Seiring perangkat elektronik menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih canggih, struktur PCB tradisional tidak lagi memadai. Ponsel pintar, perangkat yang dapat dikenakan, modul kontrol otomotif, elektronik medis, dan produk lainnya semuanya membutuhkan ukuran kecil dengan fungsi yang beragam. Inilah mengapa papan HDI dirancang.
Dengan memanfaatkan microvia, blind via, buried via, dan laminasi sekuensial, papan sirkuit tercetak HDI (High-density Interconnect PCB) memungkinkan pemasangan kabel dengan kepadatan tinggi pada area unit yang terbatas. Oleh karena itu, para insinyur dapat merancang produk yang lebih ringkas dan berkinerja tinggi berdasarkan PCB interkoneksi kepadatan tinggi.
Dalam panduan komprehensif ini, kita akan menjelajahi semua yang perlu Anda ketahui tentang teknologi PCB HDI, termasuk jenis, susunan lapisan, prinsip tata letak, proses fabrikasi, dan cara memilih produsen PCB HDI yang tepat.
Apa Itu Dewan HDI?
Papan HDI adalah jenis papan sirkuit tercetak. Nama lengkapnya adalah High-density Interconnect Printed Circuit Board. Dibandingkan dengan PCB tradisional, papan ini memiliki kepadatan kabel yang lebih tinggi, via yang lebih kecil, dan jejak yang lebih halus. Tujuan utama dari PCB interkoneksi kepadatan tinggi adalah untuk mewujudkan koneksi listrik sebanyak mungkin sambil meminimalkan ukuran papan.
Dibandingkan dengan papan multilayer standar, papan sirkuit HDI multilayer memiliki fitur-fitur berikut:
· Mikrovia (via yang dibor dengan laser)
· Vias buta dan terkubur
· Laminasi berurutan
· Lebar dan jarak jejak yang halus
· Lapisan dielektrik yang lebih tipis
Singkatnya, papan HDI memungkinkan lebih banyak koneksi dalam ruang yang lebih kecil.
Mengapa HDI Penting dalam PCB?
Kemasan IC modern seperti BGA, CSP, dan QFN memiliki jarak antar pin yang sangat kecil, yang berarti pin-pin tersebut ditempatkan berdekatan satu sama lain. Akibatnya, perutean jalur di antara pin-pin ini menjadi jauh lebih sulit. Tanpa teknologi PCB HDI, para insinyur perlu menambahkan lebih banyak lapisan PCB untuk merute semua sinyal komponen-komponen ini. Hal ini tentu akan membuat papan menjadi lebih tebal dan besar serta meningkatkan biaya secara tak terhindarkan.
Oleh karena itu, merupakan kemajuan besar bahwa teknologi PCB HDI memungkinkan perutean sinyal secara efisien dalam ruang terbatas.
Dengan menggunakan susunan PCB HDI yang dioptimalkan dan tata letak HDI tingkat lanjut, para desainer dapat:
• Mengurangi ukuran papan
• Meningkatkan integritas sinyal
• Meningkatkan kinerja termal
• Mendukung aplikasi berkecepatan tinggi dan berfrekuensi tinggi
Jenis-jenis Papan HDI
Secara garis besar, terdapat tiga jenis papan HDI berdasarkan jumlah siklus laminasi berurutan. Secara umum, papan-papan tersebut terbagi menjadi tiga struktur:
1. Struktur 1+N+1
Ini adalah papan sirkuit tercetak HDI tingkat dasar; papan ini memiliki struktur paling sederhana:
· Satu lapisan penambah ketebalan di setiap sisi inti.
• Lubang mikro yang dibor laser menghubungkan lapisan luar ke lapisan dalam
Struktur semacam ini banyak digunakan pada ponsel pintar, perangkat yang dapat dikenakan, tablet, dan perangkat elektronik konsumen berukuran kompak lainnya. Struktur ini mudah diproduksi dan dapat memberikan kepadatan jalur yang cukup sambil mengendalikan biaya.
2. Struktur 2+N+2
Ini adalah papan sirkuit HDI multilayer yang lebih canggih dengan dua lapisan laminasi berurutan di setiap sisinya.
· Mikrovia bertumpuk
• Kepadatan perutean yang lebih tinggi
• Cocok untuk prosesor kelas atas dan desain yang kompleks
Struktur semacam ini lebih kompleks. Ia memiliki lapisan tambahan dibandingkan dengan yang paling sederhana, yang dapat menampung kepadatan perutean yang lebih tinggi. Struktur ini dapat diterapkan pada aplikasi yang membutuhkan kepadatan sinyal dan kinerja tinggi. Misalnya, struktur ini umum ditemukan pada modul komputasi, sistem kontrol otomotif, dan peralatan komunikasi. Perangkat-perangkat ini membutuhkan lebih banyak saluran perutean dalam area papan yang terbatas untuk pengoperasian BGA besar dan sinyal berkecepatan tinggi. Selain itu, struktur ini juga dapat ditemukan pada ponsel pintar multifungsi.
3. HDI Lapisan Apa Pun
Dalam struktur ini, microvia dapat menghubungkan lapisan yang berdekatan tanpa terbatas pada lapisan yang tersusun. Desain ini mematahkan batasan tradisional untuk menekan papan secara berurutan dan meningkatkan fleksibilitas interkoneksi antar papan.
Jenis PCB interkoneksi kepadatan tinggi ini menawarkan kebebasan maksimal untuk perutean, dan akan membantu mengoptimalkan jalur sinyal, mengurangi stub via, dan meningkatkan kinerja listrik secara keseluruhan.
Jenis papan HDI ini biasanya digunakan dalam aplikasi ultra-kompak dan berkinerja tinggi seperti ponsel pintar unggulan, modul komputasi canggih, dan peralatan komunikasi berkecepatan tinggi.
Namun, pembuatan struktur ini membutuhkan kemampuan fabrikasi PCB HDI yang sangat baik, termasuk kontrol proses yang ketat dan pengetahuan teknik profesional.
Susunan Lapisan PCB HDI Umum
Susunan lapisan PCB HDI merupakan dasar dari kinerja kelistrikan, dan susunan lapisan papan HDI yang terstruktur dengan baik dapat sangat mengurangi biaya fabrikasi sambil mempertahankan integritas sinyal dan mengoptimalkan distribusi daya.
Susunan Lapisan PCB HDI 6 Lapis yang Khas
· L1: Sinyal
· L2: Tanah
· L3: Sinyal
· L4: Sinyal
· L5: Kekuatan
· L6: Sinyal
Susunan PCB HDI ini memiliki microvia di antara L1-L2 dan L6-L5, sehingga memungkinkan perutean yang padat pada lapisan luar sambil mempertahankan bidang referensi yang stabil.
Susunan Laminasi Berurutan
HDI multilayer akan menambahkan lapisan penambah ketebalan, microvia, dan lapisan routing tambahan setiap kali selama proses laminasi.
Susunan lapisan PCB HDI yang baik harus mempertimbangkan:
· Impedansi terkontrol
• Kembali ke jalur saat ini
• Ekspansi termal
· Melalui keandalan
Keberhasilan tahap ini membutuhkan kolaborasi erat antara desainer dan produsen PCB HDI. Hanya dengan bekerja sama secara erat, mereka dapat menghindari penyesuaian tata letak, penundaan produksi, dan peningkatan biaya yang tidak perlu.
Fitur Utama Tata Letak HDI
Kualitas tata letak HDI merupakan aspek penting yang tidak dapat diabaikan, dan hal ini secara signifikan memengaruhi kualitas papan HDI akhir.
Tata letak HDI yang diterapkan dengan baik mungkin memiliki fitur-fitur berikut:
1. Desain Microvia
Struktur microvia yang bertumpuk dan berselang-seling umum ditemukan pada papan sirkuit HDI multilayer. Microvia sering kali dibor dengan laser dan memiliki diameter yang lebih kecil daripada via mekanis. Dalam teknologi PCB HDI, microvia biasanya dapat membantu dalam tiga aspek berikut:
• Kurangi ukuran bantalan
• Menghemat ruang perutean
• Mempersingkat jalur sinyal
2. Jejak Halus dan Jarak
PCB interkoneksi berdensitas tinggi seringkali memiliki jalur dan jarak yang halus, terkadang hingga 3/3 mil atau bahkan lebih kecil. Karakteristik ini menawarkan ruang ekstra untuk merutekan sinyal dari BGA dengan jarak antar pin yang rapat.
3. Teknologi Via-in-Pad
Dalam tata letak HDI tingkat lanjut, via-in-pad sering digunakan. Via ditempatkan langsung di dalam pad BGA. Hal ini memungkinkan sinyal untuk langsung mengalir dari pad BGA ke lapisan dalam. Jalur sinyal yang lebih pendek pada akhirnya dapat meningkatkan kinerja.
Namun, metode ini membutuhkan teknik kontrol fabrikasi PCB HDI yang sangat presisi. Proses pengeboran, pelapisan, dan pengisian harus cukup akurat untuk memastikan keandalan tata letak HDI.
4. Pertimbangan Integritas Sinyal
Teknologi PCB HDI umum digunakan dalam sistem berkecepatan tinggi, sehingga para perancang harus memperhatikan kiat-kiat berikut:
· Impedansi kontrol
• Meminimalkan interferensi silang
• Optimalkan jalur pengembalian
• Kurangi panjang sisa potongan
Tata letak HDI yang tepat memastikan kinerja listrik yang stabil. Ini membantu mengontrol impedansi, mengurangi interferensi sinyal, dan menjaga jalur balik yang bersih. Oleh karena itu, tata letak HDI yang dirancang dengan baik pasti akan meningkatkan integritas sinyal dan keandalan keseluruhan papan akhir.
Tentang PCBasic
Waktu adalah uang dalam proyek Anda – dan PCBasis mengerti. PCBasis adalah Perusahaan perakitan PCB yang memberikan hasil cepat dan sempurna setiap saat. jasa perakitan PCB termasuk dukungan teknik ahli di setiap langkah, memastikan kualitas terbaik di setiap papan. Sebagai perusahaan terkemuka produsen perakitan PCB, Kami menyediakan solusi terpadu yang menyederhanakan rantai pasokan Anda. Bermitralah dengan tim kami yang canggih. Pabrik prototipe PCB untuk penyelesaian yang cepat dan hasil terbaik yang dapat Anda percaya.
Proses Fabrikasi Papan HDI
Pembuatan papan HDI lebih kompleks daripada pembuatan PCB standar. Proses fabrikasi PCB HDI biasanya meliputi:
1. Persiapan Inti
Langkah pertama dalam pembuatan papan sirkuit tercetak HDI mirip dengan pembuatan papan sirkuit tercetak tradisional. Yaitu, pembuatan inti bagian dalamnya.
2. Pengeboran Laser
Langkah kunci kedua dalam teknologi PCB HDI adalah membentuk microvia. Langkah ini akan menggunakan teknologi pengeboran laser.
3. Pembersihan dan Penyajian
Setelah pengeboran, lubang mikro akan dibersihkan dan dilapisi dengan lapisan tembaga untuk memastikan konduktivitas yang andal.
4. Laminasi Berurutan
Pada langkah ini, lapisan dielektrik dan tembaga tambahan dilaminasi ke lapisan inti. Setiap siklus laminasi meningkatkan kompleksitas papan sirkuit HDI multilayer.
5. Pencitraan dan Etsa
Langkah ini akan menggunakan sistem pencitraan canggih untuk membentuk sirkuit jejak halus. Hanya peralatan canggih yang digunakan dalam langkah ini yang dapat menghasilkan hasil yang memenuhi persyaratan tata letak HDI yang ketat.
6. Penyelesaian Permukaan dan Pengujian
Pada langkah terakhir ini, dilakukan perawatan permukaan akhir seperti ENIG atau OSP. Kemudian dilakukan pengujian kelistrikan, yang dapat memastikan papan HDI memenuhi spesifikasi desain.
Prosesnya sangat kompleks, jadi jika Anda ingin memastikan hasil dan keandalan pembuatan PCB HDI, memilih produsen PCB HDI yang mampu dan bertanggung jawab adalah hal yang terpenting.
Teknologi Utama di Balik Fabrikasi Papan HDI
Untuk membuat papan HDI dan memastikan kinerjanya, beberapa teknologi canggih utama harus diterapkan selama keseluruhan proses.
1. Teknologi Laser Microvia
Pengeboran laser memungkinkan pembentukan vias yang sangat kecil dengan akurasi posisi yang tinggi. Ini adalah teknologi PCB HDI yang mendasar.
2. Teknologi Pembangunan Berurutan (SBU)
SBU merupakan tulang punggung fabrikasi PCB HDI. Ini adalah jenis teknologi yang digunakan untuk memungkinkan konstruksi lapis demi lapis dari PCB interkoneksi kepadatan tinggi.
3. Materi Lanjutan
PCB HDI biasanya menggunakan material dielektrik tipis dan laminasi berkinerja tinggi. Material ini dapat secara signifikan meningkatkan integritas sinyal dan keandalan termal pada papan sirkuit HDI multilayer.
4. Pencitraan Presisi Tinggi
Sistem pencitraan langsung tingkat lanjut merupakan sistem kunci yang digunakan selama fabrikasi PCB HDI untuk membantu menghasilkan jejak yang halus.
Memilih Produsen PCB HDI yang Tepat
Tidak semua pabrik PCB mampu memproduksi papan HDI yang andal. Jadi, untuk memastikan kualitas papan HDI, sebaiknya Anda meluangkan waktu untuk mencari produsen PCB HDI yang bertanggung jawab.
Saat memilih produsen PCB HDI, pertimbangkan faktor-faktor berikut:
1. Kemampuan Teknis
Produsen yang terpercaya harus memiliki dukungan teknis:
• Presisi pengeboran laser
• Pengujian keandalan Microvia
• Pengalaman dengan susunan PCB HDI yang kompleks
• Teknologi PCB HDI yang terbukti
2. Dukungan Teknik
Produsen PCB HDI yang handal harus mampu membantu dalam hal:
• Optimasi susunan lapisan
· Ulasan DFM
• Pengembangan prototipe PCB HDI
3. Kontrol kualitas
Carilah produsen yang berpengalaman dalam pengendalian mutu:
• Kepatuhan IPC
• Kemampuan pengujian listrik
• Analisis mikroseksi
4. Dari Prototipe ke Produksi Massal
Pemasok yang andal harus cukup kompeten untuk mendukung pembuatan prototipe PCB HDI maupun fabrikasi PCB HDI dalam jumlah besar.
Mitra yang tepat dapat membantu Anda mendapatkan hasil dua kali lipat dengan setengah usaha. Memilih produsen PCB HDI yang tepat patut dipertimbangkan, karena hal itu pasti akan memengaruhi kinerja produk, biaya, dan waktu pemasaran.
Kesimpulan
Papan sirkuit tercetak HDI menawarkan keunggulan tak tertandingi dalam kepadatan perutean dan kinerja. Dan karena meningkatnya permintaan akan perangkat yang ringkas dan berkecepatan tinggi, papan HDI secara bertahap muncul dengan keunggulannya dalam desain elektronik modern.
Namun, pembuatan papan HDI bukanlah hal yang mudah. Mulai dari strategi tata letak HDI hingga struktur susunan PCB HDI yang direkayasa, implementasi teknologi PCB HDI yang sukses membutuhkan kolaborasi erat antara perancang dan produsen PCB HDI.
Baik Anda sedang mengembangkan ponsel pintar, pengontrol otomotif, atau perangkat medis, memilih mitra yang tepat dan berinvestasi dalam fabrikasi PCB HDI yang tepat untuk prototipe PCB HDI Anda dapat meningkatkan keandalan dan daya saing produk Anda secara signifikan.
Secara keseluruhan, seiring kemajuan teknologi, peran papan sirkuit HDI multilayer akan menjadi semakin penting, dan solusi PCB interkoneksi kepadatan tinggi akan diterapkan pada bidang yang lebih luas dalam elektronik generasi berikutnya.
Pertanyaan Umum (FAQ)
1. Apa perbedaan antara papan HDI dan PCB standar?
Papan HDI menggunakan microvia, jalur halus, dan teknologi laminasi sekuensial, sedangkan PCB standar mengandalkan pengeboran mekanis dan memiliki jarak antar jalur yang lebih besar.
2. Apakah papan sirkuit tercetak HDI lebih mahal?
Ya. Karena fabrikasi PCB HDI melibatkan pengeboran laser dan beberapa siklus laminasi, hal ini tentu menambah biaya dibandingkan dengan PCB tradisional.
3. Industri apa saja yang menggunakan teknologi PCB interkoneksi kepadatan tinggi?
Elektronik konsumen, sistem otomotif, perangkat medis, kedirgantaraan, dan peralatan komunikasi berkecepatan tinggi sering menggunakan teknologi PCB HDI.
4. Bagaimana cara memilih produsen PCB HDI?
Evaluasilah pabrikan berdasarkan kemampuan teknis, pengalaman dengan susunan PCB HDI yang kompleks, dukungan untuk prototipe PCB HDI, dan sistem kontrol kualitas secara keseluruhan.
