Įvadas: Kas yra HDI PCB?
HDI (High Density Interconnect) PCB yra spausdintinės plokštės, naudojančios pažangias technologijas tankesniam komponentų išdėstymui. Pagrindiniai HDI bruožai – mikrovijos (microvia), plonesni takeliai ir mažesni tarpai.
Standartinė PCB technologija tinkama daugumai projektų, tačiau šiuolaikinė elektronika – išmanieji telefonai, medicininiai implantuojami įrenginiai, automobilių ADAS sistemos – reikalauja HDI.
"HDI nėra tik mada – tai būtinybė, kai standartinė technologija negali patenkinti dizaino reikalavimų. Tačiau perteklinis HDI naudojimas tik padidina kaštus." – Hommer Zhao, PCB Lithuania įkūrėjas
Pagrindiniai Skirtumai
Techninių Parametrų Palyginimas
| Parametras | Standartinė PCB | HDI PCB |
|---|---|---|
| Minimalus takelio plotis | 0.15mm (6 mil) | 0.075mm (3 mil) |
| Minimalus tarpas | 0.15mm (6 mil) | 0.075mm (3 mil) |
| Vijos tipas | Prasmeigtos (through-hole) | Mikrovijos, aklosios, palaidotos |
| Vijos skersmuo | ≥0.3mm | ≥0.1mm |
| Sluoksnių efektyvumas | Mažesnis | 40-60% didesnis |
| Signalo vientisumas | Standartinis | Geresnis (trumpesni keliai) |
Mikrovijų Tipai HDI
HDI plokštėse naudojami skirtingi vijų tipai:
- Aklosios vijos (Blind via): Jungia išorinį sluoksnį su vidiniais, bet neprasmeigtos
- Palaidotos vijos (Buried via): Jungia vidinius sluoksnius, nematomos iš išorės
- Mikrovijos (Microvia): Labai mažos (≤0.15mm) vijos, lazeriu gręžiamos
- Stacked via: Mikrovijos viena ant kitos, jungiančios daugiau sluoksnių
Kada Rinktis HDI?
HDI Būtina:
✅ BGA komponentai su mažu žingsniu – 0.5mm ir mažesniu žingsniu BGA reikalauja HDI dėl fanout maršrutizavimo
✅ Didelis komponentų tankis – kai nepakanka vietos standartiniams takeliams
✅ Aukšto dažnio signalai – trumpesni signalų keliai pagerina SI/PI
✅ Mažas produkto dydis – mobilioji elektronika, dėvima įranga
✅ Medicininiai implantuojami įrenginiai – maksimalus funkcionalumas minimaliame dydyje
Standartinė PCB Pakanka:
✅ Pramoniniai valdikliai – kai dydis nėra kritinis
✅ Maitinimo elektronika – platesni takeliai didelėms srovėms
✅ THT komponentai – through-hole jungtys, transformatoriai
✅ Prototipai ir bandymai – greitesnė iteracija su standartine technologija
Gamybos Proceso Skirtumai
Standartinės PCB Gamyba
Standartinė gamyba apima įprastus procesus:
- Laminato paruošimas
- Mechaninis gręžimas
- Galvaninimas
- Fotolitografija
- Ėsdinimas
- Litavimo kaukė ir šilkografija
HDI PCB Gamyba
HDI procesas reikalauja papildomų etapų:
- Lazerinis gręžimas – mikrovijoms (CO2 arba UV lazeriai)
- Nuoseklus laminatas (sequential lamination) – sluoksniai pridedami etapais
- Tikslesni įrenginiai – ±25μm pozicionavimo tikslumas
- Griežtesnė medžiagų kontrolė – High-Tg, CAF-atsparios dervos
"HDI gamyba reikalauja investicijų į lazerinę įrangą ir procesų kontrolę. Todėl ne kiekvienas gamintojas gali pasiūlyti tikrą HDI kokybę." – Hommer Zhao
Kainų Palyginimas
Kainų Faktoriai
| Faktorius | Įtaka kainai |
|---|---|
| Mikrovijų skaičius | +15-25% už sluoksnį su mikrovijomis |
| Stacked vias | +30-50% papildomai |
| Takelio plotis <4 mil | +20-40% |
| Lazerinis gręžimas | +€0.02-0.05 už skylę |
| Sequential lamination | +20-30% bazinės kainos |
Praktinis Pavyzdys
Projektas: 100x80mm plokštė, BGA su 0.5mm žingsniu
| Sprendimas | Sluoksniai | Kaina (1000 vnt) | Pastabos |
|---|---|---|---|
| Standartinė 6L | 6 | €8.50 | Negalima – neįmanomas fanout |
| Standartinė 8L | 8 | €12.00 | Negalima – per maži tarpai |
| HDI 6L (1+4+1) | 6 | €15.50 | ✓ Optimalu |
| HDI 8L (2+4+2) | 8 | €22.00 | Perteklinis – nebūtinas |
HDI Struktūrų Tipai
HDI plokštės klasifikuojamos pagal build-up struktūrą:
1+N+1
- Vienas mikrovijų sluoksnis kiekvienoje pusėje
- Labiausiai paplitusi struktūra
- Tinka daugumai BGA su 0.5-0.65mm žingsniu
2+N+2
- Du mikrovijų sluoksniai kiekvienoje pusėje
- Būtina stacked arba staggered vijoms
- BGA su 0.4mm žingsniu ir mažesniu
Anycap / ELIC
- Vijos bet kuriame sluoksnyje į bet kurį sluoksnį
- Maksimalus dizaino lankstumas
- Aukščiausia kaina ir sudėtingumas
Signalo Vientisumo Privalumai
HDI technologija pagerina elektrinius parametrus:
Trumpesni Signalų Keliai
- Mažesnė varžą ir induktyvumas
- Geresnė signalo kokybė aukštame dažnyje
Mažesni Via Stubs
- Mažesni atspindžiai
- Tinka >1 Gbps signalams
Tolygesnis Impedansas
- Tikslesnė kontrolė
- Mažesni nuostoliai
DFM Rekomendacijos HDI Projektams
Prieš pradedant HDI PCB projektą, svarbu:
-
Pasitikrinkite gamintojo galimybes:
- Minimalus mikrovijos skersmuo
- Stacked via galimybės
- Takelio/tarpo minimumas
-
Optimizuokite dizainą:
- Naudokite via-in-pad tik kur būtina
- Maksimizuokite takelio plotį kur įmanoma
- Palikite testų padus
-
Pasirinkite tinkamą struktūrą:
- 1+N+1 jei užtenka
- Venkite perteklinių sluoksnių
"Geras DFM analizės procesas gali sutaupyti 20-30% HDI gamybos kaštų. Visada prašykite gamintojo peržiūrėti dizainą prieš gamybą." – Hommer Zhao
Išvados ir Rekomendacijos
Kada Rinktis HDI:
- BGA su ≤0.65mm žingsniu
- Produkto miniatiūrizavimo poreikis
- Aukšto dažnio signalai (>500 MHz)
- Medicininiai ir kosmoso projektai
Kada Standartinė PCB Pakanka:
- Pramoninė elektronika su vietos atsargomis
- Maitinimo elektronika
- Projektai su ≥0.8mm BGA žingsniu
- Kaštų jautrūs produktai
Kainų Optimizavimo Patarimai:
- Pradėkite nuo minimalios HDI struktūros (1+N+1)
- Naudokite mikrovijas tik kur būtina
- Pasirinkite gamintoją su HDI patirtimi
- Užsakykite nemokamą DFM analizę
Reikia pagalbos su HDI projektu? Susisiekite su PCB Lithuania – siūlome nemokamą DFM konsultaciją.
Nuorodos:
