermediárias.
Principais tecnologias na fabricação de PCB HDI
Laminação sequencial e Microvia Perfuração
O processo de empilhamento é uma etapa básica na fabricação de PCB HDI, que envolve duas tecnologias principais: perfuração por microvia e laminação sequencial. A perfuração por microvia cria conexões elétricas de alta densidade entre diferentes camadas de um PCB perfurando furos extremamente finos. A laminação sequencial empilha materiais isolantes e folhas de cobre condutoras camada por camada para construir a estrutura de uma placa de circuito multicamadas.
Chapeamento de cobre
Existem dois métodos principais de revestimento de cobre em PCBs HDI: revestimento de cobre eletrolítico e revestimento de cobre sem eletricidade. O revestimento de cobre eletrolítico é usado para fornecer espessura adicional à camada condutora, aumentando sua durabilidade e condutividade. O revestimento de cobre sem eletricidade é depositar uma fina camada de cobre na superfície dentro das microvias perfuradas para garantir a conexão entre as camadas.
Dicas úteis para design de PCB de interconexão de alta densidade
Seleção via inteligente
PCBs HDI dependem de vias (microvias, vias cegas, vias enterradas) para interconectar camadas. A escolha do tipo de via impacta diretamente o equipamento de fabricação, a complexidade do processo e as etapas de produção. Microvias ou tecnologia de empilhamento sequencial podem aumentar significativamente a densidade de pinos (duas vezes maior que os furos passantes). A seleção adequada de via é crucial no design de PCB para atender aos requisitos de desempenho e funcionalidade.
Otimizando a seleção de componentes
A escolha dos componentes da placa HDI afeta diretamente o design do roteamento, o tipo de via e a estrutura de empilhamento. As placas HDI normalmente contêm componentes SMD (alta contagem de pinos) e BGA (≤ 0.65 mm). A escolha criteriosa do passo do pino pode otimizar a largura do traço, o tipo de via e o layout de empilhamento, melhorando assim o desempenho geral.
Escolhendo os materiais certos
Os projetos de PCB HDI exigem materiais que atendam aos requisitos de temperatura, elétricos e de manufaturabilidade. Ao pensar na proporção das microvias que precisam ser revestidas, a espessura física do material é crucial.
Melhorando a integridade do sinal
PCBs HDI usam traços mais estreitos, o que reduz o tamanho do PCB. No entanto, os traços precisam transmitir sinais de forma eficiente. A seguir estão algumas estratégias para melhorar a integridade do sinal.
- Mantenha os comprimentos dos traços o mais curtos possível
- Caminhos de impedância consistentes
- Isole sinais analógicos, digitais e de energia
- Incluir planos de aterramento adequados
Por que escolher placas de circuito HDI: principais vantagens explicadas
Grcomedor Confiabilidade
A placa PCB HDI tem um design de proporção de aspecto menor de microvia, que é mais confiável do que a via through-hole tradicional. O uso de materiais e componentes de alta qualidade faz com que a PCB HDI tenha excelente desempenho.
Melhor Integridade do Sinal
HDI PCB melhora significativamente a integridade do sinal usando tecnologias avançadas como vias no pad e vias cegas. Essas tecnologias permitem um espaçamento mais apertado entre os componentes, encurtando bastante os caminhos de transmissão do sinal. A tecnologia HDI elimina via stubs, o que também reduz a reflexão do sinal e melhora a integridade do sinal.
Compact Tamanho e peso leve
HDI PCB aumenta significativamente a densidade de rastreamento por unidade de área usando uma combinação de vias cegas, vias enterradas e microvias, permitindo que a placa de circuito monte mais componentes em um espaço menor. Este design de interconexão de alta densidade reduz os requisitos de espaço da placa, bem como permite um peso mais leve.
Custo benefício
HDI PCB integra as funções de vários PCBs padrão em uma única placa de circuito por meio de um design altamente integrado, reduzindo o número de camadas e o uso de material. Este design reduz os custos de matéria-prima e melhora a relação custo-benefício geral devido ao tamanho menor do HDI PCB, tornando-o mais vantajoso economicamente do que os PCBs tradicionais.
Aplicações típicas de placas de circuito impresso HDI
Eletrônicos de consumo : As placas de circuito HDI são amplamente utilizadas em diversos produtos de consumo devido ao seu design compacto. Aplicações comuns incluem smartphones, computadores e dispositivos vestíveis.
Automotivo : Os automóveis estão se tornando cada vez mais computadorizados e conectados. Muitos dispositivos avançados, como GPS, Wi-Fi veicular, sensores de estacionamento e câmeras de ré, dependem de placas de circuito impresso HDI.
Aeroespacial : As placas de circuito impresso HDI podem tolerar condições ambientais extremas. Podem ser utilizadas em aplicações de defesa, sistemas de mísseis e aeronaves.
Na área médica, as placas de circuito impresso HDI são amplamente utilizadas em equipamentos avançados, tanto para diagnóstico de doenças quanto para suporte vital. Dispositivos comuns incluem marca-passos, câmeras miniaturizadas e equipamentos cirúrgicos.
Automação Industrial : As placas de circuito impresso HDI são frequentemente usadas em dispositivos IoT e sensores inteligentes em armazéns, fábricas e outros ambientes industriais para otimizar o desempenho e a conectividade. Elas ajudam as empresas a rastrear equipamentos, monitorar o estoque e otimizar as operações.
Palavras finais
HDI PCB tem uma ampla gama de aplicações, cobrindo uma variedade de campos, desde eletrônicos de consumo até aeroespacial. À medida que a demanda por dispositivos menores e mais inteligentes aumenta, HDI PCB desempenhará um papel vital no futuro do design e fabricação eletrônicos. Quando você está procurando um fabricante profissional de HDI PCB, UnityPCB se destaca como uma excelente escolha. Com quase 20 anos de experiência em fabricação de PCB, UnityPCB oferece serviços completos para atender a todas as suas necessidades de PCB.
