Керамическая PCB - Материнская плата для телефона HDI (Phone HDI PCB)

Что такое HDI-плата?

HDI (High Density Interconnect) - это технология печатных плат высокой плотности межсоединений. Такие платы отличаются более высокой плотностью трассировки, уменьшенной шириной проводников и зазоров между ними, а также использованием микроотверстий (microvias), которые обычно имеют диаметр менее 125 мкм.

Основной особенностью HDI-плат является применение технологии последовательного наращивания слоев (Sequential Build-Up, SBU), позволяющей создавать сложные многослойные конструкции с высокой плотностью монтажа.

Структура HDI-плат и уровни наращивания

Конструкция HDI-платы определяется количеством циклов последовательного наращивания слоев. Каждый цикл формирования дополнительных слоев и лазерных микроотверстий называется этапом (стадией) наращивания.

HDI первого порядка (1-N-1) включает один цикл наращивания с каждой стороны платы.

HDI второго порядка (2-N-2) включает два последовательных цикла наращивания и два уровня лазерных микроотверстий.

С увеличением количества стадий возрастает плотность межсоединений, но одновременно усложняется технология производства и увеличивается стоимость изделия.

Технология Sequential Build-Up

Технология последовательного наращивания предполагает формирование проводящих слоев и микроотверстий поэтапно, слой за слоем. Благодаря этому удается создать трехмерную структуру межсоединений с высокой плотностью монтажа.

По сравнению с традиционными многослойными печатными платами технология Build-Up позволяет значительно увеличить количество межслойных соединений, уменьшить размеры проводников и эффективно использовать доступную площадь платы.

История развития технологии

Концепция многослойных межсоединений появилась еще в 1970-х годах при разработке полупроводниковых технологий. Уже тогда использовались многослойные структуры с металлическими проводниками и изоляционными слоями на кремниевых подложках.

Позднее аналогичные принципы были применены при производстве многослойных керамических подложек и высокоплотных модулей для вычислительной техники. Современная технология HDI стала логическим развитием этих решений и сегодня широко используется в производстве сложной электронной аппаратуры.

Точность позиционирования в производстве HDI-плат

Одной из наиболее сложных задач при производстве HDI является обеспечение высокой точности совмещения всех элементов конструкции.

Помимо соблюдения размеров проводников и зазоров, необходимо обеспечить точное совпадение:

а. лазерных микроотверстий с контактными площадками;

б. рисунка проводников между различными слоями;

в. паяльной маски с контактными площадками;

г. сверловки с внутренними слоями платы.

Любое смещение может привести к снижению надежности изделия или полной потере работоспособности платы.

Влияние материалов на точность изготовления

Точность позиционирования во многом зависит от свойств материалов, используемых при изготовлении платы. Размеры диэлектрических материалов могут изменяться под воздействием температуры, влажности, давления и технологических процессов ламинирования. После сверления и металлизации отверстий плата проходит множество химических и термических операций, каждая из которых может вызывать дополнительные деформации материала. Поэтому стабильность размеров используемых материалов играет критически важную роль при производстве HDI-плат.

Влияние оборудования и фотошаблонов

Для получения высокой точности необходимы не только качественные материалы, но и высокоточное производственное оборудование. Современные автоматические установки экспонирования используют оптические системы распознавания реперных меток и цифровые алгоритмы коррекции положения. В большинстве случаев применяется четырехточечная система совмещения, позволяющая компенсировать деформации материала и обеспечить точное совпадение слоев.

Качество конечного изделия зависит от:

- стабильности размеров базовых материалов;

- качества стеклоткани и смолы;

- точности ламинирования;

- стабильности фотошаблонов;

- возможностей систем оптического совмещения;

- точности сверления и лазерной обработки.

Применение HDI-плат

Благодаря высокой плотности межсоединений HDI-платы широко применяются в современных электронных устройствах: смартфонах и планшетах, телекоммуникационном оборудовании, автомобильной электронике, медицинской технике, серверах и сетевом оборудовании, высокочастотных и высокоскоростных устройствах, GPS- и навигационных системах, промышленной автоматике.

iPCB специализируется на разработке и производстве высокоточных печатных плат от 4 до 46 слоев, включая HDI-платы, высокочастотные и высокоскоростные платы, платы для корпусирования микросхем, тестовые платы, гибко-жесткие платы (Rigid-Flex PCB), а также другие решения для современных электронных устройств.