I takt med att elektroniska enheter blir mindre, snabbare och kraftfullare räcker traditionella kretskortsstrukturer inte längre till. Smartphones, bärbara enheter, styrmoduler för fordon, medicinsk elektronik och andra produkter kräver alla en liten storlek med diversifierade funktioner. Det är därför HDI-kortet är utformat.
Genom att använda mikrovias, blindvias, nedgrävda vias och sekventiell laminering gör ett HDI-kretskort (High-density Interconnect PCB) det möjligt att lägga högdensitetskablage på en begränsad yta. Därför kan ingenjörer designa mer kompakta, högpresterande produkter baserat på högdensitets-sammankopplings-PCB.
I den här omfattande guiden utforskar vi allt du behöver veta om HDI-kretskortsteknik, inklusive typer, uppbyggnad, layoutprinciper, tillverkningsprocesser och hur man väljer rätt tillverkare av HDI-kretskort.
Vad är ett HDI-kort?
Ett HDI-kort är en typ av kretskort. Dess fullständiga namn är High-density Interconnect Printed Circuit Board. Jämfört med traditionella kretskort har det högre ledningstäthet, mindre vior och finare spår. Huvudmålet med ett högdensitets-sammankopplings-kretskort är att realisera elektriska anslutningar så mycket som möjligt samtidigt som kortstorleken minimeras.
Jämfört med vanliga flerskiktskort har ett flerskikts-HDI-kretskort följande egenskaper:
· Mikrovias (laserborrade vias)
· Blinda och begravda vias
· Sekventiell laminering
· Fin spårbredd och avstånd
· Tunnare dielektriska lager
Kort sagt, ett HDI-kort möjliggör fler anslutningar på mindre utrymme.
Varför är HDI viktigt i PCB?
Moderna IC-kapslingar som BGA, CSP och QFN har extremt litet pitch-avstånd, vilket innebär att stiften är placerade nära varandra. Som ett resultat blir det mycket svårare att dirigera spår mellan dessa stiften. Utan HDI-PCB-teknik skulle ingenjörer behöva lägga till många fler PCB-lager för att dirigera alla signaler från dessa komponenter. Detta kommer utan tvekan att göra kortet tjockare och större och oundvikligen öka kostnaden.
Därför är det ett enormt framsteg att HDI PCB-tekniken gör det möjligt att dirigera signaler effektivt i ett begränsat utrymme.
Genom att använda en optimerad HDI-kretskortsuppställning och avancerad HDI-layout kan konstruktörer:
· Minska brädestorleken
· Förbättra signalintegriteten
· Förbättra termisk prestanda
· Stödjer höghastighets- och högfrekventa applikationer
Typer av HDI-kort
Det finns ungefär tre typer av HDI-kort beroende på antalet sekventiella lamineringscykler. De är huvudsakligen indelade i tre strukturer:
1. 1+N+1-struktur
Detta är HDI-kretskortet på instegsnivå; det har den enklaste strukturen:
· Ett uppbyggnadslager på varje sida av kärnan
· Laserborrade mikrovior som förbinder yttre lager med inre lager
Denna typ av struktur används ofta i smartphones, bärbara enheter, surfplattor och annan kompakt konsumentelektronik. Den är enkel att tillverka och kan ge tillräcklig routingstäthet samtidigt som kostnaderna kontrolleras.
2. 2+N+2-struktur
Detta är ett mer avancerat flerskikts-HDI-kretskort med två sekventiella lamineringslager på varje sida.
· Staplade mikrovias
· Högre routingstäthet
· Lämplig för avancerade processorer och komplexa konstruktioner
Denna typ av struktur är mer komplex. Den har ett extra uppbyggnadslager jämfört med den enklaste, vilket kan hålla en högre routningsdensitet. Den kan tillämpas på applikationer som kräver hög signaldensitet och prestanda. Till exempel är den vanlig i datormoduler, fordonsstyrsystem och kommunikationsutrustning. Dessa enheter kräver fler routningskanaler inom ett begränsat kortområde för arbete med stora BGA:er och höghastighetssignaler. Den kan också hittas i multifunktionella smartphones.
3. HDI i alla lager
I den här strukturen kan mikrovias ansluta vilket intilliggande lager som helst utan att vara begränsade till de uppbyggda lagren. Denna design bryter den traditionella begränsningen att pressa korten sekventiellt och ökar flexibiliteten vid sammankoppling mellan korten.
Denna typ av högdensitets-sammankopplings-PCB erbjuder maximal frihet för routing, och det hjälper till att optimera signalvägar, minska via-stubbar och förbättra den totala elektriska prestandan.
Denna typ av HDI-kort används vanligtvis i ultrakompakta och högpresterande applikationer som flaggskeppssmartphones, avancerade datormoduler och höghastighetskommunikationsutrustning.
Att tillverka denna struktur kräver dock utmärkt tillverkningskapacitet för HDI-kretskort, inklusive strikt processkontroll och professionell teknisk kunskap.
Vanliga HDI-kretskortuppsättningar
HDI-kretskortsuppbyggnad är grunden för elektrisk prestanda, och en välstrukturerad HDI-kortsuppbyggnad kan avsevärt minska tillverkningskostnaderna samtidigt som signalintegriteten bibehålls och effektfördelningen optimeras.
Typisk 6-lagers HDI PCB-stapling
· L1: Signal
· L2: Mark
· L3: Signal
· L4: Signal
· L5: Kraft
· L6: Signal
Denna HDI-kretskortsuppsättning har mikrovior mellan L1-L2 och L6-L5, vilket möjliggör tät routing på yttre lager samtidigt som ett stabilt referensplan bibehålls.
Sekventiell lamineringsstapling
En flerskiktad HDI lägger till ytterligare uppbyggnadsskikt, mikrovias och frätskikt varje gång under lamineringsprocessen.
En bra HDI-kretskortsuppställning måste beakta:
· Kontrollerad impedans
· Returnera strömbanor
· Termisk expansion
· Via tillförlitlighet
För att detta steg ska lyckas krävs ett nära samarbete mellan konstruktörer och tillverkaren av HDI-kretskorten. Endast om de arbetar nära varandra kan de undvika layoutjusteringar, produktionsförseningar och onödiga kostnadsökningar.
Kärnfunktioner i HDI-layout
Kvaliteten på HDI-layouten är en viktig aspekt som inte kan ignoreras, och den påverkar avsevärt kvaliteten på det slutliga HDI-kortet.
En välutplacerad HDI-layout kan ha följande funktioner:
1. Microvia-design
Staplade och förskjutna mikroviastrukturer är vanliga i flerskiktade HDI-kretskort. Mikroviaerna är ofta laserborrade och har mindre diametrar än mekaniska vias. Inom HDI-kretskortsteknik kan mikrovia vanligtvis hjälpa till med följande tre aspekter:
· Minska dynans storlek
· Spara routingutrymme
· Förkorta signalvägarna
2. Finspårning och mellanrum
Ett högdensitets-sammankopplings-PCB har ofta fina spår och avstånd, ibland ner till 3/3 mil eller ännu mindre. Denna egenskap ger extra utrymme för att dirigera signaler från finpitch-BGA:er.
3. Via-in-Pad-teknik
I en avancerad HDI-layout används ofta via-in-pad. Vian placeras direkt inuti BGA-paden. Detta gör att signaler kan gå direkt från BGA-padsen till de inre lagren. En kortare signalväg kan slutligen förbättra prestandan.
Denna metod kräver dock en mycket exakt kontrollteknik för tillverkning av HDI-kretskort. Borrnings-, pläterings- och fyllningsprocesserna måste vara tillräckligt noggranna för att säkerställa HDI-layoutens tillförlitlighet.
4. Signalintegritetsöverväganden
HDI-kretskortsteknik används ofta i höghastighetssystem, så konstruktörer måste vara uppmärksamma på följande tips:
· Kontrollimpedans
· Minimera överhörning
· Optimera returvägar
· Minska stubblängden
Korrekt HDI-layout säkerställer stabil elektrisk prestanda. Det hjälper till att kontrollera impedans, minska signalstörningar och bibehålla rena returvägar. Därför kommer en väl utformad HDI-layout definitivt att förbättra signalintegriteten och den övergripande tillförlitligheten hos det slutliga kortet.
Om PCBasic
Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCBasic är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande tillverkare av kretskortsmontering, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.
HDI-korttillverkningsprocess
Tillverkningen av ett HDI-kort är mer komplex än tillverkningen av ett standardkretskort. Tillverkningsprocessen för HDI-kretskort inkluderar vanligtvis:
1. Kärnförberedelse
Det första steget i tillverkningen av ett HDI-kretskort liknar det för ett traditionellt kretskort, det vill säga tillverkningen av dess inre kärna.
2. Laserborrning
Det andra viktiga steget i HDI-kretskorttekniken är att forma mikrovias. Detta steg kommer att använda laserborrningsteknik.
3. Avsmejrning och plätering
Efter borrningen rengörs mikroviorna och pläteras med ett lager koppar för att säkerställa tillförlitlig konduktivitet.
4. Sekventiell laminering
I detta steg lamineras ytterligare dielektriska lager och kopparlager på kärnlagret. Varje lamineringscykel ökar komplexiteten hos flerskikts-HDI-kretskortet.
5. Avbildning och etsning
I detta steg används avancerade avbildningssystem för att skapa fina spårkretsar. Endast den avancerade utrustning som används i detta steg kan producera ett resultat som uppfyller de strikta HDI-layoutkraven.
6. Ytbehandling och provning
I detta sista steg appliceras slutliga ytbehandlingar som ENIG eller OSP. Sedan utförs elektriska tester, vilket kan säkerställa att HDI-kortet uppfyller designspecifikationerna.
Processen är mycket komplex, så om du vill säkerställa avkastningen och tillförlitligheten vid tillverkning av HDI-kretskort är det viktigaste att välja en kompetent och ansvarsfull tillverkare av HDI-kretskort.
Viktiga teknologier bakom tillverkning av HDI-kort
För att tillverka ett HDI-kort och säkerställa dess prestanda bör några viktiga avancerade tekniker tillämpas under hela processen.
1. Lasermikroviateknik
Laserborrning gör det möjligt att forma extremt små vias med hög positionsnoggrannhet. Detta är en grundläggande HDI-kretskortsteknik.
2. Sekventiell uppbyggnadsteknik (SBU)
SBU är ryggraden i tillverkning av HDI-kretskort. Det är en typ av teknik som används för att möjliggöra lager-för-lager-konstruktion av högdensitetsförbindelsekretskort.
3. Avancerat material
HDI-kretskort använder vanligtvis tunna dielektriska material och högpresterande laminat. Dessa material kan avsevärt förbättra signalintegriteten och termisk tillförlitlighet i ett flerskikts-HDI-kretskort.
4. Högprecisionsavbildning
Avancerade direktavbildningssystem är viktiga system som används vid tillverkning av HDI-kretskort för att uppnå fina spår.
Att välja rätt HDI-kretskortstillverkare
Inte alla kretskortsfabriker kan producera ett pålitligt HDI-kort. Så för att säkerställa HDI-kortets kvalitet är det bäst att du lägger ner lite tid på att hitta en ansvarsfull tillverkare av HDI-kretskort.
När du väljer en tillverkare av HDI-kretskort, överväg följande faktorer:
1. Teknisk förmåga
En pålitlig tillverkare måste ha teknisk support:
· Laserborrningsprecision
· Microvia tillförlitlighetstestning
· Erfarenhet av komplex HDI-kretskortsuppbyggnad
· Beprövad HDI-kretskortsteknik
2. Teknisk support
En stark tillverkare av HDI-kretskort bör kunna hjälpa till med:
· Stackup-optimering
· DFM-granskning
· Utveckling av HDI-kretskortsprototyper
3. Kvalitetskontroll
Leta efter tillverkare som har erfarenhet av kvalitetskontroll:
· IPC-efterlevnad
· Elektrisk testkapacitet
· Mikrosektionsanalys
4. Från prototyp till massproduktion
En pålitlig leverantör kan vara tillräckligt kompetent för att stödja både byggnation av HDI-kretskortsprototyper och tillverkning av HDI-kretskort i stora volymer.
En rätt partner kan hjälpa dig att få dubbelt så bra resultat med halva ansträngningen. Att välja rätt tillverkare av HDI-kretskort är värt att överväga, eftersom det definitivt kommer att påverka produktens prestanda, kostnad och time-to-market.
Slutsats
HDI-kretskortet erbjuder oöverträffade fördelar vad gäller routingstäthet och prestanda. Och på grund av den ökande efterfrågan på kompakta och snabba enheter framträder HDI-kortet gradvis med sina överlägsenheter inom modern elektronisk design.
Tillverkningen av ett HDI-kort är dock ingen enkel sak. Från HDI-layoutstrategier till konstruerade HDI-kretskortsstrukturer kräver en framgångsrik implementering av HDI-kretskortsteknik ett nära samarbete mellan konstruktörer och HDI-kretskortstillverkaren.
Oavsett om du utvecklar en smartphone, en bilstyrenhet eller en medicinteknisk produkt kan du avsevärt förbättra dina produkters tillförlitlighet och konkurrenskraft genom att välja rätt partner och investera i korrekt HDI-kretskortstillverkning för din HDI-kretskortprototyp.
Sammantaget, i takt med att tekniken fortsätter att gå framåt, kommer rollen för flerskiktade HDI-kretskort att bli allt viktigare, och lösningar för högdensitetssammankopplings-PCB kommer att tillämpas på ett bredare område inom nästa generations elektronik.
Vanliga frågor
1. Vad är skillnaden mellan ett HDI-kort och ett vanligt kretskort?
Ett HDI-kort använder mikrovias, fina spår och sekventiell lamineringsteknik, medan ett standard-PCB förlitar sig på mekanisk borrning och har större spåravstånd.
2. Är ett HDI-kretskort dyrare?
Ja. Eftersom tillverkning av HDI-kretskort innebär laserborrning och flera lamineringscykler, tillför det definitivt extra kostnader jämfört med traditionella kretskort.
3. Vilka branscher använder högdensitets-sammankopplings-PCB-teknik?
Konsumentelektronik, fordonssystem, medicintekniska produkter, flyg- och rymdteknik och höghastighetskommunikationsutrustning använder ofta HDI-kretskortsteknik.
4. Hur väljer jag en tillverkare av HDI-kretskort?
Utvärdera tillverkarens tekniska kapacitet, erfarenhet av komplex HDI-kretskortsuppbyggnad, stöd för HDI-kretskortsprototyper och övergripande kvalitetskontrollsystem.
