ПЕЧАТНАЯ PCB - Что вы хотите знать о совете по ИРЧП?

С развитием технологий растет и потребность в более компактных корпусах для размещения большего количества функций. Печатные платы, разработанные с использованием технологии межсоединений высокой плотности (HDI), как правило, имеют меньшие размеры, поскольку большее количество компонентов размещается в меньшем пространстве. В печатных платах HDI используются глухие, заглубленные и микропроводы, сквозные отверстия в прокладках и очень тонкие контуры для размещения большего количества компонентов на меньшей площади. Разработка и производство печатных плат High-densityinterconnect (HDI) начались в 1980 году, когда исследователи начали изучать способы уменьшения размера сквозных отверстий в печатных платах. Первые серийные печатные платы, или платы с последовательным монтажом, были выпущены в 1984 году. С тех пор разработчики и производители компонентов искали способы интеграции большего количества функций на одном кристалле и одной печатной плате. На сегодняшний день разработка и производство печатных плат HDI включены в стандарты IPC-2315, IPC-2226, IPC-4104 и IPC-6016.

Печатная плата HDI обладает многими преимуществами, которые позволяют ей широко использоваться в современной электронной промышленности. Это технология, поддерживающая миниатюризацию, которая стала одной из основных характеристик всех электронных устройств. Технология HDI использует автоматизированные производственные линии и современное оборудование для производства печатных плат для достижения высокой степени автоматизации и информатизации производственного процесса, что значительно повышает эффективность и качество производства. Технология HDI использует экологически чистые материалы и процессы для снижения загрязнения окружающей среды, что соответствует современной тенденции развития "зеленой" защиты окружающей среды. Печатная плата HDI также может улучшить электрические характеристики за счет сокращения пути передачи электрических сигналов, тем самым ускоряя передачу сигналов и снижая риск потери или перехвата этих сигналов. Таким образом, небольшая печатная плата HDI может сочетать в себе множество функций для обеспечения высокоскоростной передачи сигналов и надежного соединения. Одна из его важнейших особенностей - меньший размер и вес. По мере увеличения плотности схем мы обнаруживаем, что для них требуется меньше слоев и материалов, что помогает сделать их легче и тоньше, что делает их идеальными для портативных и носимых устройств. По сравнению с традиционными печатными платами, HDI-печатные платы обладают превосходной функциональностью и гибкостью конструкции за счет добавления компонентов в два внешних слоя. Они также обеспечивают очень высокую плотность склеивания при сохранении целостности конструкции. Таким образом, эта технология дает нам большую свободу в разработке и внедрении инноваций, в то время как традиционные печатные платы ограничены количеством слоев и плотностью направленности. Наконец, благодаря встроенным в его конфигурацию микросхемам и другим функциям HDI стало проще размещать большее количество компонентов на очень близком расстоянии друг от друга, что сокращает время передачи данных и экономит электроэнергию. Это также улучшает бортовую связь, делая ее более надежной и подходящей для сложных задач, что в конечном итоге повышает их эффективность.

Ключевые моменты проектирования печатных плат HDI: Поскольку процесс проектирования печатных плат HDI - это процесс, от которого зависят все аспекты стадии производства, отслеживание требований к дизайну с высокой точностью может позволить производителям оптимизировать производственный процесс и избежать ошибок, которые могут привести к повторному производству, тем самым обеспечивая успешную реализацию проекта. стадия производства. В процессе проектирования необходимо учитывать ширину и расстояние между компонентами, чтобы сохранить целостность сигнала и обеспечить отсутствие помех в узких диапазонах частот. Чтобы обеспечить надежную связь, необходимо учитывать сложность соединения между слоями с высокой плотностью, содержащими большое количество элементов, для размещения плотных цепей в ограниченном пространстве. Крайне важно выбрать подходящие материалы, которые сочетаются с дизайном, например, медную фольгу, которая напрямую влияет на качество и эффективность конечного продукта. Методы регулирования и отвода тепла, особенно в конструкциях, содержащих большое количество компонентов для выполнения своих функций. Необходимо проследить тепловой путь и соответствующим образом расположить компоненты для равномерного распределения тепла. Наконец, необходимо уточнить детали интеграции микроканалов, которая считается одним из наиболее важных компонентов печатных плат HDI. Они действуют как каналы для передачи сигналов между различными уровнями. Они значительно снижают взаимные помехи между сигналами, тем самым обеспечивая высокую надежность и эффективность производимых электронных устройств.

При разработке проектов HDI следует руководствоваться следующими стандартами:

IPC/JPCA-2315: Руководство по конструкциям межсоединений высокой плотности и проектированию микросхем.

IPC-2226: Стандартные технические требования к свойствам материалов, образованию микровзрывов, конструкциям межсоединений и выбору правил проектирования.

IPC/JPCA-4104: Этот стандарт устанавливает квалификационные требования и эксплуатационные характеристики диэлектрических материалов, используемых в конструкциях межсоединений высокой плотности.

IPC-6016: Общая спецификация для подложек высокой плотности.

Технические характеристики HDI：

Печатная плата, соответствующая следующим техническим характеристикам, может рассматриваться как конструкция HDI.

Межстрочный интервал должен быть ≤100 мкм

Диаметр сквозного отверстия ≤150 мкм

Захватная площадка ≤400 мкм

Плотность захвата >20 прокладок/см2

Выбор материала для ИРЧП：

Следующим шагом является выбор материалов, которые подходят для изготовления HDI и отвечают температурным и электрическим требованиям. Выбранный материал будет влиять на электрические характеристики трассы. Это также влияет на диэлектрические потери материала. Другие параметры, такие как максимальная выдерживаемая температура, максимальная частота сигнала и CTE, также важны в процессе выбора материала.

Некоторые часто используемые материалы для изготовления HDI-панелей включают:

Нормальная скорость и потери: серия FR4

Средняя скорость вращения, средние потери: Nelco N7000-2 HT

Высокая скорость и низкие потери: Isola I-Speed

Чрезвычайно высокая скорость и чрезвычайно низкие потери (ВЧ/СВЧ): IsolaTachyon100G

После определения материала спланируйте эффективную укладку печатной платы и микроструктуру.

Производственный процесс:

Процесс изготовления HDI-плат относительно сложен, включая лазерные отверстия (Laser Via), многослойные медные пластины, технологию травления и т.д. для обеспечения высокой плотности межсоединений и сложной разводки схем. Напротив, процесс изготовления обычных печатных плат относительно прост, как правило, с использованием фотолитографии, травления и т.д.

Стоимость:

Из-за более сложного производственного процесса платы HDI и более высокой плотности линий и технических требований стоимость ее изготовления относительно высока. Обычная печатная плата имеет более низкую стоимость изготовления и подходит для некоторых сценариев применения с низкой плотностью линий и техническими требованиями.

Тестирование:

После того, как печатная плата HDI будет готова, ее необходимо тщательно протестировать. Сложность теста заключается в том, как обнаружить детали, которые трудно заметить, такие как глухие отверстия и заглубленные в землю отверстия. Кроме того, для обеспечения производительности и надежности платы требуется тестирование целостности сигнала и электромагнитных помех. Поэтому специалисты по тестированию должны обладать глубокими знаниями и опытом в области тестирования, а также владеть тестирующим оборудованием и программным обеспечением.

Приложение:

Благодаря своим уникальным преимуществам платы HDI широко используются в различных электронных устройствах. Основные области применения включают, но не ограничиваются ими:

Продукты мобильной связи: такие мобильные устройства, как смартфоны и планшеты, используют платы HDI из-за их небольшого размера и высоких требований к производительности.

Бытовая электроника: включая бытовую электронику, такую как телевизоры, колонки, камеры и т.д., платы HDI могут соответствовать требованиям к небольшому размеру, высокой производительности и внешнему виду.

Медицинское оборудование: В медицинских приборах высокоплотная конструкция плат HDI позволяет обеспечить более функциональную интеграцию.

Промышленное оборудование для управления: например, оборудование автоматизации, роботы и т.д., платы HDI могут обеспечить более высокую скорость передачи сигнала и стабильность.

Будущее направление развития индустрии HDI:

Отраслевой спрос заставляет ИРЧП быстро развиваться. Электронные продукты, такие как смартфоны, планшеты и носимые устройства, развиваются в направлении миниатюризации, многофункциональности и длительного времени автономной работы. Если взять Apple в качестве примера, то iPhone4S впервые представила Anylayer HDI, а iPhoneX - SLP. Благодаря технологии stacked SLP размер материнской платы iPhoneX составляет всего 70% от размера материнской платы iPhone8plus; после обновления технологии связи до 5G в моделях Huawei, OPPO и vivo 5G в больших количествах используются системные платы Anylayer HDI, и заказ обычных материнских плат среднего и младшего ценового сегмента также увеличился. Материнские платы для смартфонов претерпели эволюцию от HDI первого порядка к HDI второго порядка, а затем и к SLP. Ширина строки/межстрочный интервал продолжают уменьшаться, а плотность компонентов продолжает увеличиваться.

Ассортимент продукции HHIDI для автомобильной промышленности широк. Благодаря тенденции к развитию интеллектуальных систем, начиная с развлекательных систем в автомобиле и заканчивая системами помощи при вождении ADAS и автоматическими системами управления автомобилем, производительность контроллера домена кузова была улучшена, а количество высокоскоростных вычислительных чипов, используемых в ограниченном объеме, увеличилось. У HDI большие возможности для роста. Например, контроллер ADAS от Tesla использует 8-слойный HDI 3-го порядка. Ожидается, что в будущем автомобильные материнские платы пройдут путь, аналогичный пути материнских плат для мобильных телефонов, и перейдут с недорогих на высокопроизводительные технологии hdi.