HDI (High Density Interconnect) печатные платы представляют собой значительное достижение в области технологии PCB и являются необходимыми для удовлетворения требований современных электронных устройств. Основу HDI технологии составляют микроотверстия (Microvias) — маленькие отверстия, просверленные лазером для электрического соединения между слоями многослойных печатных плат. Эти микроотверстия позволяют достичь более высокой плотности проводки на единицу площади по сравнению с традиционными PCB.
HDI PCB определяются использованием микроотверстий, слепых отверстий, зарытых отверстий или других техник микроотверстий, а также сложных слоистых конструкций и учета высокой производительности сигнала. Это развитие в области проектирования PCB обусловлено необходимостью создания более компактных, быстрых и меньших по размерам электронных устройств. Уменьшение размеров отверстий, площадок и линий позволяет достичь более плотной проводки, что приводит к более легким и компактным PCB с меньшим числом слоев. Эта консолидация позволяет интегрировать функциональность нескольких традиционных PCB в одну HDI плату.
Для сложной схемотехники переход к архитектуре с использованием слепых и зарытых отверстий часто повышает выход и снижает затраты по сравнению с технологией с просверленными отверстиями. В этом разделе обсуждаются различные примеры дизайна и изучаются относительные затраты и преимущества различных архитектурных подходов.
https://hilelectronic.com/multilayer-hdi-pcbs/
Как HDI PCB технология снижает затраты?
Снижение стоимости является основной задачей для дизайнеров PCB. Этот раздел предоставляет понимание для принятия решений при разработке HDI PCB. Аналогично стандартным PCB, в HDI платах важны следующие аспекты:
- Материалы: Выбор материалов влияет на производительность и стоимость. Продвинутые многослойные технологии позволяют последовательно добавлять слои в конструкцию PCB. Процесс лазерного сверления для внутренних отверстий, за которым следуют процессы покрытия, нанесения изображений и травления перед окончательным прессованием, улучшает надежность и термическое управление платы.
- Структуры HDI: Многослойные конструкции и использование заполненных твердым медью отверстий в процессе SBU (последовательное накопление) улучшают тепловое управление, прочность соединений и общую надежность платы.
- Слои и ламинаты: Оптимизация последовательности слоев способствует снижению электромагнитных помех и повышению эффективности маршрутизации, минимизируя количество ламинатов.
- Отверстия в классах HDI: Выбор между микроотверстиями, слепыми или зарытыми отверстиями включает в себя балансировку требований дизайна и стоимостных аспектов.
- Оптимальные трассы и пространство: Уменьшение ширины трассы может повысить плотность цепей и снизить количество слоев, влияя на стоимость и производственные возможности.
Как выбрать материалы для HDI PCB?
Выбор правильных материалов играет ключевую роль в оптимизации производительности и стоимости HDI PCB. Продвинутые многослойные технологии позволяют последовательно добавлять слои в конструкцию PCB. Процесс лазерного сверления обеспечивает точное формирование отверстий во внутренних слоях, за которым следуют процессы покрытия и травления в рамках процесса последовательного накопления (SBU). Этот метод повышает надежность платы и возможности ее теплового управления.
Смолокотное медное покрытие (RCC) разработано специально для преодоления проблем, таких как низкое качество отверстий и длительное время сверления, при этом обеспечивая возможность создания более тонких конструкций PCB. RCC обладает ультранизким профилем и ультратонким медным фольгированием, химически обработанным для оптимальных технологий тонких линий и пространства.
Применение сухого резиста к ламинату обычно включает использование метода нагрева на нагреваемом валу для нанесения резиста на основной материал. Однако для HDI печатных плат сейчас рекомендуется предварительное нагревание материала до желаемой температуры перед ламинированием. Предварительное нагревание материала обеспечивает равномерное нанесение сухого резиста на поверхность ламината, снижая потери тепла во время ламинирования и уменьшая воздушные пузыри под пленкой. Стабильные температуры при входе и выходе во время ламинирования критичны для достижения тонких линий и трассировки.
Какие аспекты важны при выборе слоев и ламинатов?
При выборе слоев и планировании ламинатов для HDI PCB важно учитывать несколько факторов, влияющих на производительность и экономическую эффективность:
- Последовательность слоев: Оптимальное планирование последовательности слоев может снизить уровень электромагнитных помех (EMI) и повысить эффективность маршрутизации.
- Плотность маршрутизации: Определение плотности маршрутизации обеспечивает эффективное использование доступного пространства на плате.
- Общее число последовательных ламинатов: Снижение числа ламинатов уменьшает сложность и стоимость.
- Оптимизация ламинирования: Оптимизация процесса ламинирования может улучшить производственные характеристики и снизить общие затраты.
Какие факторы следует учитывать при выборе структуры отверстий?
Производственные возможности HDI PCB в значительной степени зависят от выбора структуры отверстий. Основные аспекты включают:
- Соотношение размеров микроотверстий: Соблюдение рекомендаций по соотношению размеров микроотверстий обеспечивает возможность их производства и надежности.
- Стекирование против смещения микроотверстий: Выбор между стекированием и смещением микроотверстий влияет на сложность дизайна и стоимость.
Типы HDI структур
HDI PCB используют различные конфигурации стека, настроенные под специфические требования дизайна:
- 1+N+1: Один стек высоконаполненных слоев, подходящий для компактных дизайнов с умеренным числом слоев.
- i+N+i (i≥2): Несколько стеков высоконаполненных слоев. Смещенные или стековые микроотверстия на различных слоях адаптируются к сложным дизайнам с жесткими ограничениями по пространству.
- Любой слой HDI: Использует высоконаполненные слои на всех слоях PCB, обеспечивая неограниченную взаимосвязь с медью, заполненной стековыми микроотверстиями. Идеально подходит для сложных устройств, таких как процессоры и графические процессоры в портативных и мобильных устройствах.
Стоимостные аспекты HDI
Проектирование HDI PCB включает оценку стоимостных факторов на основе конкретных требований дизайна:
- Тип и количество отверстий: Выбор между микроотверстиями и просверленными отверстиями, а также их количество, значительно влияет на стоимость. Меньшие отверстия требуют более точного сверления, что увеличивает производственные расходы.
- Высота стека: Учет требований к структурам отверстий и заполнению отверстий влияет на производственные процессы и затраты.
- Выбор материала: Стеклотекстолит остается наиболее экономичным основным материалом для HDI PCB, сбалансированным по производительности и стоимости.
Какие аспекты стоит учитывать при выборе размеров трасс и пространства?
Оптимизация ширины трасс и пространства играет ключевую роль в увеличении плотности цепей и снижении числа слоев в HDI PCB. Например, использование трасс с шириной 2 мил может обеспечить высокий выход и эффективность производства.
При проектировании HDI PCB важно рассматривать эти аспекты в комплексе. Например, уменьшение ширины трасс влияет на число слоев и наоборот. Планирование размеров отверстий и площадок напрямую влияет на эффективность использования пространства для трассировки.
Какой класс стека является наиболее дорогостоящим?
Самый дорогостоящий класс стека обычно включает три последовательных ламината, включая стековые микроотверстия, необходимые для размещения узких BGAs (Ball Grid Arrays) с шагом 0,3 мм. Близко следующие по стоимости дизайны, использующие процессы с несопроводимыми отверстиями.
Как выбрать между механическим и лазерным сверлением?
Методы сверления значительно влияют на стоимость. Факторы, такие как стоимость сверлильных бит, время сверления и требуемое качество, влияют на принятие решений. Гибридные материалы дополнительно усложняют выбор из-за различных требований к циклам сверления и плазмы. Оптинг сверления микроотверстий лазером вместо механического сверления может привести к значительным экономиям и улучшению коэффициента выхода.
Как решить между проводящим и непроводящим заполнением отверстий?
Решение о заполнении отверстий под поверхностными компонентами монтирования включает стоимостные аспекты. Проводящие процессы заполнения отверстий включают дополнительные шаги покрытия и сверления, что увеличивает время и расходы на производство.