С непрерывным развитием электронной промышленности электронные устройства уменьшаются в размерах, приобретая при этом более высокие функции. Благодаря HDI PCB электронные продукты могут быть миниатюризированы и улучшены в производительности за счет достижения большего количества взаимосвязей в меньшем пространстве. В этой статье мы подробно рассмотрим HDI PCB, чтобы обеспечить всестороннее понимание.
Что такое печатная плата HDI?
HDI PCB — это печатная плата с высокой плотностью межсоединений, обладающая значительно большей плотностью трассировки, чем традиционные печатные платы . Её основные особенности включают более тонкие дорожки и расстояние между ними (≤0.1 мм), меньшие микропереходы (≤0.127 мм) и меньшие контактные площадки (≤0.35 мм). По сравнению с традиционными печатными платами, HDI PCB позволяет достичь того же количества электрических соединений при уменьшении количества слоев. Это позволяет снизить вес изделия и одновременно улучшить характеристики передачи сигнала. Этот тип печатных плат широко используется в электронных изделиях, стремящихся к миниатюризации и высокой производительности.
Распространенные типы высокоплотных межсоединений
Каждое межсоединение слоев (ELIC) и последовательное наращивание являются двумя распространенными структурами HDI PCB. Последовательное наращивание является наиболее популярным. Здесь мы перечислим некоторые распространенные типы стека HDI PCB.
Печатная плата HDI (0+ N +0): Базовая конфигурация
Это простейшая структура стека. N представляет собой число сердцевины/базы/первого слоя. 0 означает, что не было добавлено дополнительных последовательных слоев HDI.
Печатная плата HDI (1+N+1): Немного сложный
«1» относится к одному последовательному ламинированию на каждой стороне сердечника, добавляя два слоя меди. Это дает в общей сложности N+2 слоя. Он имеет тонкие линии, микроотверстия и технологию позиционирования, что позволяет использовать шариковый шаг 0.4 мм, с выдающейся стабильностью монтажа и надежностью.
HDI PCB (2+N+2): умеренно сложная
Цифра «2» указывает на два последовательных слоя ламинирования с каждой стороны сердцевины, добавляющих четыре слоя меди. Общее количество слоев становится N+4. Это подходит для BGA-корпусов с большим количеством входов/выходов и меньшим шагом шариков. Это может повысить плотность трассировки в сложных проектах, сохраняя при этом меньшую толщину готовой платы.
ELIC: Самый сложный
В структурах ELIC каждый слой печатной платы имеет возможности высокоплотного соединения. Используется технология заполненных медью стекированных микропереходов, позволяющая соединять проводники между любыми слоями. Эта структура обеспечивает надежные электрические соединения для очень сложных устройств с большим количеством выводов, таких как ЦП и ГП в карманных или мобильных устройствах.
Понимание различных видов переходных отверстий в платах HDI
В плате HDI переходные отверстия представляют собой очень маленькие проводящие отверстия, которые соединяют слои, позволяя сигналам проходить между различными слоями. Из-за функциональных требований печатной платы распространенные типы переходных отверстий включают сквозные отверстия, скрытые переходные отверстия, глухие переходные отверстия и микропереходные отверстия.
Сквозные отверстия : Эти отверстия проходят через всю плату и образуют проводящий путь , соединяющий все слои платы. Этот тип отверстий является наиболее экономичным. Сквозные отверстия можно дополнительно классифицировать как неметаллизированные (без медных контактных площадок) или металлизированные (с медными контактными площадками).
Скрытые переходные отверстия : это переходные отверстия, соединяющие верхний или нижний слой с одним или несколькими внутренними слоями. В отличие от сквозных переходных отверстий, скрытые переходные отверстия не проходят через всю плату и видны только с одной стороны. Изготовление таких переходных отверстий является сложным и дорогостоящим процессом.
Скрытые переходные отверстия : Эти переходные отверстия расположены внутри печатной платы и соединяют два или более внутренних слоя. Их нельзя увидеть ни с одной стороны платы, отсюда и название «скрытые переходные отверстия». Этот тип переходных отверстий обычно соединяет четные слои, например, 2, 4, 6 и т. д. Из-за особого расположения и процесса изготовления скрытых переходных отверстий требуется отдельный файл для сверления, чтобы направлять производственное оборудование при выполнении точной обработки.
Микропереходы : Эти переходные отверстия имеют диаметр менее 150 микрон и требуют сверления с помощью лазера. Микропереходы чаще всего встречаются в проектах печатных плат с высокой плотностью размещения компонентов (HDI) и используются для соединения двух смежных слоев. Это самый маленький и компактный тип переходных отверстий. В зависимости от расположения микропереходы подразделяются на следующие категории:
- Сложенные переходные отверстия: Сложенные переходные отверстия — это структура, состоящая из двух или более вертикально расположенных переходных отверстий, которые проходят через несколько слоев печатной платы.
- Ступенчатые отверстия: Шахматное расположение переходных отверстий обеспечивает межслойное соединение путем размещения нескольких переходных отверстий в шахматном порядке невертикальным образом.
- Пропустить промежуточные пункты: Пропускное отверстие — это уникальная конструкция, используемая для создания электрических соединений между несмежными слоями, избегая при этом прохождения через все промежуточные слои.
Ключевые технологии в производстве HDI печатных плат
Последовательное ламинирование и Микровиа Бурение
Процесс укладки является основным этапом в производстве HDI PCB, который включает в себя две ключевые технологии: сверление микроотверстий и последовательное ламинирование. Сверление микроотверстий создает высокоплотные электрические соединения между различными слоями печатной платы путем сверления чрезвычайно мелких отверстий. Последовательное ламинирование укладывает изоляционные материалы и проводящую медную фольгу слой за слоем, чтобы построить структуру многослойной печатной платы.
Меднение
Существует два основных метода меднения в HDI PCB: электролитическое меднение и химическое меднение. Электролитическое меднение используется для придания дополнительной толщины проводящему слою, что повышает его прочность и проводимость. Химическое меднение заключается в нанесении тонкого слоя меди на поверхность внутри просверленных микроотверстий для обеспечения соединения между слоями.
Полезные советы по проектированию печатных плат с высокой плотностью межсоединений
Выбор смарт-канала
HDI PCBs используют переходные отверстия (микропереходные отверстия, глухие переходные отверстия, скрытые переходные отверстия) для соединения слоев. Выбор типа переходного отверстия напрямую влияет на производственное оборудование, сложность процесса и этапы производства. Микропереходные отверстия или технология последовательного стекирования могут значительно увеличить плотность выводов (в два раза выше, чем сквозные отверстия). Правильный выбор переходных отверстий имеет решающее значение при проектировании печатной платы для удовлетворения требований к производительности и функциональности.
Оптимизация выбора компонентов
Выбор компонентов платы HDI напрямую влияет на конструкцию маршрутизации, тип переходного отверстия и структуру стека. Платы HDI обычно содержат компоненты SMD (большое количество выводов) и BGA (≤ 0.65 мм). Разумный выбор шага выводов может оптимизировать ширину трассы, тип переходного отверстия и компоновку стека, тем самым улучшая общую производительность.
Выбор правильных материалов
Проекты HDI PCB требуют материалов, которые соответствуют температурным требованиям, электрическим требованиям и технологичности. При рассмотрении соотношения сторон микроотверстий, которые необходимо покрыть, решающее значение имеет физическая толщина материала.
Повышение целостности сигнала
HDI PCB используют более узкие дорожки, что уменьшает размер печатной платы. Однако дорожки должны эффективно передавать сигналы. Ниже приведены некоторые стратегии для повышения целостности сигнала.
- Длина трасс должна быть как можно короче
- Последовательные пути импеданса
- Изолируйте аналоговые, цифровые и силовые сигналы
- Включите соответствующие заземляющие плоскости
Почему стоит выбрать печатные платы HDI: основные преимущества
GrНадежность едока
Плата HDI PCB имеет конструкцию с меньшим соотношением сторон микроотверстия, которая более надежна, чем традиционные сквозные отверстия. Использование высококачественных материалов и компонентов обеспечивает превосходную производительность HDI PCB.
Лучшая Целостность сигнала
HDI PCB значительно улучшает целостность сигнала, используя передовые технологии, такие как переходные отверстия в контактной площадке и глухие переходные отверстия. Эти технологии позволяют уменьшить расстояние между компонентами, значительно сокращая пути передачи сигнала. Технология HDI устраняет заглушки переходных отверстий, что также уменьшает отражение сигнала и повышает целостность сигнала.
Компактный Размер и легкий вес
HDI PCB значительно увеличивает плотность трассировки на единицу площади за счет использования комбинации глухих переходных отверстий, скрытых переходных отверстий и микропереходных отверстий, что позволяет печатной плате собирать больше компонентов в меньшем пространстве. Такая конструкция межсоединений высокой плотности снижает требования к пространству на плате, а также обеспечивает меньший вес.
Экономическая эффективность
HDI PCB объединяет функции нескольких стандартных печатных плат в одну печатную плату с помощью высокоинтегрированной конструкции, сокращая количество слоев и расход материалов. Такая конструкция снижает затраты на сырье и повышает общую экономическую эффективность за счет меньшего размера HDI PCB, что делает ее более экономически выгодной, чем традиционные печатные платы.
Типичные области применения печатных плат HDI
Бытовая электроника : Благодаря компактному дизайну печатные платы HDI широко используются во многих потребительских товарах. К распространенным областям применения относятся смартфоны, компьютеры и носимые устройства.
Автомобильная промышленность : Автомобили становятся все более компьютеризированными и подключенными к сети. Многие передовые устройства, такие как GPS, встроенный Wi-Fi, датчики парковки и камеры заднего вида, используют печатные платы HDI.
Аэрокосмическая отрасль : печатные платы HDI способны выдерживать экстремальные условия окружающей среды. Они могут использоваться в оборонной промышленности, ракетных системах и авиации.
Медицина: печатные платы HDI широко используются в современном медицинском оборудовании, как для диагностики заболеваний, так и для обеспечения жизнедеятельности. К распространенным устройствам относятся кардиостимуляторы, миниатюрные камеры и хирургическое оборудование.
Промышленная автоматизация : печатные платы HDI часто используются в устройствах IoT и интеллектуальных датчиках на складах, производственных площадках и в других промышленных условиях для оптимизации производительности и возможностей подключения. Они помогают компаниям отслеживать оборудование, контролировать запасы и оптимизировать производственные процессы.
Выводы
HDI PCB имеет широкий спектр применения, охватывая различные области от бытовой электроники до аэрокосмической промышленности. Поскольку спрос на более мелкие и интеллектуальные устройства растет, HDI PCB будет играть важную роль в будущем электронного проектирования и производства. Если вы ищете профессионального производителя HDI PCB, UnityPCB выделяется как отличный выбор. Имея почти 20-летний опыт в производстве печатных плат, UnityPCB предлагает комплексные услуги для удовлетворения всех ваших потребностей в печатных платах.
