PCB för högdensitetsinterkonnektor

Vad är HDI?

HDI, som innebär en högre kabeldensitet per ytenhet än konventionella kretskort, är en avancerad tryckt kretskort (PCB) som uppnår högre nivåer av integration av elektroniska komponenter genom mikrofina ledningar, mikroskopiska via-strukturer och täta ledningar. Dessa kort använder finare trådar och mellanrum (≤ 100 µm/0,10 mm), mindre vias (150 µm) och pads (400 µm/0,40 mm) och högre paddensitet (20 pads/cm2) än konventionell PCB-teknik.ts/in²)4. Hög kabeldensitet (117 trådar/in²)

Centrala funktioner

• Finare linjebredd/avstånd: typiskt ≤100 µm (0,10 mm), vilket är mycket lägre än för konventionella mönsterkort (typiskt 150 µm+).
• Liten via hål:
• Vias med inbäddad laserblindhet: <150 µm i diameter, laserborrade för högdensitetsanslutningar mellan skikten.
• Staplade/förskjutna hål: Förbättra utnyttjandet av vertikalt utrymme och minska behovet av lager.
• Hög paddensitet: >20 pads/cm² för att stödja chip med flera stift (t.ex. BGA- och CSP-paket).
• Tunna material (>117 trådar/in²) 4. Hög ledningsdensitet (>117 trådar/in²): Användning av substrat med låg dielektricitetskonstant och hög stabilitet (t.ex. FR4, polyimid).

Huvudfunktioner hos HDI-kretsar (jämfört med konventionella kretskort)

1. Microvia-design (laserborrning dominerar)

• Val av teknik: HDI-kort använder vanligtvis Laserborrning (håldiameter typiskt ≤150µm) i stället för mekanisk borrning. Skälen är bland annat:
• Begränsningar för mekanisk borrning (>117 trådar/in²) 4. Hög ledningsdensitet (>117 trådar/in²): 0,15 mm borrnålar är lätta att bryta, har höga RPM-krav och låg effektivitet, och oförmåga att förverkliga djupkontrollen avts / in²) 4. Hög ledningsdensitet (> 117 ledningar / in²) blinda begravda hål.
• Laserfördel: Kan bearbeta små hål (t.ex. 50 µm), stödjer HDI i alla skiktoch har ingen fysisk kontakt och hög avkastning.

2. Mikrovia- och hålringskonstruktioner Via diameter ≤150µm

• Vior ≤150µm och vias (pads) ≤250µm, vilket frigör layoututrymme genom att vian blir smalare.
• Exempel: Om aperturdiametern minskas från 0,30 mm till 0,10 mm (laservias) kan paddiametern minskas från 0,60 mm till 0,35 mm, sparar 67% yta.
• Direkt stansning i pad (Via-in-Pad): optimerar ytterligare BGA/SMD-komponentlayouten och ökar densiteten.

3.Hög lödfogstäthet (>130 fogar/in²)

• Densiteten hos lödplattorna avgör komponentintegrationen. HDI förverkligar multifunktionell modul högdensitetsmontering (t.ex. moderkort för mobiltelefoner) genom mikrominiatyrhål/trådar.ts/in²)4. Hög kablingsdensitet (>117 trådar/in²)

4. Hög ledningsdensitet (117 ledningar/in²)

• För att kunna matcha ökningen av antalet komponenter måste linjetätheten ökas samtidigt. HDI åstadkommer komplex kabeldragning genom fin ledningsdragning (linjebredd/avstånd ≤100µm) och stapling av flera lager.

5.Fin linje (linjebredd/avstånd ≤ 3 mil/75µm)

• Teoretiska standardtrådar/in²)4. Hög ledningsdensitet (>117 trådar/in²): 75µm/75µm, men i praktiken används vanligen 100µm/100µm. Anledning:
• Processkostnad: 75µm-processen är krävande vad gäller utrustning/material, lågt utbyte, få leverantörer och höga kostnader.
• Balans mellan pris och prestanda: 100 µm-lösningen ger en balans mellan densitet och kostnad och är lämplig för de flesta behov inom konsumentelektronik.

De viktigaste fördelarna med HDI

HDI främjar miniatyrisering och hög prestanda hos elektroniska produkter genom mikrovia-, finlinje- och högdensitetsinterkonnektoreroch är en nyckelteknik för 5G, AI och bärbara enheter.

Tekniskt specifikationsblad för HDI PCB

Tillämpningar och fördelar med HDI-kretsar

I. Viktiga användningsområden för HDI-kort

I takt med att halvledartekniken utvecklas mot miniatyrisering och hög prestanda har HDI-tekniken blivit en viktig möjliggörare för modern elektronik, och den dominerar särskilt inom följande områden:

• Mobil kommunikation

• Smarta telefoner (4G/5G): Routning med hög densitet stöder moduler med flera kameror, 5G-antenner och höghastighetsprocessorer (t.ex. BGA-förpackade chip).
• Utrustning för basstationer: Högfrekvent signalöverföring (t.ex. millimetervågsband) är beroende av HDI’s lågförlustmaterial (t.ex. Rogers).

• Konsumentelektronik

• Bärbara enheter: Ultratunna konstruktioner (t.ex. moderkort för vikbara smartphones, TWS-öronsnäckor) kräver HDI&#8217:s tunnskiktsstackning (1+N+1-struktur).
• Digitalkameror/AR/VR: Högupplösta sensorer och miniatyriserade moduler är beroende av mikrovias (<75µm) och Via-in-Pad-teknik.

• Elektronik för fordonsindustrin

• Avancerade system för förarassistans (ADAS): Radar- och infotainmentsystem kräver HDI&#8217s höga tillförlitlighet (värmebeständighet, vibrationsbeständighet).

• Högpresterande databehandling

• AI-servrar/GPU:er: Hög ledningsförmåga och termisk design stöder överföring av hög ström (koppartjocklek ≥70 µm).

II.Fördelarna med HDI-tekniken: "Fyra höga och en låg" (“Four Highs and One Low&#8221)

III.Marknadsutsikter och stödjande data

• Tillväxt Trend: Under perioden 2000-2008 ökade den globala produktionen av HDI-kort med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 14% (Prismark-data). År 2023 översteg marknadsstorleken 12 miljarder USD, med en beräknad CAGR för 2030 på 8,3%.
• Teknisk utveckling: Ultra HDI (spår/utrymme ≤40µm) och teknik för inbyggda komponenter kommer att driva på utvecklingen av AIoT och bärbara enheter ytterligare.

Med sina "fyra höga och en låg"-egenskaper är HDI-tekniken en viktig drivkraft för utvecklingen inom elektronikindustrin och har en enorm potential inom 6G-kommunikation, självkörande fordon och kvantdatorer.

Klassificering av HDI-kort

HDI-kort kategoriseras i tre huvudtyper baserat på staplingsmetod och lamineringsantal av blinda vior:

(1) 1+N+1 Typ

• Struktur: Har ett enda lamineringslager för sammankopplingar med hög densitet.
• Egenskaper:
• Den mest kostnadseffektiva HDI-lösningen
• Lämplig för konstruktioner med måttlig komplexitet
• Typiska användningsområden: Smartphones i nybörjarsegmentet, konsumentelektronik

(2) i+N+i (i≥2) Typ

• Struktur:Innehåller två eller flera lamineringslager för sammankopplingar med hög densitet.
• Viktiga funktioner:
• Stöder förskjutna eller staplade mikrovia-konfigurationer
• Avancerade konstruktioner använder ofta kopparfyllda staplade mikrovias
• Ger förbättrad routingdensitet och signalintegritet
• Tillämpningar:
• Mobila enheter i mellan- och högprissegmentet
• Nätverksutrustning
• Elektronik för fordonsindustrin

(3) ELIC-typ (Any-Layer Interconnect)

• Struktur: Alla lager använder högdensitetsförbindelser med staplade kopparfyllda mikrovias.
• Fördelar:
• Möjliggör fullständig designfrihet för anslutningar mellan skikten
• Optimal lösning för komponenter med extremt högt stiftantal (t.ex. CPU:er, GPU:er)
• Maximerar utrymmesutnyttjandet i kompakta konstruktioner
• Typiska användningsfall:
• Flaggskeppssmartphones
• Högpresterande datorsystem
• Avancerade bärbara enheter

Teknisk jämförelse

Detta klassificeringssystem hjälper konstruktörer att välja lämplig HDI-teknik utifrån prestandakrav, komplexitet och kostnad. Utvecklingen från 1+N+1 till ELIC representerar ökande kapacitet för att stödja mer avancerade elektroniska applikationer.

Krav på prestanda för HDI/BUM PCB-material

Utvecklingen av material för HDI-kretskort har alltid fokuserat på att uppfylla kraven på "fyra höga och en låg" (hög densitet, hög frekvens, hög ledningsförmåga, hög tillförlitlighet och låg kostnad).De ökande kraven på miniatyrisering och prestanda hos kretskort tillgodoses genom att förbättra egenskaper som motståndskraft mot elektromigration och dimensionsstabilitet.

1. Prepreg (PP)-material

• Sammansättning: Resin + förstärkta material (vanligtvis glasfiber)
• Fördelar:
• Låg kostnad
• God mekanisk styvhet
• Bred tillämpbarhet
• Begränsningar:
• Måttlig tillförlitlighet (svagare CAF-motstånd)
• Lägre avskalningshållfasthet (inte lämplig för krävande applikationer med dropptest)
• Typiska tillämpningar: Konsumentelektronik i mellan- och lågprissegmentet (t.ex. billiga smartphones)

2.Material av hartsbelagd koppar (RCC)

• Typer:

1. Metalliserad PI-film
2. PI-film + kopparfolie laminerad med lim (“Pure PI”)
3. Gjuten PI-film (flytande PI härdad på kopparfolie)

• Fördelar:
• Utmärkt tillverkningsbarhet
• Hög tillförlitlighet
• Överlägsen avskalningshållfasthet (idealisk för applikationer med falltest)
• Möjliggjorde mikrovia laserborrningsteknik
• Begränsningar:
• Högre kostnad
• Lägre total styvhet (potentiella problem med skevhet)
• Påverkan: Banade väg för övergången från SMT- till CSP-förpackning

3.Laserborrbara prepregmaterial (LDP)

• Positionering: Balans mellan kostnad och prestanda för PP och RCC
• Fördelar:
• Bättre CAF-motstånd än PP
• Förbättrad enhetlighet i det dielektriska skiktet
• Uppfyller/överstiger internationella standarder för pad peel-styrka
• Tillämpningar: Mobila enheter och elektronik i mellan- till högprissegmentet

4.Material av flytande kristallpolymer (LCP)

• Viktiga egenskaper:
• Ultralåg dielektricitetskonstant (Dk=2,8 @1GHz)
• Minimal förlust tangent (0,0025)
• Inbyggt flamskydd (halogenfritt)
• Överlägsen dimensionell stabilitet
• Fördelar:
• Idealisk för högfrekventa/höghastighetskonstruktioner
• Miljövänlig
• Utmanar traditionell PI-dominans
• Tillämpningar: Avancerade RF/mikrovågskretsar, avancerad paketering

Material Selection Guide och de senaste offerterna!

Skillnad i tillverkningsprocessen för kretskort mellan kretskort med kärna och kretskort utan kärna

I. Tillverkningsprocess för kärnbaserad HDI

1. Styrelsens grundläggande egenskaper

• Strukturell design:
• Använder genomgående hål eller hybridstrukturer med nedgrävda/blinda/genomgående hål (typiskt 4-6 lager)
• Valfri metallkärnkonstruktion (förbättrad värmeavledning)

Tekniska parametrar:

2. Kärnkortets funktioner (117 trådar/in²) 4. Hög ledningsdensitet (117 trådar/in²)

• Mekaniskt stöd (säkerställer styvhet)
• Elektrisk sammankopplingsbrygga mellan uppbyggnadsskikten
• Värmehantering (särskilt för metallkärnor)

3. Viktiga förbehandlingsprocesser

• Via behandling: Via fyllning + ytplanarisering
• Ytbehandling: Elektrolös kopparplätering + elektroplätering (1-3 µm tjocklek)
• Mönsteröverföring: LDI laser direct imaging (±5µm precision)

II.Banbrytande HDI-teknik utan kärna

1.Representativa tekniker

• ALIVH (Alla lager Interstitiellt Via-hål)
• B²IT (Teknik för sammanlänkning av begravda bultar)

2. Revolutionära fördelar

3. Fördelar med innovationer i kärnprocesserKärnbaserad HDI

• Sammankoppling av lager FördelarKärnbaserad HDI:
• Ersätter elektrolös koppar med ledande pasta eller kopparbumpry FördelarKärnbaserat HDI
• Laserablation för mikrovias i alla skikt (≤50 µm diameter)ry FördelarKärnbaserad HDI
• Tillförlitlighet FördelarKärnbaserad HDI:
• Ytuppruggning i nanoskala (Ra≤0,5µm)ry FördelarKärnbaserad HDI
• Låghärdande dielektriska material (Tg≥200℃)ry FördelarKärnbaserad HDI

Avslutande kommentarer

Tack vare framsteg inom laserborrning, materialvetenskap och stapling av flera lager utgör HDI-kretskort en spjutspets inom miniatyrisering och högpresterande elektronik. HDI-tekniken kommer att fortsätta att utvecklas i takt med att enheterna kräver högre hastigheter, lägre latenstid och högre tillförlitlighet, vilket pressar gränserna för PCB-tillverkning.ry FördelarKärnbaserad HDI