HDI PCB – De ultieme gids voor het bereiken van een perfecte HDI

Bij het ontwerpen van PCB's maakt u zich misschien zorgen over de extra kosten en het toenemend aantal lagen. Met HDI PCB-technologie kunnen fabrikanten de kosten echter snel verlagen zonder in te boeten op de kwaliteit van het product. De technologie helpt je niet alleen bij het innoveren van nieuwe producten, maar stelt je ook in staat om toekomstbestendige producten te ontwikkelen.

Dus, wat is precies een HDI-printplaat en waarom moet u overwegen er een te ontwerpen? Lees verder en kom erachter!

1、Wat is HDI-printplaat?

In de hedendaagse industrie, printplaten maken. DE conventionele PCB-routeringsmethoden kunnen dit niet bereiken. Met HDI bieden PCB's bedrijven en ontwerpers een kans om het circuit te verdubbelen en tegelijkertijd het gebied te verkleinen. Het acroniem 'fabricage van stijve PCB's. Hier gelden de voorwaarden voor meerlaagse, enkelzijdige, metalcore, HDI' staat voor High-Density Interconnector. Deze HDI-printplaten of HDI-printplaten zijn gewone printplaten met een hogere dichtheid aan draden over het hele oppervlak.

Dat resulteert in een drastische vermindering van de grootte en het gewicht van de apparatuur. Niet alleen dat, maar het verbetert ook de elektrische prestaties van de apparatuur. Bovendien zorgt het voor een snellere en efficiëntere overdracht van gegevens door de verkorting van de paden.

Afbeelding 1:HDI-printplaat

Je kunt ze gemakkelijk onderscheiden door de micro-via's, fijnere lijnen, dunne materialen en een hogere paddichtheid. Deze micro-via's kunnen blind of begraven zijn en tot ongeveer 0,006 in diameter. Je kunt dus zeggen dat de HDI-printplaat heeft geleid tot de miniaturisering van producten.

Micro via's spelen een essentiële rol bij het ontwerpen van deze componenten. Ontdek hierna hoe belangrijk ze zijn.

2、Microvia's en HDI-printplaten

Voordat we verder gaan met het ontwerpen van HDI-PCB's, moet u de rol van microvia's in HDI-PCB's leren kennen. Micro via's zijn fijne gaatjes die worden geboord door een laser die twee verschillende lagen elektrisch met elkaar verbindt in een meerlaagse printplaat.

In tegenstelling tot via's zijn ze veel kleiner van formaat en dus direct gerelateerd aan de miniaturisatie en ruimtebesparende eigenschappen van HDI-printplaten.

HDI-ontwerpen bevatten veel verschillende structuren waar we in ons volgende hoofdstuk op in zullen gaan.

Afbeelding 2:HDI-printplaat

3、HDI-structuren

Meestal kunnen HDI-printplaten op veel manieren worden ontworpen. Dit zijn:

♦ Rood:
De rode kleur van het soldeermasker is vaak gewaagd en professioneel. Het aanwezige contrast tussen vlakken, spaties en sporen is redelijk goed.

In tegenstelling tot de groene printplaat is het contrast lager. Elke vergroting wordt gebruikt voor het inspecteren van de bordsporen in geval van defecten. Opgemerkt moet worden dat zeefdruk erom bekend staat dat het goed bestand is tegen een rode achtergrond, omdat het de vloeimiddelresten opruimt. Hoewel rood er aantrekkelijk, opvallend en gedurfd uitziet, wordt groen nog steeds als het beste beschouwd.

Afbeelding 3:HDI-printplaat

1+N+1:

Het geeft aan dat er slechts één verbindingslaag met hoge dichtheid is in PCB's.

i+N+i:

Het geeft aan dat er twee of meer dan 2 HDI-lagen in PCB's zijn. Bovendien zijn de micro-via's ofwel gestapeld ofwel verspringend op de verschillende lagen.

Alle lagen:

In deze structuur zijn alle lagen HDI-lagen, die de interconnectiviteit van alle lagen mogelijk maken. Het blijkt gunstig te zijn voor complexe apparaten zoals GPU-chips op smartphones of CPU-chips op de computer.

Nu u de basis kent, bent u klaar om hands-on aan de slag te gaan met HDI-printplaten. Leer onze toptips voor het ontwerpen van HDI-printplaten in ons volgende hoofdstuk.

4、HDI-ontwerpregels en tips

Over het algemeen is het ontwerpen van PCB's een ingewikkelde taak. Koppel dat met micro-via's en HDI-circuits, en je hebt een ingewikkelde puinhoop. De complicaties worden verder geïntensiveerd waar het gaat om ruimtevaartsystemen en medische apparaten.

Als engineer ga je misschien de uitdaging aan, maar wie zegt dat je het zonder hulp moet doen? Hier zijn de beste tips voor ontwerpers en bedrijven:

Afbeelding 4:HDI-printplaat

Tip nr. 1 – Pas een DFM-strategie toe

Onze eerste tip is vrij eenvoudig en algemeen. Het is essentieel dat u een DFM- of Design-productiestrategie opneemt met HDI-PCB's. Als u uiteindelijk iets ontwerpt dat ver buiten de mogelijkheden van uw contractfabrikant (CM) ligt, kan het ontwerp nutteloos zijn.

U moet het bord zo ontwerpen dat het alle voordelen van de HDI-printplaat biedt en tegelijkertijd gemakkelijk kan worden vervaardigd.

Tip nr. 2 – Kies het type Via

Kiezen via type is een cruciale beslissing die bepalend is voor de machine en apparatuur die u mogelijk nodig hebt in het productieproces. Het kan zowel de kosten van het proces als de tijd sterk beïnvloeden.

Micro via's op zichzelf verminderen de productietijd en -kosten door het aantal lagen en materialen te verminderen. U moet echter kiezen tussen de verschillende soorten. Deze omvatten de nabije pad of de via in pad-versies.

U moet er dus een kiezen die u of uw CM het minst kost om te vervaardigen zonder afbreuk te doen aan de elektrische prestaties van de HDI-printplaat.

Tip nr. 3 – Controleer de beschikbaarheid en grootte van de componenten

Een ander punt om te overwegen is het aantal componenten dat u hoopt te gebruiken voor HDI PCB. Onthoud dat het belangrijkste doel van de HDI-printplaat is om de kosten en het oppervlak te verminderen. Je moet ervoor zorgen dat ze klein en goedkoop zijn en zo min mogelijk in aantal.

Bovendien kan de manier waarop u uw componenten plaatst, de grootte van gaten, spoorbreedtes en back-ups bepalen. We moeten echter rekening houden met de beschikbaarheid en functionaliteit van deze componenten. Anders zou je het hele bord opnieuw kunnen ontwerpen.

Tip nr. 4 – Overlaad componenten niet

Hoewel het compacte ontwerp uw hand kan dwingen om componenten dicht bij elkaar te plaatsen, moet u dit waarschijnlijk vermijden. Vooral componenten met een hoog vermogen kunnen aanleiding geven tot elektromagnetische interferentie (EMI), wat de kwaliteit van het signaal kan beïnvloeden.

Ook kunnen capaciteiten en inductanties van pads in de buurt de signaalkwaliteit beïnvloeden en de transmissie vertragen. We raden u dus aan voldoende ruimte tussen de componenten te voorzien.

Zorg er ook voor dat alle componenten zo zijn geplaatst dat de via's symmetrisch over het oppervlak worden verdeeld. Het vermindert de spanning, wat op zijn beurt kromtrekken voorkomt.

Over het algemeen moet de afstand tussen de componenten zijn:

Afbeelding 5:HDI-printplaat

Denk ook aan de installatie en het onderhoud, zodat de componenten later gemakkelijk te solderen en opnieuw te bewerken zijn. Als ze te dicht bij elkaar staan, kunnen de machines moeite hebben om ze in elkaar te zetten.

Tip nr. 5 – Kies een stapelontwerp

Het type PCB-stack-up kan ook eventuele complicaties in het productieproces bepalen. Het aantal laminaten en de boorcycli worden sterk beïnvloed door het soort materiaal en het aantal lagen in het stapelontwerp. Zorg ervoor dat wat u ook kiest, effectief en toch kostenvriendelijk is.

De beste manier om het meest efficiënte ontwerp te bepalen, is door een HDI PCB-prototype te maken. In het volgende hoofdstuk leest u hoe ze u kunnen helpen.

5、HDI PCB-prototype

Een HDI-prototype is een basisversie van een HDI-printplaat waarmee je verschillende ontwerpen kunt testen. U kunt uw CM vragen om deze prototypes voor u te vervaardigen. Deze prototypes bestaan ​​uit bedrading met een hoge dichtheid die zowel de grootte als het aantal lagen helpt verminderen.

Deze prototypes moeten verspringende, gestapelde, begraven en blinde via's gebruiken, zodat u kunt bepalen welke combinatie het beste werkt. Het prototype kan u ook helpen bij het kiezen van de grootte van de via's en de meest efficiënte beeldverhouding.

Maar waarom zou u HDI-printplaten gebruiken? Ga verder naar ons volgende hoofdstuk om de belangrijkste voordelen te vinden die HDI-printplaten bieden.

Afbeelding 6:HDI-printplaat

6、Voordelen van HDI-PCB

Er zijn tal van voordelen die een HDI-printplaat biedt. Deze omvatten een kleiner oppervlak, een hogere transmissiesnelheid en een hoge frequentie. Door hun kleine formaat kunnen ze worden gebruikt in hi-tech apparaten zoals computers, telefoons en consoles, enzovoort.

Ze maken innovatie en miniaturisering van producten mogelijk. Al met al bieden ze de volgende voordelen:

Minder thermische stress
Omdat de componenten dichter bij elkaar zitten in een HDI-printplaat, verplaatst de warmte niet veel. De kortere afstanden tussen de leden zorgen ervoor dat de warmte snel wordt afgevoerd voordat deze wordt overgedragen naar de andere componenten.

Het zorgt voor minder thermische belasting en draagt ​​bij aan de duurzaamheid van de printplaat.

Betere geleidbaarheid

De HDI-printplaat zorgt voor een betere geleidbaarheid dankzij een groot aantal microvia's. Deze zijn gevuld met geleidende materialen die een gemakkelijkere overdracht mogelijk maken. Bovendien zorgen deze via's, of ze nu blind of via-in-pad zijn, ervoor dat componenten heel dicht bij elkaar kunnen worden geplaatst.

Dat verkleint op zijn beurt het zendbereik tussen de twee componenten, en dus wordt het signaal aanzienlijk versterkt.

Maakt miniaturisatie mogelijk

Omdat HDI-printplaten de ruimte op het bord aanzienlijk helpen verminderen, kunnen ze u helpen bij het ontwerpen van kleinere printplaten. Niet alleen dit, maar het stelt u ook in staat om het aantal lagen te verminderen, omdat u circuits aan beide zijden van het bord kunt maken. Het is dus eenvoudig om de vierlaagse printplaat te vervangen door een tweelaagse printplaat.

Ook zijn de via's zo delicaat en minutieus. Ze zijn nauwelijks zichtbaar. Het helpt bij het besparen van een hoop ruimte. Dit zorgt er dus voor dat je kleinere printplaten kunt maken die in een kleiner apparaat passen.

Afbeelding 7:HDI-printplaat

De afname van het stroomverbruik

Overdracht van de ene component naar de andere kan veel energie verliezen. Gelukkig kun je met HDI-printplaten meer elementen opnemen met kleinere afstanden. Dat vermindert energieverliezen en verbruikt meer energie in de praktijk.

Bovendien leidt het tot een langere levensduur van de batterij, wat best wenselijk is in handhelds en andere kleinere apparaten.

Kosteneffectief

Een belangrijk voordeel van de HDI PCB-technologie is dat deze circuits relatief kosteneffectief zijn als ze op de juiste manier zijn ontworpen. Dit komt door de minder lagen en de kleinere maten.

Sneller rendement

Omdat de belangrijkste focus ligt op het optimaliseren van het ontwerp om de kosten te verlagen en een hogere doorvoer te garanderen, is het product comfortabeler om alle componenten te plaatsen, waardoor het proces minder tijd kost en veel sneller op de markt komt. We verzekeren u dat dit voldoende is om meer te weten te komen over de voordelen van HDI PCB.

Meestal zul je zien dat HDI-printplaten in meerdere lagen worden gebruikt, stapelingen genoemd. In ons volgende hoofdstuk gaan we dieper in op deze stapelontwerpen.

7、HDI PCB-stapeling

Zoals we al vermeldden, bestaan ​​HDI's uit meerdere lagen die met elkaar zijn verbonden door microvia's. Ze werken samen om verbindingen te vormen en het signaal te versterken. Hoe je deze HDI-lagen in een PCB rangschikt, bepaalt het type HDI PCB Stackup. U kunt een glimp opvangen van de meer specifieke typen hierboven in onze HDI PCB-ontwerpsectie.

Afbeelding 8:HDI-printplaat

Over het algemeen zijn er verschillende soorten HDI PCB-stack-ups, waarvan sommige:

0-0-N-0 – Lasermicrovia

Hierbij lamineert de fabrikant eerst de kern en boort deze vervolgens mechanisch. Vervolgens wordt de mechanische boor geplateerd en met een laser geraakt om via's te vormen. Ten slotte bevatten ze de finale door het gat.

1-N-1 – Lasermicrovia &begraven via

De '1' staat voor de sequentiële laminering die aan beide zijden van de kern plaatsvindt. Het betekent dat er twee HDI-lagen aan weerszijden van het lichaam zijn. Het proces is vergelijkbaar met het bovenstaande, behalve dat nadat de mechanische boor is geplateerd, er een interne laag wordt gevormd.

Deze kernlaag wordt vervolgens gelamineerd met twee extra lagen, zodat de mechanische boor als een begraven via fungeert. Vervolgens vormt een laserboor meer via's.

2-N-2 met Microvia

De '2' vertegenwoordigt hier twee lagen laminering aan weerszijden van de kern. Je kunt dus zeggen dat er vier koperlagen zijn, dus er zijn in totaal 6 lagen in dit type.

Deze verschillende stack-ups bieden verschillende voordelen in verschillende industrieën. Ontdek waartoe HDI-printplaten in staat zijn in ons volgende hoofdstuk.

8、HDI PCB-capaciteit

De HDI-printplaat is in staat om innovatie en kleine producten te ondersteunen. Het is omdat het gemakkelijk meer technologie kan opnemen in minder lagen. Mobiele telefoons en smartphones zijn begonnen met een trend van slankere en lichtere producten, wat alleen mogelijk is dankzij deze baanbrekende PCB-technologie.

Zo krijgt u producten die minder wegen, meer functies vervullen en tegelijkertijd extreem klein zijn. Het maakt de producten niet alleen comfortabeler in gebruik, maar ook gemakkelijker te vervaardigen. Ze maken gebruik van dunnere en lichtere materialen die gemakkelijker te vervaardigen zijn.

Al met al krijg je een vierlaagse HDI-printplaat, die hetzelfde bedradingssoldeermasker heeft om lekkage van elektrische en thermische componenten te voorkomen. Overleg zeker met uw PCB-leverancier over de mogelijkheden van een 8-laags standaard PCB. Het kan zelfs meer functies vervullen doordat de componenten dichter bij elkaar staan, waardoor er meer ruimte is voor toevoegingen.

Je kunt je afvragen of het duurder is om te produceren via micro of HDI. Wel, ja, het vereist een ingewikkeld ontwerp, evenals laserboren, laserbeeldvorming, pluggen, enz. om een ​​goede HDI-PCB te fabriceren. De kleine componenten, goedkopere materialen en processen verlagen echter effectief de prijzen van deze producten. U krijgt dus een verbazingwekkend innovatief product voor een lagere prijs.

Met de ontdekking van betere technologie elke dag, worden HDI-printplaten op veel manieren gebruikt. Dit zijn:

Afbeelding 9:HDI-printplaat

Medische apparatuur

De technische kenmerken en functionaliteit van diagnose- en bewakingsapparatuur hebben een stijging gezien met de HDI-printplaten. Het zorgt voor een betere betrouwbaarheid, wat cruciaal is op het gebied van geneeskunde.

Militair

HDI-printplaten vinden hun toepassing in militaire communicatieapparatuur en andere apparatuur.

Computers en smartphones

GPU- en CPU-chips gebruiken HDI-printplaten om hun prestaties te verbeteren en zorgen voor een kleiner formaat en een lager gewicht.

Lucht- en ruimtevaartindustrie

De lucht- en ruimtevaartindustrie profiteert sterk van deze kleinere en lichtere chips.

HDI-printplaten bieden fabrikanten een uitstekende kans om hun winst te maximaliseren. Er zijn echter verschillende factoren waarmee u rekening moet houden bij HDI PCB-assemblages, die we in ons volgende hoofdstuk zullen bespreken.

9、HDI PCB-assemblages - De opkomst van goedkope PCB's

De assemblage van HDI-PCB's omvat een verscheidenheid aan unieke processen waarbij speciale apparatuur wordt gebruikt. Deze kunnen sequentiële lamineercycli omvatten, evenals hoge laserboren. Dus als uw productiebedrijf of CM deze apparatuur niet heeft, kan dit een extra investering opleveren.

De totale kosten van de HDI-printplaat veranderen naarmate de stapelhoogte verandert. Ontwerpers moeten ook rekening houden met de waarde van de materialen van de componenten, inclusief de vulling in de via's.

Het materiaal van elke kernlaag en het aantal lagen hebben ook invloed op de kosten. Van deze is glasvezel het meest functioneel en goedkoop. Deze lagen kunnen het aantal koperlaminaatlagen bepalen dat het bord zal hebben. Hoe meer lagen, hoe hoger de kosten.

Een andere factor waarmee u rekening moet houden bij het monteren van het product, is een minimale spoorruimte. Het belangrijkste is dat de productie en het maken van HDI-printplaten weliswaar duur kan zijn, maar dat de kosten tijdens het ontwerpproces tot een minimum kunnen worden beperkt.

Ontwerpers en elektronische ingenieurs moeten er dus voor zorgen dat hun ontwerp overeenkomt met de mogelijkheden van de CM. De HDI-print kan uiteindelijk goedkoper zijn dan standaard printplaten, afhankelijk van het ontwerp en de gebruikte materialen.

Afbeelding 10:HDI-printplaat

10、Conclusie

Al met al resulteren HDI-printplaten in betere opbrengsten en zorgen voor ideale prestaties. Het kan echter moeilijk zijn om een ​​fabrikant te vinden die u betrouwbare diensten kan bieden. Dit is waar wij, bij WellPCB, om de hoek komen kijken. Onze productiemogelijkheden zijn uitgebreid, en dus kunnen we eenvoudig prototypes maken volgens uw ontwerpen.

Onze betrouwbaarheidstests bepalen de kwaliteit van alle producten om een ​​bevredigende service te garanderen. Ga dus naar onze website en ontvang nu uw offerte!