HDI trükkplaadid ja tavalised trükkplaadid on ehitatud erinevateks vajadusteks. HDI plaadid kasutavad peeneid jooni, väikeseid padju ja arenenud via-sid, et mahutada tihedaid, kiireid vooluringe kitsasse ruumi. Tavalised trükkplaadid kasutavad laiemaid triibusid ja lihtsaid läbiauke madalama hinna ja mõõduka kiiruse saavutamiseks. See artikkel annab teavet nende erinevuste ja disainivalikute kohta.
HDI trükkplaadi ja tavaliste trükkplaadi ülevaade
Kõrge tihedusega ühendusplaadid (HDI) on loodud mahutama rohkem ühendusi kompaktplaadile, kasutades peeneid jooni, väikeseid padju ja arenenud läbiviivaid struktuure. Tavalised trükkplaadid kasutavad laiemaid jooni, suuremaid padju ja lihtsamaid puurimismeetodeid, mis sobivad madalama tihedusega ja madalama kiirusega vooluringidele.
Füüsiline struktuur ja ühenduste disain
Stack-up ja kihi ehitamine
HDI trükkplaadi kuhjumine
• Ehitatud õhukeste dielektriliste kihtidega, mis on lisatud etappidena ühele või mõlemale tuuma küljele.
• Kasutab väga õhukest isolatsiooni vaskkihtide vahel, et hoida virn kompaktsena.
• Ühendab ainult need kihi paarid, mis seda vajavad, läbi pimedate ja maetud avade, mitte sügavate läbiavade, mis ulatuvad kogu paksusega.
Tavaline trükkplaadi kuhjamine
• Valmistatud ühest või mitmest vaskkattega tuumast, mis on kokku surutud prepregiga
• Enamik kihtide ühendusi kasutab läbilõikeid, mis on puuritud ülevalt alla
• Kasutab vähem lamineerimisastmeid ja paksemaid isolatsioonikihte
Läbi tüübid ja ühendusstiilid
HDI trükkplaadi kaudu ja ühendusstiilid
HDI trükkplaadis aitavad väikesed mikrovia-d, pimedad via-d, maetud via-d ja läbi-in-pad struktuurid kihte lühidalt ja otse ühendada. Mikroviad ühendavad lähedal asuvaid kihte, samas kui pimedad ja maetud viad ühendavad ainult neid kihte, mida nad vajavad. Via-in-pad asetab via parema komponendipadja sisse pärast täitmist ja katmist, mis toetab tihedaid paigutusi ja suuremat vooluahela tihedust.
Tavalised PCB via ja ühendusstiilid
Tavalises trükkplaadis on via-d standardsed puuritud läbiavad, mis liiguvad ülemisest kihist alumisele kihile. Isegi kui signaal peab ühendama vaid mõned sisemised kihid, jookseb auk sageli läbi kogu plaadi paksuse. See muudab struktuuri lihtsamaks, kuid vähem paindlikuks kui HDI trükkplaadi disainides leiduvad via-võimalused.
Marsruutimise tihedus ja disainireeglid
HDI trükkplaadi marsruutimise ja disainireeglid
HDI trükkplaadil on jäljed õhemad ja üksteisele lähemal, nii et väiksemasse piirkonda mahub rohkem ühendusi. Klotsid ja vahed on väiksemad, mis avab lisaruumi tihedate tihvtide vaheliseks marsruutimiseks. Lühikesed fan-out teed kõrge tihvtide arvuga kiipidelt on võimalikud padi sees ja mikrovia põgenemismarsruutimise kaudu, nii et signaalid saavad kiiresti langeda sisemistesse kihtidesse. Selle suurema marsruutimistiheduse tõttu suudavad mõned HDI plaadid saavutada sama funktsiooni väiksema kogukihiga.
Tavalised PCB marsruutimise ja disainireeglid
Tavalises trükkplaadis on jäljed laiemad ja neil on rohkem vahet, et vastata tavapärastele puurimis- ja söövituspiirangutele. Padjad, vahed ja vaskavad on suuremad ja lihtsamini töödeldavad, mis hoiab plaadi struktuuri lihtsana. Marsruutimisteed planeeritakse läbi augu via'de ja suuremate komponentide jalajälgede ümber, seega võib olla vaja rohkem plaadiruumi ja kihte, et kõik signaalid üle PCB toimetada.
Signaali terviklikkus ja kiire jõudlus
Kõrgete andmeedastuskiiruste korral mõjutavad elektrilist käitumist tugevalt ühenduste pikkus, takistuse järjepidevus ja ajastuse järjepidevus. HDI trükkplaadid mõjutavad neid tegureid oma füüsilise struktuuri kaudu, mis toob kaasa mõõdetavad elektrilised eelised kiiretes disainides.
Lühemad ühendusteed vähendavad signaali leviku viivitust ja ajastuse nihkumist. Mikroviisad ja piiratud sügavusega ühendused vähendavad kasutamata stubide kaudu, mis vähendab takistuskatkestusi, mis võivad põhjustada peegeldusi. Need efektid aitavad säilitada signaali servakuju ja parandada ajamarginaale gigabiti andmeedastuskiirusel.
Tavalistes trükkplaatides lisavad pikemad jäljed ja täissügavusega läbi augu viad täiendavat parasiitset induktiivsust ja mahtuvust. Kui servakiirused suurenevad, võivad need parasiitid kahjustada silmaavasid, suurendada ristkõla ja vähendada müramarginaali. Kuigi need mõjud on madalatel ja mõõdukatel kiirustel aktsepteeritavad, muutuvad need kõrge kiirusega digitaalsetes süsteemides piiravateks teguriteks.
Elektrilisest vaatepunktist pakuvad HDI trükkplaadid ennustatavamat takistuse kontrolli, vähendavat signaalimoonutust ja paremat ajastuse stabiilsust kiiretes ja tihedates ahelates.
Termiline käitumine ja töökindlus
HDI trükkplaadi soojusteed ja töökindlus
• HDI trükkplaadid suudavad soojust levitada täidetud ja kaetud VIA-de kaudu termopadjades ja vasktasandites, mis on paigutatud soojade osade lähedale.
• Lühemad teed kuumadest osadest sisemistesse vaskkihtidesse aitavad soojust kiiremini eemale juhtida.
• Pikaajalise töökindluse tagamiseks vajab HDI ehitusprotsess stabiilset mikrovia-katet ja täitmist, ühtlast lamineerimist kihtide vahel ning piisavat disainimarginaali paisumiseks ja kokkutõmbumiseks temperatuurimuutuste ajal.
Tavalised trükkplaadi soojusteed ja töökindlus
• Tavalistel PCB-del on vähem keerukaid ehitusetappe, kuid paksemad isolatsioonikihid ja täisaugud võivad teatud kohtadesse soojust koguda.
• Sageli lisatakse soojusleevendusmustreid ja lisavase ala, et viia soojus kuumadest piirkondadest eemale ja vähendada pinget lauale aja jooksul.
HDI trükkplaadi tootmisetapid võrreldes tavalise trükkplaadiga
| Samm | HDI trükkplaadi tootmine | Tavaline trükkplaadi tootmine |
|---|---|---|
| Kihi loomine | Südamik on kombineeritud mitme õhukese vase ja vaigu kihiga. | Üks või mitu vaskkattega tuuma on virnastatud prepregidega. |
| Formatsiooni kaudu | Kasutab laserpuuritud mikroviasid, samuti pimedaid ja maetud viuseid valitud kihtide vahel. | Kasutab mehaaniliselt puuritud läbi augu viasid, mis läbivad kogu plaadi. |
| Täitmise kaudu | Viad võivad olla täidetud vase või vaiguga ja seejärel lamedaks muuta läbi padja paigutuste jaoks. | Viad jäävad standardversioonides täitmata. |
| Lamineerimistsüklid | Iga kihi sidumiseks on vaja mitut lamineerimistsüklit. | Sageli kasutatakse ühte peamist lamineerimistsüklit. |
| Registreerimisnõuded | Vajab väga täpset joondust peente tunnuste ja väikeste viade vahel. | Kasutab standardseid joondamistolerantse jälgede ja aukude jaoks. |
| Kontroll ja testimine | Rohkem kontrolle keskendub kvaliteedile, kihi nihketele ja ülesehituse sammudele. | Rakendatakse standardseid elektrilisi teste ja visuaalseid kontrolle. |
Rakenduste võrdlus: HDI trükkplaatik vs tavaline trükkplaatik
HDI trükkplaadi rakendusalad
• HDI trükkplaate kasutatakse kompaktsetes digiseadmetes, nagu nutitelefonid, tahvelarvutid ja kantavad seadmed.
• Need toetavad väikeseid meditsiinilisi elektroonikaseadmeid, kus laual on piiratud ruum.
• HDI paigutused on tavalised autode juhiabisüsteemides ja infolustisüsteemides, mis kannavad palju signaale kitsas piirkonnas.
• Võrgu- ja telekommunikatsiooniseadmed koos kõrge jõudlusega arvutusmoodulitega kasutavad sageli HDI trükkplaate tihedate ja kiirete ühenduste haldamiseks.
Tavalised PCB kasutusalad
• Tavalised trükkplaadid on levinud toiteallikates ja paljudes kodumasinates.
• Neid kasutatakse valgustuse juhtpaneelides ja laias valikus tööstuslikes sisend- ja väljundplaatides.
• Helivõimendi skeemid tuginevad sageli tavalistele PCB-dele, millel on lihtsad paigutused.
• Tavalisi PCB-sid leidub ka hariduskomplektides ja odavates hobitoodetes, kus põhifunktsioonid on piisavad.
Kulude ja mahu kompromissid
| Faktor | HDI PCB | Tavaline PCB |
|---|---|---|
| Tööriistad ja seadistus | Kõrgem, sest protsess vajab peenemaid funktsioone ja keerukamaid samme. | Madalam, vastavalt standardvarustusele ja tavapärastele materjalidele. |
| Plaadipõhine tootmiskulu | Kõrgemal, peamiselt madalate ja keskmiste tootmismahtude puhul. | Enamiku tootmismahtude puhul madalam. |
| Kokkuhoid kogu tootes | Võib vähendada kulusid ka teistes tooteosades, võimaldades väiksemat ja integreeritumat plaat. | Vähem kokkuhoidu väljaspool lauda ennast paigutuse vähendamisest. |
| Helitugevuse tundlikkus | Muutub kompaktsete vooluringide puhul suurte helitugevuste juures atraktiivsemaks. | On kuluefektiivne lihtsate laudade puhul peaaegu igas mahus. |
| Parimad hinnaeesmärgid | Sobib keskmise klassi ja kõrgema klassi toodetele, mis toetavad kõrgemat plaadi hinda. | Sobib algtaseme ja tugevalt kuludele orienteeritud toodetele. |
HDI trükkplaadi või tavalise trükkplaadi valimine
Vali HDI trükkplaat kui:
• Laua pindala või paksus on rangelt piiratud
• Komponendid kasutavad peenhäälega või kõrge tihvtide arvuga pakke
• Vajalik on kiire või kõrge tihedusega marsruutimine
• Signaali terviklikkuse marginaalid on kriitilised
Vali tavaline PCB, kui:
• Juhatuse pind on saadaval
• Signaalikiirused on madalad kuni mõõdukad
• Kulude kontroll on peamine prioriteet
• Kokkupaneku ja ümbertegemise lihtsus on oluline
Kokkuvõte
HDI ja tavalised trükkplaadid erinevad suurusepiirangute, kihtide struktuuri, via-de, marsruutimise, signaali kvaliteedi, soojuse leviku ja hinna poolest. HDI toetab kompaktseid paigutusi, peenhäälelisi osi ja kiireid ühendusi keerukamate töötlemistega. Tavalised trükkplaadid sobivad lihtsamatele ja suurematele paigutustele madalama hinnaga. Disainikontrollnimekiri seob plaadi suuruse, kiirusvajaduse ja eelarve õige PCB tüübi osas.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Milliseid materjale kasutavad HDI trükkplaadid võrreldes tavaliste PCB-dega?
HDI trükkplaadid kasutavad kõrge Tg või madala kadudega laminaate suurema kiiruse ja kuumuse saavutamiseks. Tavalised trükkplaadid kasutavad kulude madalaks hoidmiseks standardset FR-4.
Kuidas erineb vase paksus HDI ja tavaliste PCB-de puhul?
HDI trükkplaadid kasutavad peente marsruutimiskihtide jaoks õhemat vaske väikeste jälgede jaoks. Tavalised trükkplaadid kasutavad paksemat vaske, näiteks 1 untsi või 2 untsi, suurema voolu ja tugevuse saavutamiseks.
Kuidas erineb kokkupanek HDI trükkplaatidel?
HDI trükkplaadid vajavad jootepasta ja reflow täpset kontrolli, kuna neil on peenhäälelised osad ja padi kaudu. Tavalisi trükkplaate on lihtsam kokku panna suuremate padjade ja osadega.
Kas HDI trükkplaatidel on ümbertegemine raskem?
Jah. HDI padjad, jäljed ja mikroviad on väikesed ja kergesti kahjustatavad ümbertegemisel. Tavalisi trükkplaate on lihtsam parandada, sest omadused on suuremad ja tugevamad.
Milliseid andmeid on vaja HDI trükkplaadi tellimiseks?
HDI trükkplaadi andmed peaksid sisaldama detailset kuhja, mis on pime ja peidetud kihtide paaride, mikrovia suuruste ja takistussihtmärkide kaudu. Tavalised trükkplaadid vajavad ainult lihtsat virnastust ja standardseid puurimisfaile.
Kuidas erinevad töökindlustestid HDI trükkplaatide puhul?
HDI trükkplaadid lisavad mikrovia tugevuse teste, nagu ristlõiked ja soojustsükkel kupongidel. Tavalised trükkplaadid kasutavad peamiselt standardseid elektrilisi teste ja mõningaid põhilisi ristlõikeid.
