HDI tiskana vezja in običajna tiskana vezja so zasnovana za različne potrebe. HDI plošče uporabljajo fine linije, majhne padove in napredne vias, da se gosta, visokohitrostna vezja namestijo na majhen prostor. Običajne tiskane vezja uporabljajo širše sledi in preproste prehodnice za nižje stroške in zmerne hitrosti. Ta članek ponuja informacije o teh razlikah in oblikovalskih odločitvah.
Pregled HDI tiskanih vezij in običajnih tiskanih vezij
PCB-ji z visoko gostoto (HDI) so zasnovani tako, da v kompaktno ploščo spravijo več povezav z uporabo tankih sledi, majhnih ploščic in naprednih struktur. Običajne tiskane vezja uporabljajo širše sledi, večje ploščice in enostavnejše metode vrtanja, ki ustrezajo vezjem z nižjo gostoto in nižjo hitrostjo.
Načrtovanje fizične strukture in povezav
Zlaganje in gradnja plasti
HDI zlaganje tiskanih vezij
• Zgrajen je z tankimi dielektričnimi plastmi, dodanimi v stopnjah na eni ali obeh straneh jedra.
• Uporablja zelo tanko izolacijo med bakrenimi plastmi, da ohrani sklad kompaktno.
• Povezuje le pare plasti, ki jo potrebujejo, skozi slepe in zakopane prehode, ne pa skozi globoke odprtine, ki segajo čez celotno debelino.
Običajno zlaganje tiskanih vezij
• Izdelan iz enega ali več jeder, obloženih z bakrom, stisnjenih skupaj s prepreg
• Večina plastnih povezav uporablja prehodne luknje, izvrtane od zgoraj navzdol
• Uporablja manj laminacijskih korakov in debelejše plasti izolacije
Vrste preko in slogi medsebojnih povezav
HDI tiskana vezja preko in povezovalnih slogov
Pri HDI tiskanih vezjih majhne mikrovije, slepe prehode, zakopane vias in via-in-pad strukture pomagajo povezati plasti na kratek in neposreden način. Mikrovije povezujejo bližnje plasti, medtem ko slepe in zakopane vije povezujejo le plasti, ki jih potrebujejo. Via-in-pad postavi via neposredno znotraj komponentne blazinice po polnjenju in prevleki, kar omogoča tesne postavitve in večjo gostoto vezij.
Običajna tiskana vezja preko in povezovalnih slogov
Pri običajni tiskani vezji so vias standardno izvrtane luknje skozi plast, ki potekajo od zgornje plasti do spodnje plasti. Tudi ko signal potrebuje le nekaj notranjih plasti, luknja pogosto poteka skozi celotno debelino plošče. To naredi strukturo enostavnejšo, a manj prilagodljivo kot via možnosti, ki jih najdemo v HDI PCB zasnovah.
Gostota usmerjanja in pravila načrtovanja
Pravila usmerjanja in načrtovanja HDI PCB
Pri HDI tiskanih vezjih so sledi tanjše in bližje skupaj, zato lahko na majhnem prostoru spravimo več povezav. Blazinice in razmiki so manjši, kar odpira dodatni bakreni prostor za usmerjanje med tesnimi zatiči. Kratke poti za razširitev iz čipov z visokim številom pinov omogočajo pobeg preko v-ploščice in mikrovije, zato lahko signali hitro padejo v notranje plasti. Zaradi te višje gostote usmerjanja lahko nekatere HDI plošče dosežejo isto funkcijo z manj skupnimi plastmi.
Običajna pravila usmerjanja in načrtovanja tiskanih vezij
Pri običajnem tiskanem vezju so sledi širše in imajo več razmika, da ustrezajo standardnim mejam vrtanja in jedkanja. Blazinice, razmiki in bakrene odprtine so večje in lažje za obdelavo, kar ohranja strukturo plošče preprosto. Poti usmerjanja so načrtovane okoli prehodov skozi odprtine in večjih prostorov komponent, zato je morda potrebno več prostora na plošči in več plasti, da se vsi signali prenesejo čez PCB.
Integriteta signala in zmogljivost pri visokih hitrostih
Pri visokih hitrostih prenosa podatkov električno vedenje močno vpliva na dolžino povezave, kontinuiteto impedance in doslednost časovnega usklajevanja. HDI tiskana vezja vplivajo na te dejavnike s svojo fizično strukturo, kar vodi do merljivih električnih prednosti pri visokohitrostnih zasnovah.
Krajše povezovalne poti zmanjšujejo zakasnitev širjenja signala in časovni zamik. Mikrovije in povezave z omejeno globino zmanjšujejo neizkoriščenost preko stubov, kar znižuje impedančne diskontinuitete, ki lahko povzročijo odboje. Ti učinki pomagajo ohranjati obliko robov signala in izboljšujejo časovne rezerve pri gigabitnih hitrostih prenosa.
Pri običajnih tiskanih vezjih daljše sledi in prehodi skozi luknje v polni globini vnesejo dodatno parazitsko induktivnost in kapacitivnost. Ko se hitrosti robov povečajo, lahko ti paraziti poslabšajo odprtje oči, povečajo preslušavanje in zmanjšajo rezervo šuma. Čeprav so ti učinki sprejemljivi pri nizkih in zmernih hitrostih, postanejo omejujoči dejavniki v hitrih digitalnih sistemih.
Z električnega vidika HDI tiskana vezja zagotavljajo bolj predvidljivo krmiljenje impedance, zmanjšano popačenje signala in boljšo stabilnost časovnega usklajevanja v vezjih z visoko hitrostjo in gostoto.
Toplotno obnašanje in zanesljivost
Toplotne poti in zanesljivost HDI tiskanih vezij
• HDI tiskana vezja lahko toploto razpršijo skozi napolnjene in prevlečene prehode v termalnih blazinicah in bakrenih ravnih, nameščenih blizu delov, ki delujejo na toplo.
• Krajše poti od vročih delov do notranjih bakrenih plasti pomagajo hitreje odvajati toploto.
• Za dolgoročno zanesljivost HDI gradbeni proces potrebuje stabilno mikrovijsko prevleko in polnjenje, enakomerno laminacijo med plastmi ter dovolj oblikovalskega rezerva za raztezanje in krčenje med temperaturnimi spremembami.
Običajne toplotne poti PCB in zanesljivost
• Običajne tiskane vezja imajo manj zapletenih gradbenih korakov, vendar lahko debelejše plasti izolacije in polne prehodnice povzročijo nabiranje toplote na določenih mestih.
• Pogosto se dodajajo vzorci toplotnega olajšanja in dodatne bakrene površine, ki odvzamejo toploto iz vročih območij in sčasoma zmanjšajo obremenitve na plošči.
Proizvodni koraki pri HDI tiskanih vezjih v primerjavi z običajnimi tiskanimi vezji
| Korak | Proizvodnja HDI tiskanih vezij | Običajna proizvodnja tiskanih vezij |
|---|---|---|
| Ustvarjanje plasti | Jedro je združeno z več tankimi plastmi bakra in smole. | Eno ali več jedr, obloženih z bakrom, je zloženih s prepregom med njimi. |
| Preko formacije | Uporablja lasersko izvrtane mikrovije ter slepe in zakopane prehode med izbranimi plastmi. | Uporablja mehansko izvrtane prehode skozi luknje, ki potekajo skozi celotno ploščo. |
| Preko polnjenja | Vias se lahko napolnijo z bakrom ali smolo in nato izravnajo za postavitve preko blazinice. | Vias so v standardnih različicah neizpolnjeni. |
| Laminacijski cikli | Za vezavo vsake plasti je potrebnih več laminacijskih ciklov. | Pogosto uporablja en sam glavni laminacijski cikel. |
| Zahteve za registracijo | Potrebna je zelo tesna poravnava med finimi elementi in manjšimi prehodi. | Uporablja standardne tolerance poravnave za sledi in luknje. |
| Pregled in testiranje | Več preverjanj se osredotoča na kakovost, premike plasti in korake gradnje. | Uporabljajo se standardni električni testi in vizualni pregledi. |
Primerjava aplikacij: HDI tiskana vezja proti običajni tiskani vezji
Področja uporabe HDI PCB
• HDI tiskana vezja se uporabljajo v kompaktnih digitalnih napravah, kot so pametni telefoni, tablice in nosljive naprave.
• Podpirajo majhne medicinske elektronske naprave, kjer je na plošči omejen prostor.
• HDI postavitve so pogoste v avtomobilskih sistemih za pomoč vozniku in infotainment modulih, ki prenašajo veliko signalov v ozkem prostoru.
• Omrežna in telekomunikacijska oprema, skupaj z visokozmogljivimi računalniškimi moduli, pogosto uporablja HDI tiskane vezje za obdelavo gostih, hitrih povezav.
Običajna področja uporabe tiskanih vezij
• Običajne tiskane vezja so pogoste v napajalnikih in številnih vrstah gospodinjskih aparatov.
• Uporabljajo se v krmilnih ploščah za razsvetljavo in širokem naboru industrijskih vhodnih in izhodnih plošč.
• Vezja avdio ojačevalcev pogosto temeljijo na običajnih tiskanih vezjih s preprosto postavitvijo.
• Običajne tiskane vezja najdemo tudi v izobraževalnih kompletih in nizkocenovnih hobističnih izdelkih, kjer zadostujejo osnovne funkcije.
Kompromisi med stroški in količino
| Faktor | HDI PCB | Navadna tiskana vezja |
|---|---|---|
| Orodja in nastavitev | Višje, ker postopek zahteva natančnejše funkcije in napredne korake. | Nižje, na podlagi standardne opreme in običajnih materialov. |
| Stroški izdelave na ploščo | Višje, predvsem pri nizkih in srednjih proizvodnih količinah. | Nižje pri večini proizvodnih količin. |
| Prihranki v celotnem izdelku | Lahko zmanjša stroške v drugih delih izdelka z omogočanjem manjše, bolj integrirane plošče. | Manj prihrankov zunaj same plošče zaradi pomanjševanja postavitve. |
| Občutljivost na glasnost | Postane bolj privlačen pri velikih količinah za kompaktne sklope vezij. | To ostaja cenovno ugodno za preproste deske pri skoraj katerikoli glasnosti. |
| Najbolj primerni cenovni cilji | Ustreza srednjerazrednim in zmogljivim izdelkom, ki podpirajo višje stroške plošč. | Ustreza začetnim in močno stroškovno usmerjenim produktom. |
Izbira HDI tiskanega vezja ali običajnega tiskanega vezja
Izberite HDI tiskano vezje, ko:
• Površina ali debelina plošče je strogo omejena
• Komponente uporabljajo pakete z drobnim ali visokim številom pinov
• Potrebna je hitra ali gostota usmerjanja
• Meja integritete signala so ključna
Izberite navadno tiskano vezje, ko:
• Na voljo je prostor za deske
• Hitrosti signala so nizke do zmerne
• Nadzor stroškov je glavna prioriteta
• Preprostost sestavljanja in predelave sta pomembna
Zaključek
HDI in običajne tiskane vezje se razlikujejo po velikostnih mejah, strukturi plasti, viasih, usmerjanju, kakovosti signala, razprševanju toplote in ceni. HDI podpira kompaktne postavitve, fine-pitch dele in hitre povezave z bolj zapleteno obdelavo. Običajne tiskane vezja se prilegajo enostavnejšim, večjim postavitvam po nižji ceni. Kontrolni seznam oblikovanja povezuje velikost plošče, potrebe po hitrosti in proračun s pravo vrsto tiskanega vezja.
Pogosta vprašanja [FAQ]
Katere materiale uporabljajo HDI tiskana vezja v primerjavi z običajnimi tiskanimi vezji?
HDI tiskana vezja uporabljajo laminate z visokim Tg ali nizkimi gubici za večjo hitrost in toploto. Običajne tiskane vezje uporabljajo standardni FR-4, da ohranijo nizke stroške.
Kako se debelina bakra razlikuje med HDI in običajnimi tiskanimi vezji?
HDI tiskana vezja uporabljajo tanjši baker na tankih plasteh usmerjanja za majhne sledi. Običajne tiskane vezije uporabljajo debelejši baker, na primer 1 oz ali 2 oz, za večji tok in trdnost.
Kako se asembliranje razlikuje na HDI tiskanih vezjih?
HDI tiskana vezja potrebujejo natančen nadzor nad spajkalno pasto in reflowanjem zaradi drobnih delov in via-in-pad. Običajne tiskane vezije je lažje sestaviti z večjimi ploščicami in deli.
Ali je predelava težja za HDI tiskane vezije?
Da. HDI blazinice, sledi in mikrovije so majhne in jih je med prenovo lahko poškodovati. Običajne tiskane vezije je lažje popraviti, ker so njihove funkcije večje in močnejše.
Kateri podatki so potrebni za naročilo HDI tiskanega tiskanega vezja?
Podatki HDI PCB naj vključujejo podrobno kopičenje plasti, slepo in zakopano preko parov plasti, velikosti mikrovij in impedančne tarče. Običajne tiskane vezja potrebujejo le osnovni stackup in standardne vrtalne datoteke.
Kako se razlikujejo testi zanesljivosti za HDI tiskane vezije?
HDI tiskana vezja dodajajo teste za trdnost mikrovij, kot so preseki in termično cikliranje na kuponih. Običajne tiskane vezja večinoma uporabljajo standardne električne teste in nekaj osnovnih presekov.
