Обычная многослойная плата соединяет слои механически просверленными отверстиями, проходящими через всю панель. HDI-плата сверлит внешние слои лазером, поэтому соединение идёт ровно настолько далеко, насколько нужно. Это освобождает место, которое занимал бы ствол сквозного отверстия: в тот же контур помещается больше компонентов, обратный путь под корпусом с мелким шагом становится короче, а плата, которой понадобились бы дополнительные слои, остаётся тоньше и легче.
Какие стеки здесь делаются
- 1+N+1 — один слой микропереходов с каждой стороны механически просверленного ядра; обычный первый шаг вверх от многослойной платы.
- 2+N+2 и 1+1+N+1+1 — два слоя микропереходов с каждой стороны для вывода разводки от BGA с мелким шагом и более плотного выхода разъёмов.
- 3+N+3 — три слоя микропереходов с каждой стороны, там где шаг корпуса и число выводов не оставляют другого варианта.
- ELIC — все слои соединены микропереходами, без механического ядра со сквозными отверстиями.
Микропереходы складываются друг на друга или ступенчато, а там где переход находится внутри контактной площадки, он заполняется медью и перекрывается, чтобы площадка осталась плоской для нанесения пасты.
HDI или обычная многослойная плата?
HDI — это ответ на задачу разводки, а не улучшение само по себе. Полезный вопрос: закончилось ли у проекта место при том числе слоёв, которое изделие ещё может себе позволить. Начните с вывода разводки: если корпуса с мелким шагом и выходы разъёмов расходятся по внешним слоям обычной платы, добавить сигнальные слои обычно дешевле, потому что каждый слой микропереходов приносит с собой собственное прессование, лазерное сверление и выравнивание поверхности.
Толщина — вторая проверка. Там, где изделие задаётся своим контуром, а не схемой, микропереходы дают больше соединений в более тонкой плате, и именно на этом строятся носимые устройства, портативная электроника и камеры. Третий критерий — обратный путь: микропереход заканчивается на том слое, которому он служит, поэтому контур под высокоскоростной шиной укорачивается, даже когда число слоёв не меняется, — а дополнительная медь на обычной плате этого не даёт.
Когда в одном проекте соседствуют плотная логическая зона и силовая часть, которой нужна толстая медь, или когда плотность идёт от перехода жёстко-гибкой конструкции, а не от корпуса с мелким шагом, стек проверяют вместе с жёстко-гибкими и многослойными платами до фиксации сметы.
Микропереходы, сверление и металлизация
Микропереходы сверлятся лазером от 0,1 мм, механическое сверление закрывает 0,15 мм и выше при соотношении сторон 15:1. Внешние слои несут линию и зазор 0,06 мм и медь от 0,5 до 20 oz, поэтому плотная логическая зона и силовая часть могут делить один стек. После металлизации стек экспонируется, прессуется и контролируется слой за слоем; контур платы, коробление и скручивание и баланс меди проверяются по тем же допускам, что и на жёсткой линии.
Материалы и импеданс
FR-4 с высоким Tg закрывает большую часть HDI-работ, безгалогенный ламинат применяется там, где этого требуют согласования заказчика, а Rogers, Arlon, Taconic или Nelco — где сигнал должен выжить на высокой частоте. Импеданс удерживается в ±10 % на элементах 0,06 мм, и именно это делает плотные HDI-платы пригодными и для высокоскоростных шин, и для миниатюрных изделий; то же число слоёв в многослойной печатной плате потребовало бы платы большего размера.
Где применяются HDI-платы
Бытовая электроника, носимые и защищённые устройства, системы безопасности и камеры, медицинские мониторы и визуализация, автомобильные сенсорные и радиолокационные модули по IATF 16949:2016. Монтаж идёт на той же площадке — четыре линии SMT на шесть миллионов компонентов в день вплоть до 01005, рентгеновский контроль и ремонт BGA — поэтому микропереход под площадкой BGA проверяет та же команда, которая ставила компонент.
Где HDI-сборка идёт не так
Большинство проблем HDI решается в чертеже стека, а не на линии.
- Стопки микропереходов и совмещение слоёв — каждый слой микропереходов сверлится и экспонируется по собственным меткам, поэтому переход в стопке накапливает смещение всех слоёв под ним. Ступенчатое расположение, метки совмещения, вынесенные в край панели, и положение перехода с запасом внутри площадки удерживают последний слой на площадке, а не рядом с ней.
- Заполнение медью и впадина под площадкой — переход, заполненный без выравнивания, оставляет неглубокую впадину, и шарик над ней затекает в этот зазор. Заполнение и перекрытие задаются явно, а окно пасты под площадкой сверяется с диаметром перехода.
- Циклы прессования против итоговой толщины — каждый добавленный слой микропереходов — это ещё один цикл пресса, и потерянный каждый раз диэлектрик накапливается. Тонкие изделия показывают это первыми, поэтому в стеке диэлектрик резервируется на цикл, а итоговая толщина считается вместе с полем допуска.
- Состояние дна перехода — размазанная смола или окисленная метка на дне лазерного перехода повышают сопротивление соединения, которое ещё проходит проверку на обрыв. Удаление смолы и обработка дна перехода указаны в примечаниях к процессу, а купон с той же панели режется на шлиф.
- Доступ для контроля — микропереходы и заполненные площадки занимают место, которое заняла бы контрольная точка, поэтому купоны, контрольные точки и доступ для граничного сканирования планируются вместе со стеком, а не добавляются после утверждения топологии.
Как получить смету
Отправьте комплект Gerber с предполагаемым стеком, самый мелкий шаг разводки, требования к импедансу и количество. Прототипы возвращаются за 1–3 дня, средняя серия — за 4–10 дней; технологические пределы перечислены на странице возможностей, а выданные сертификаты — на странице сертификатов.
HDI-стеки, которые идут дальше в монтаж, считаются вместе с закупкой и сборкой блоков на странице монтаж печатных плат в Китае.
