Печатная плата с разъемами высокой плотности

Что такое HDI?

HDI, которая означает более высокую плотность проводов на единицу площади по сравнению с обычными печатными платами, является передовой технологией. печатная плата Технология печатных плат (PCB) позволяет достичь более высокого уровня интеграции электронных компонентов за счет микротонкой проводки, микроскопических сквозных структур и плотной разводки. В таких платах используются более тонкие провода и зазоры (≤ 100 мкм/0,10 мм), меньшие проходные отверстия (<150 мкм) и площадки (20 площадок/см2) по сравнению с традиционной технологией печатных плат.

Основные характеристики

• Более тонкая ширина линий и интервалы между ними: обычно ≤100 мкм (0,10 мм), что значительно ниже, чем у обычных печатных плат (обычно 150 мкм+).
• Крошечные сквозные отверстия:
• Лазерная слепая встраиваемая прокладка: <150 мкм в диаметре, просверлены лазером для высокоплотных соединений между слоями.
• Уложенные/штабелированные отверстия: Улучшение использования вертикального пространства и снижение требований к уровню.
• Высокая плотность накладок: >20 площадок/см² для поддержки многоконтактных микросхем (например, корпусов BGA, CSP).
• Тонкие материалы: Использование подложек с низкой диэлектрической проницаемостью и высокой стабильностью (например, FR4, полиимид).

Основные особенности плат HDI (по сравнению с обычными печатными платами)

1. Конструкция микровинта (с преобладанием лазерного сверления)

• Выбор технологии: В платах HDI обычно используется лазерное сверление (диаметр отверстий обычно ≤150 мкм), а не механическим сверлением. Причины включают:
• Пределы механического сверления: Сверлильные иглы 0,15 мм легко ломаются, имеют высокие требования к числу оборотов и низкую эффективность, а также не могут обеспечить контроль глубины. слепые отверстия.
• Лазерное преимущество: Может обрабатывать крошечные отверстия (например, 50 мкм), поддерживает HDI любого уровняУ него нет физического контакта и высокая урожайность.

2. Конструкции колец с микровинтами и отверстиями Диаметр канала ≤150 мкм

• Диафрагмы ≤150 мкм и проходы (площадки) ≤250 мкм, освобождая пространство для компоновки за счет сужения проходов.
• В качестве примера: Если уменьшить диаметр апертуры с 0,30 мм до 0,10 мм (лазерные отверстия), диаметр площадки можно уменьшить с 0,60 мм до 0,35 мм, экономия площади 67%.
• Прямая перфорация (Via-in-Pad): еще больше оптимизирует расположение компонентов BGA/SMD и повышает плотность.

3. Высокая плотность паяных соединений (>130 соединений/на²)

• Плотность паяльных площадок определяет интеграцию компонентов. HDI реализует многофункциональный модуль Сборки высокой плотности (например, материнские платы сотовых телефонов) через микроминиатюрные отверстия/провода.

4. Высокая плотность проводки (>117 проводов/в²)

• Чтобы соответствовать увеличению количества компонентов, необходимо одновременно увеличивать плотность линий. HDI позволяет создавать сложные проводки благодаря тонкая проводка (ширина линии/расстояние между линиями ≤100 мкм) и многослойная укладка.

5. Тонкая линия (ширина линии/пробела ≤ 3 мил/75 мкм)

• Теоретический стандарт: 75 мкм/75 мкм, но на практике обычно используется 100 мкм/100 мкм. Причина:
• Стоимость процессаПроцесс 75 мкм требователен к оборудованию/материалам, имеет низкий выход, мало поставщиков и высокую стоимость.
• Баланс цены и производительности: Решение на основе 100 мкм обеспечивает баланс между плотностью и стоимостью и подходит для большинства потребностей потребительской электроники.

Основные преимущества HDI

HDI способствует миниатюризации и повышению производительности электронных изделий благодаря Микровибраторы, тонкие линии и межсоединения высокой плотностиЭто ключевая технология для 5G, искусственного интеллекта и портативных устройств.

Технические характеристики печатной платы HDI

Области применения и основные преимущества плат HDI

I. Основные области применения плат HDI

С развитием полупроводниковых технологий в направлении миниатюризации и высокой производительности технология HDI стала важнейшим фактором развития современной электроники, особенно в следующих областях:

• Мобильная связь

• Смартфоны (4G/5G): Маршрутизация высокой плотности поддерживает модули с несколькими камерами, антенны 5G и высокоскоростные процессоры (например, микросхемы в BGA-упаковке).
• Оборудование базовой станции: Передача высокочастотных сигналов (например, в диапазоне миллиметровых волн) основана на использовании материалов HDI с низкими потерями (например, Rogers).

• Потребительская электроника

• Портативные устройства: Ультратонкие конструкции (например, складные материнские платы для смартфонов, наушники TWS) требуют укладки тонких слоев HDI (структура 1+N+1).
• Цифровые фотоаппараты/АР/видеокамеры: Датчики высокого разрешения и миниатюрные модули зависят от микровиаса (<75 мкм) и технологии Via-in-Pad.

• Автомобильная электроника

• Передовые системы помощи водителю (ADAS): Радары и информационно-развлекательные системы требуют от HDI высокой надежности (термостойкости, виброустойчивости).

• Высокопроизводительные вычисления

• Серверы/ГПУ искусственного интеллекта: Высокая проводимость и тепловой дизайн поддерживают передачу больших токов (толщина меди ≥70 мкм).

II. Четыре высоких и одно низкое" преимущества технологии HDI

III. Перспективы рынка и вспомогательные данные

• Тенденция роста: В 2000-2008 гг. мировое производство HDI-плат росло с темпом роста >14% (данные Prismark). К 2023 году объем рынка превысил $12 млрд, а прогнозируемый на 2030 год годовой темп роста составил 8,3%.
• Эволюция технологий: Ультра HDI (трассировка/пространство ≤40 мкм) и технология встраиваемых компонентов будут способствовать дальнейшему развитию AIoT и носимых устройств.

Благодаря своим характеристикам "четыре высоких и один низкий" технология HDI служит основным фактором развития электронной промышленности, обладая огромным потенциалом в области связи 6G, автономных транспортных средств и квантовых вычислений.

Классификация плат HDI

Платы HDI делятся на три основных типа в зависимости от метода укладки и количества ламинированных глухих отверстий:

(1) 1+N+1 Тип

• Структура: Имеет один слой ламинирования для создания межсоединений высокой плотности.
• Характеристики:
• Наиболее экономически эффективное решение HDI
• Подходит для проектов средней сложности
• Типичные области применения: Смартфоны начального уровня, бытовая электроника

(2) i+N+i (i≥2) Тип

• Структура: Включает два или более слоев ламинирования для создания межсоединений высокой плотности.
• Основные функции:
• Поддержка ступенчатой или штабельной конфигурации микровибраторов
• В передовых конструкциях часто используются микровибраторы с медным наполнением
• Обеспечивает повышенную плотность маршрутизации и целостность сигналов
• Приложения:
• Мобильные устройства среднего и высокого класса
• Сетевое оборудование
• Автомобильная электроника

(3) Тип межслойного соединения любого уровня (ELIC)

• Структура: Во всех слоях используются межсоединения высокой плотности с уложенными микропроводами, заполненными медью.
• Преимущества:
• Обеспечивает полную свободу проектирования межслойных соединений
• Оптимальное решение для компонентов со сверхвысоким количеством выводов (например, CPU, GPU)
• Максимально эффективное использование пространства в компактных конструкциях
• Типичные примеры использования:
• Флагманские смартфоны
• Высокопроизводительные вычисления
• Усовершенствованные носимые устройства

Техническое сравнение

Эта система классификации помогает разработчикам выбрать подходящую технологию HDI, исходя из требований к производительности, сложности и стоимости. Эволюция от 1+N+1 до ELIC представляет собой увеличение возможностей для поддержки более совершенных электронных приложений.

Требования к характеристикам материалов печатных плат HDI/BUM

Разработка материалов для печатных плат HDI всегда была направлена на удовлетворение требований "четырех высоких и одного низкого" (высокая плотность, высокая частота, высокая проводимость, высокая надежность и низкая стоимость). Растущие требования к миниатюризации и производительности печатных плат удовлетворяются за счет улучшения таких свойств, как устойчивость к электромиграции и стабильность размеров.

1. Материалы для препрегов (ПП)

• Состав: Смола + армированные материалы (обычно стекловолокно)
• Преимущества:
• Низкая стоимость
• Хорошая механическая прочность
• Широкая применимость
• Ограничения:
• Умеренная надежность (слабая устойчивость к CAF)
• Низкая прочность на отслаивание (не подходит для сложных испытаний на падение)
• Типичные области применения: Потребительская электроника среднего и низкого ценового сегмента (например, бюджетные смартфоны)

2. Материалы из меди с покрытием из смолы (RCC)

• Типы:

1. Металлизированная пленка PI
2. Пленка PI + медная фольга, ламинированная клеем ("чистый PI")
3. Литая PI-пленка (жидкий PI, отвержденный на медной фольге)

• Преимущества:
• Отличная технологичность
• Высокая надежность
• Превосходная прочность на отслаивание (идеально подходит для испытаний на падение)
• Технология лазерного сверления с использованием микровибрации
• Ограничения:
• Более высокая стоимость
• Низкая общая жесткость (возможны проблемы с деформацией)
• Воздействие: Пионер перехода от SMT к CSP-упаковке

3. Материалы из препрегов с возможностью лазерного сверления (LDP)

• Позиционирование: Баланс цены и качества между ПП и РСС
• Преимущества:
• Лучшая стойкость к воздействию CAF по сравнению с PP
• Улучшенная однородность диэлектрического слоя
• Соответствует/превосходит международные стандарты по прочности на отслаивание.
• Приложения: Мобильные устройства и электроника среднего и высшего класса

4. Жидкокристаллические полимерные (ЖКП) материалы

• Основные свойства:
• Сверхнизкая диэлектрическая проницаемость (Dk=2,8 @1 ГГц)
• Минимальный тангенс потерь (0,0025)
• Неотъемлемая огнестойкость (без галогенов)
• Превосходная стабильность размеров
• Преимущества:
• Идеально подходит для высокочастотных и высокоскоростных конструкций
• Экологически чистый
• Оспаривание традиционного доминирования PI
• Приложения: Высокотехнологичные радиочастотные/микроволновые схемы, передовая упаковка

Руководство по отбору материалов

Разница в процессе производства печатных плат между платами с сердечником и платами без сердечника

I. Процесс производства ИЧР на основе ядра

1. Характеристики основной платы

• Структурное проектирование:
• Используются сквозные отверстия или гибридные структуры с заглубленными/слепыми/сквозными отверстиями (обычно 4-6 слоев)
• Дополнительная конструкция с металлическим сердечником (улучшенное теплоотведение)

Технические параметры:

2. Основные функции Совета директоров

• Механическая опора (обеспечивает жесткость)
• Электрический соединительный мост между слоями наращивания
• Терморегулирование (особенно для плат с металлическим сердечником)

3. Основные процессы предварительной обработки

• Виа лечение: Заполнение отверстий + планаризация поверхности
• Обработка поверхности: Безэлектродное медное покрытие + гальваническое покрытие (толщина 1-3 мкм)
• Перенос выкройки: Лазерная прямая визуализация LDI (точность ±5 мкм)

II. Прорывная технология HDI без сердечника

1. Репрезентативные технологии

• АЛИВХ (Любое межслойное сквозное отверстие)
• B²IT (Технология соединения с заглубленным бугром)

2. Революционные преимущества

3. Инновации в основных процессах

• Межслойное соединение:
• Заменяет электролитическую медь проводящей пастой или медными шишками
• Лазерная абляция для микроворсинок в любом слое (диаметр ≤50 мкм)
• Обеспечение надежности:
• Наноразмерная шероховатость поверхности (Ra≤0,5 мкм)
• Диэлектрические материалы с низкой степенью отверждения (Tg≥200℃)

Заключительные замечания

Благодаря достижениям в области лазерного сверления, материаловедения и многослойной укладки печатные платы HDI представляют собой передний край миниатюризации и высокопроизводительной электроники. Технология HDI будет продолжать развиваться, поскольку устройства требуют более высоких скоростей, меньших задержек и более высокой надежности, расширяя границы производства печатных плат.