HDI PCB i obični PCB su izgrađeni za različite potrebe. HDI ploče koriste fine linije, male jastučiće i napredne prolaze kako bi se uklopile guste, brze krugove na malom prostoru. Obični PCB koriste šire tragove i jednostavne kroz rupe za niže troškove i umerene brzine. Ovaj članak daje informacije o ovim razlikama i izborima dizajna.
HDI PCB i obični PCB Pregled
Visoke gustine interkonekcija (HDI) PCB su dizajnirani da spakuju više veza u kompaktnu ploču koristeći fine tragove, male jastučiće i napredne preko struktura. Obični PCB koriste šire tragove, veće jastučiće, i jednostavnije metode bušenja koje odgovaraju niže gustine, niže brzine kola.
Fizička struktura i dizajn interkonekcije
Stack-up i sloj Build
HDI PCB-Stek
• Izgrađen sa tankim dielektričnim slojevima koji se dodaju u fazama na jednoj ili obe strane jezgra.
• Koristi vrlo tanku izolaciju između slojeva bakra kako bi stek bio kompaktan.
• Povezuje samo parove slojeva kojima je to potrebno kroz slepe i zakopane prolaze, a ne duboke prolaze koji se protežu punom debljinom.
Obični PCB-Stek
• Napravljen od jednog ili više bakarnih jezgara presovanih zajedno sa prepregom
• Većina slojeva veza koristi prolazne rupe izbušene od vrha do dna
• Koristi manje koraka laminacije i deblje izolacione slojeve
Preko tipova i stilova interkonekcije
HDI PCB-preko i interkonekcijskih stilova
U HDI PCB-u, sitne mikrovije, slepe prolaze, zakopane i via-in-pad strukture pomažu u povezivanju slojeva na kratak, direktan način. Mikrovije povezuju obližnje slojeve, dok slepe i zakopane prolaze povezuju samo slojeve koji su im potrebni. Via-in-pad stavlja preko pravo unutar komponente jastučića nakon punjenja i oplata, koji podržava čvrste rasporede i veću gustinu kola.
Obični PCB-preko i interkonekcija stilova
U običnom PCB, prolazi su standardni izbušene kroz rupe koje prolaze od gornjeg sloja do donjeg sloja. Čak i kada signal treba samo da poveže nekoliko unutrašnjih slojeva, rupa često prolazi kroz punu debljinu ploče. To čini strukturu jednostavnijom, ali manje fleksibilnom od preko opcija koje se nalaze u HDI PCB dizajna.
Gustina rutiranja i pravila dizajna
HDI PCB rutiranje i pravila dizajna
U HDI PCB-u, tragovi su tanji i bliže zajedno, tako da više veza može stati na malom prostoru. Jastučići i zazori su manji, što otvara dodatni bakarni prostor za rutiranje između uskih igle. Kratki fan-out putevi iz čipova sa visokim brojem pinova omogućeni su rutiranjem preko podloge i mikrovijom, tako da signali mogu brzo pasti u unutrašnje slojeve. Zbog ove veće gustine rutiranja, neke HDI ploče mogu dostići istu funkciju sa manje ukupnih slojeva.
Obični PCB rutiranje i pravila dizajna
U običnom PCB, tragovi su širi i imaju više razmaka kako bi odgovarali standardnim granicama bušenja i nagrizanja. Jastučići, zazori, i bakarni otvori su veći i lakši za obradu, što održava strukturu odbora jednostavan. Rutiranje putevi su planirani oko prolaza kroz rupe i većih komponenti otisaka, tako da više prostora odbora i više slojeva može biti potrebno da bi sve signale preko PCB.
Integritet signala i performanse velike brzine
Pri visokim brzinama prenosa podataka, električno ponašanje postaje snažno pod uticajem dužine interkonekcije, kontinuiteta impedanse i konzistentnosti vremena. HDI PCB utiču na ove faktore kroz svoju fizičku strukturu, što dovodi do merljivih električnih prednosti u dizajnu velike brzine.
Kraći putevi interkonekcije smanjuju kašnjenje širenja signala i iskrivljenje vremena. Mikrovije i interkonekcije ograničene dubine minimiziraju neiskorišćene preko stubova, što smanjuje diskontinuitete impedanse koji mogu izazvati refleksije. Ovi efekti pomažu u očuvanju oblika ivice signala i poboljšavaju vremenske margine pri gigabitnim brzinama prenosa podataka.
U običnim PCB-ima, duži tragovi i pune dubine kroz otvore uvode dodatnu parazitsku induktivnost i kapacitet. Kako se brzine ivica povećavaju, ovi paraziti mogu degradirati otvore za oči, povećati preslušavanje i smanjiti marginu buke. Iako su prihvatljivi pri malim i umerenim brzinama, ovi efekti postaju ograničavajući faktori u digitalnim sistemima velike brzine.
Sa električnog stanovišta, HDI PCB pružaju predvidljiviju kontrolu impedanse, smanjeno izobličenje signala i poboljšanu stabilnost vremena u brzim i visokim gustinama.
Toplotno ponašanje i pouzdanost
HDI PCB termalne puteve i pouzdanost
• HDI PCB-i mogu širiti toplotu kroz ispunjene i obložene prolaze u termalnim jastučićima i bakarnim avionima postavljenim blizu delova koji se zagrevaju.
• Kraći putevi od vrućih delova do unutrašnjih slojeva bakra pomažu da se toplota brže udalji.
• Da bi se održala dugoročna pouzdanost, HDI proces izrade zahteva stabilno microvia oplatu i punjenje, čak i laminaciju između slojeva, i dovoljno margine dizajna za širenje i skupljanje tokom promena temperature.
Obični PCB termalni putevi i pouzdanost
• Obični PCB-i imaju manje složenih koraka izrade, ali deblji izolacioni slojevi i pune prolazne rupe mogu učiniti da se toplota okuplja na određenim mestima.
• Često se dodaju obrasci toplotnog reljefa i dodatne bakarne površine kako bi se toplota udaljila od vrućih regiona i smanjila naprezanje ploče tokom vremena.
Proizvodni koraci u HDI PCB vs Ordinary PCB
| Korak | HDI PCB Proizvodnja | Obični PCB Proizvodnja |
|---|---|---|
| Stvaranje slojeva | Jezgro je kombinovano sa nekoliko tankih slojeva bakra i smole. | Jedan ili više bakarnih jezgara su naslagani sa prepregom između njih. |
| Preko formacije | Koristi laserski izbušene mikrovije, zajedno sa slepim i zakopanim prolazima između odabranih slojeva. | Koristi mehanički izbušene prolaze kroz rupe koje prolaze kroz celu ploču. |
| Preko punjenja | Vias može biti ispunjen bakrom ili smolom, a zatim napravljen ravan za via-in-pad rasporeda. | Vias su ostavljeni nepopunjeni u standardnim gradnjama. |
| Ciklusi laminacije | Potrebno je nekoliko ciklusa laminacije za vezivanje svakog sloja nagomilavanja. | Često koristi jedan glavni ciklus laminacije. |
| Zahtevi za registraciju | Potrebno je veoma čvrsto usklađivanje između finih karakteristika i malih prolaza. | Koristi standardne tolerancije poravnanja za tragove i rupe. |
| Inspekcija i testiranje | Više provera se fokusira na kvalitet, pomeranje slojeva i korake izgradnje. | Primenjuju se standardni električni testovi i vizuelne provere. |
Poređenje aplikacija: HDI PCB vs obični PCB
HDI PCB oblasti primene
• HDI PCB se koriste u kompaktnim digitalnim uređajima kao što su pametni telefoni, tableti i nosivi uređaji.
• Oni podržavaju male medicinske elektronske uređaje gde je prostor na ploči ograničen.
• HDI rasporedi su uobičajeni u automobilskim sistemima za pomoć vozaču i infotainment modulima koji prenose mnogo signala u uskom području.
• Mrežna i telekomunikaciona oprema, zajedno sa računarskim modulima visokih performansi, često koriste HDI PCB za rukovanje gustim, brzim vezama.
Obični PCB oblasti primene
• Obični PCB su uobičajeni u napajanjima i mnogim vrstama kućnih aparata.
• Koriste se u kontrolnim pločama za osvetljenje i širokom spektru industrijskih ulaznih i izlaznih ploča.
• Kola audio pojačala često se oslanjaju na obične PCB-e sa jednostavnim rasporedom.
• Obični PCB se takođe nalaze u obrazovnim setovima i jeftinim hobi proizvodima gde su osnovne funkcije dovoljne.
Troškovi i obim kompromisi
| Faktor | HDI PCB | Obični PCB |
|---|---|---|
| Alati i podešavanje | Više, jer proces zahteva finije funkcije i napredne korake. | Niži, zasnovan na standardnoj opremi i uobičajenim materijalima. |
| Troškovi izrade po odboru | Više, uglavnom u malim i srednjim količinama proizvodnje. | Niže u većini obima proizvodnje. |
| Ušteda u punom proizvodu | Može smanjiti troškove u drugim delovima proizvoda omogućavajući manji, više integrisani odbor. | Manje uštede izvan samog odbora od smanjivanja rasporeda. |
| Osetljivost na jačinu zvuka | Postaje atraktivniji u velikim količinama za kompaktne dizajna kola. | Ostaje isplativo za jednostavne ploče u skoro svakom obimu. |
| Najprikladniji ciljevi cena | Odgovara srednje klase i high-end proizvode koji mogu da podrže veće troškove odbora. | Odgovara ulaznom nivou i snažno troškovno vođenim proizvodima. |
Izbor HDI PCB ili obični PCB
Izaberite HDI PCB kada:
• Površina ili debljina ploče je čvrsto ograničena
• Komponente koriste pakete sa finim ili velikim brojem pinova
• Potrebno je rutiranje velike brzine ili gustine
• Margine integriteta signala su kritične
Izaberite običan PCB kada:
• Prostor na tabli je dostupan
• Brzine signala su niske do umerene
• Kontrola troškova je glavni prioritet
• Montaža i prerada jednostavnost su važni
Zaključak
HDI i obični PCB se razlikuju u granicama veličine, struktura sloja, vias, rutiranje, kvalitet signala, širenje toplote, i cena. HDI podržava kompaktne rasporede, fine delove i brze veze sa složenijom obradom. Obični PCB odgovaraju jednostavnije, veće rasporede po nižoj ceni. Kontrolna lista dizajna povezuje veličinu ploče, potrebe za brzinom i budžet sa pravim tipom PCB-a.
Često postavljana pitanja [FAK]
Koji materijali HDI PCB koriste u odnosu na obične PCB?
HDI PCB koriste high-Tg ili niske gubitke laminata za veću brzinu i toplotu. Obični PCB koriste standardni FR-4 da bi troškovi niski.
Kako se debljina bakra razlikuje u HDI i običnih PCB?
HDI PCB koriste tanji bakar na finim slojevima za usmeravanje za male tragove. Obični PCB koriste deblji bakar, kao 1 oz ili 2 oz, za veću struju i snagu.
Kako se skupština razlikuje na HDI PCB?
HDI PCB treba strogu kontrolu paste za lemljenje i preliva zbog finog terena delova i via-in-pad. Obični PCB su jednostavniji za montažu sa većim jastučićima i delovima.
Da li je prerada teže na HDI PCB?
Da. HDI jastučići, tragovi i mikrovije su mali i lako se oštećuju tokom prerade. Obični PCB su lakši za popravku, jer su karakteristike veće i jače.
Koji podaci su potrebni za naručivanje HDI PCB?
HDI PCB podaci treba da sadrže detaljan stack-up, slep i sahranjen preko parova slojeva, microvia veličine, i impedanse ciljeva. Obični PCB treba samo osnovni stack-up i standardne bušenje fajlova.
Kako se testovi pouzdanosti razlikuju za HDI PCB?
HDI PCB dodati testove za microvia snagu, kao što su preseci i termalni ciklus na kuponima. Obični PCB uglavnom koriste standardne električne testove i nekoliko osnovnih preseka.
