Panduan Desain HDI PCB: Definitif untuk Interkoneksi Tingkat Tinggi Optimal

Saat merancang PCB, Anda mungkin khawatir tentang biaya tambahan dan jumlah lapisan yang semakin bertambah. Namun, dengan teknologi HDI PCB, produsen dapat dengan cepat mengurangi biaya tanpa mengorbankan kualitas produk. Teknologi ini tidak hanya membantu Anda mengembangkan produk inovatif, tetapi juga memungkinkan pembuatan produk yang tahan lama di masa depan.

Maka, apa sebenarnya HDI PCB, dan mengapa Anda perlu mempertimbangkan merancang salah satu? Baca selanjutnya dan temukan jawabannya!

1. Apa itu HDI PCB?

Dalam industri yang bergerak cepat saat ini, metode rut konvensional PCB tidak dapat mencapai kebutuhan interkoneksi padat. Dengan HDI PCB, perusahaan dan perancang diberi kesempatan untuk menggandakan sirkuit sambil mengurangi area permukaan. Singkatan 'HDI' merujuk pada High-Density Interconnector. PCB HDI adalah papan sirkuit reguler yang memiliki densitas kabel lebih tinggi di seluruh area permukaan.

Hasilnya adalah pengurangan drastis ukuran dan bobot peralatan. Tidak hanya itu, teknologi ini juga meningkatkan kinerja listrik peralatan. Selain itu, transmisi data menjadi lebih cepat dan efisien karena jalur yang disingkat.

Gambar 1: HDI PCB

Anda dapat dengan mudah membedakan HDI PCB melalui micro-via, garis yang lebih halus, bahan tipis, serta densitas pad yang lebih tinggi. Micro-via dapat berupa blind atau buried dengan diameter sekitar 0.006 in. Dengan demikian, HDI PCB telah melahirkan miniaturisasi produk modern.

Micro-via memainkan peran penting dalam merancang komponen ini. Pelajari pentingnya mereka selanjutnya.

2. Micro-via dan HDI PCB

Sebelum melanjutkan ke desain HDI PCB, Anda harus mempelajari peran micro-via. Micro-via adalah lubang halus yang dibor dengan laser yang menghubungkan dua lapisan yang berbeda secara listrik pada papan sirkuit multi-lapisan.

Berbeda dengan via biasa, ukuran micro-via jauh lebih kecil dan langsung berkaitan dengan kualitas miniaturisasi serta hemat ruang HDI PCB.

Desain HDI mencakup banyak struktur berbeda yang akan kita bahas dalam bab selanjutnya.

Gambar 2: HDI PCB

3. Struktur HDI

Biasanya, HDI PCB dapat dirancang dengan banyak cara. Ini adalah:

♦ Merah:
Warna solder mask merah cenderung mencolok dan profesional. Kontras antara lapisi, spasi, dan jejak cukup baik.

Sebaliknya dengan papan sirkuit cetak hijau, kontrasnya lebih rendah. Pengesanan diperlukan untuk memeriksa jejak papan dalam kasus cacat. Silkscreen dikenal berkinerja baik terhadap latar belakang merah karena membersihkan sisa flux. Meskipun merah terlihat menarik dan tegas, hijau masih dianggap opsi terbaik.

Gambar 3: HDI PCB

1+N+1:

Ini menunjukkan hanya ada satu lapisan interkoneksi padat tunggal dalam PCB.

i+N+i:

Ini menunjukkan ada dua atau lebih lapisan HDI dalam PCB. Selain itu, micro-via ditumpatkan atau ditata bersama pada lapisan yang berbeda.

Semua lapisan:

Dalam struktur ini, semua lapisan adalah lapisan HDI, yang memungkinkan interkonektivitas semua lapisan. Ini bermanfaat untuk perangkat kompleks seperti chip GPU di ponsel pintar atau chip CPU di komputer.

Sekarang setelah Anda mengetahui dasar-dasarnya, Anda siap untuk langsung mempraktikkan HDI PCB. Pelajari tips terbaik kami untuk merancang HDI PCB dalam bab selanjutnya.

4. Aturan dan Tips Desain HDI

Secara umum, merancang PCB adalah tugas yang rumit. Gabungkan dengan micro-via dan sirkuit HDI, dan Anda akan mendapatkan tantangan yang kompleks. Komplikasi semakin terintensif di mana sistem penerbangan dan perangkat medis terlibat.

Sebagai insinyur, Anda mungkin bersedia mengangkat tantangan, tetapi siapa yang mengatakan Anda harus melakukannya tanpa bantuan? Berikut adalah tips terbaik untuk perancang dan perusahaan:

Gambar 4: HDI PCB

Tips No. 1 – Terapkan Strategi DFM

Tips pertama kami cukup sederhana dan umum. Penting untuk mengintegrasikan strategi DFM atau Desain untuk Manufaktur dengan HDI PCB. Jika Anda merancang sesuatu yang jauh di luar kemampuan pemasok kontrakan (CM) Anda, desain tersebut mungkin tidak berguna.

Anda harus merancang papan untuk memberikan semua manfaat HDI PCB dan dapat dengan mudah diproduksi pada saat yang sama.

Tips No. 2 – Pilih Jenis Via

Memilih jenis via adalah keputusan krusial yang menentukan mesin dan peralatan yang mungkin Anda butuhkan dalam proses manufaktur. Ini dapat sangat mempengaruhi biaya serta waktu yang terlibat.

Micro-via mengurangi waktu dan biaya produksi dengan mengurangi jumlah lapisan dan bahan. Namun, Anda harus memilih di antara berbagai jenis, termasuk versi near pad atau via in pad.

Jadi, pilih opsi yang paling murah untuk Anda atau CM untuk diproduksi tanpa mengorbankan kinerja listrik HDI PCB.

Tips No. 3 – Periksa Ketersediaan dan Ukuran Komponen

Pertimbangan lain adalah jumlah komponen yang Anda harapkan gunakan untuk HDI PCB. Ingat bahwa tujuan utama HDI PCB adalah mengurangi biaya dan area permukaan. Pastikan komponen kecil, murah, dan sebanyak mungkin sedikit.

Selain itu, cara Anda menempatkan komponen dapat menentukan ukuran lubang, lebar jejak, dan cadangan. Namun, pertimbangkan ketersediaan dan fungsionalitas komponen ini. Jika tidak, Anda mungkin akhirnya merancang ulang seluruh papan.

Tips No. 4 – Jangan Membebani Komponen Terlalu Banyak

Sementara desain kompak mungkin memaksa Anda untuk menempatkan komponen dekat satu sama lain, sebaiknya hindari hal tersebut. Komponen daya tinggi, terutama, dapat menimbulkan interferensi elektromagnetik (EMI), yang dapat mempengaruhi kualitas sinyal.

Selain itu, kapasitansi dan induktansi dari pad yang berdekatan dapat mempengaruhi kualitas sinyal dan menunda transmisi. Jadi, kami merekomendasikan memberikan ruang yang cukup di antara komponen.

Pastikan semua komponen ditempatkan untuk mendistribusikan via secara simetris di seluruh permukaan. Ini mengurangi stres, yang pada gilirannya mencegah penyenggakan papan.

Secara umum, jarak di antara komponen harus:

Gambar 5: HDI PCB

Pertimbangkan juga pemasangan dan pemeliharaan, sehingga komponen mudah disolder dan diperbaiki nanti. Jika terlalu dekat satu sama lain, mesin mungkin kesulitan merakit mereka.

Tips No. 5 – Pilih Desain Stackup

Jenis PCB stack-up juga dapat menentukan komplikasi dalam proses manufaktur. Jumlah laminasi dan siklus bor sangat dipengaruhi oleh jenis bahan dan jumlah lapisan dalam desain stack. Pastikan opsi yang dipilih efektif namun ramah biaya.

Cara terbaik untuk menentukan desain paling efisien adalah membuat prototipe HDI PCB. Pelajari bagaimana mereka dapat membantu Anda dalam bab selanjutnya.

5. Prototipe HDI PCB

Prototipe HDI adalah versi dasar dari HDI PCB yang dapat Anda gunakan untuk menguji berbagai desain. Anda dapat meminta CM untuk memproduksi prototipe ini. Prototipe ini terdiri dari kabel padat tinggi yang membantu mengurangi ukuran serta jumlah lapisan.

Prototipe harus menggunakan via bertumpuk, tersusun, tertutup, dan blind sehingga Anda dapat menentukan kombinasi mana yang terbaik. Selain itu, prototipe dapat membantu memilih ukuran via dan rasio aspek yang paling efisien.

Tapi mengapa Anda harus menggunakan HDI PCB? Lanjut ke bab selanjutnya untuk menemukan manfaat teratas yang ditawarkan HDI PCB.

Gambar 6: HDI PCB

6. Keuntungan HDI PCB

Ada banyak manfaat yang ditawarkan oleh HDI PCB. Ini mencakup area permukaan yang lebih kecil, kecepatan transmisi yang lebih tinggi, serta frekuensi tinggi. Ukuran kecil memungkinkan mereka digunakan dalam perangkat high-tech seperti komputer, ponsel, dan konsol.

Mereka memungkinkan inovasi dan miniaturisasi produk. Secara keseluruhan, mereka menawarkan manfaat berikut:

Stres Termal yang Lebih Rendah
Karena komponen lebih dekat satu sama lain dalam HDI PCB, panas tidak menjauh. Jarak pendek memastikan panas segera dikeluarkan sebelum berpindah ke komponen lain. Ini memastikan stres termal yang lebih rendah dan menambah daya tahan PCB.

Konduktivitas yang Lebih Baik

HDI PCB membantu memastikan konduktivitas yang lebih baik karena sejumlah besar micro-via. Via ini diisi dengan bahan konduktif yang memungkinkan transmisi lebih mudah. Selain itu, via blind atau via-in-pad memungkinkan komponen ditempatkan sangat dekat satu sama lain. Itu mengurangi jangkauan transmisi di antara dua komponen dan secara signifikan meningkatkan sinyal.

Mengizinkan Miniaturisasi

Karena HDI PCB membantu mengurangi ruang pada papan secara signifikan, mereka dapat membantu merancang papan sirkuit yang lebih kecil. Tidak hanya itu, tetapi memungkinkan mengurangi jumlah lapisan karena Anda dapat membuat sirkuit di kedua sisi papan. Jadi, mudah untuk mengganti PCB empat lapis dengan PCB dua lapis.

Selain itu, via ini sangat halus dan kecil, hampir tidak terlihat. Ini membantu menghemat sejumlah besar ruang. Dengan demikian, Anda dapat membuat papan sirkuit yang lebih kecil yang dapat muat dalam perangkat yang lebih kecil.

Gambar 7: HDI PCB

Penurunan Penggunaan Daya

Transmisi dari satu komponen ke berikutnya dapat kehilangan banyak energi. Untungnya, HDI PCB memungkinkan Anda untuk menyatukan lebih banyak elemen dengan jarak yang lebih pendek. Ini mengurangi kehilangan energi dan menggunakan lebih banyak energi dalam operasi aktual. Selain itu, ini mengarah pada umur baterai yang lebih lama, yang sangat diinginkan di perangkat genggam dan perangkat kecil lainnya.

Efektif Biaya

Salah satu keuntungan signifikan teknologi HDI PCB adalah sirkuit ini relatif hemat biaya jika dirancang dengan baik. Ini disebabkan oleh lapisan yang lebih sedikit dan ukuran yang lebih kecil.

Rendemen yang Lebih Cepat

Karena fokus utama adalah mengoptimalkan desain untuk mengurangi biaya dan memastikan throughput yang lebih tinggi, produk lebih nyaman untuk menempatkan semua komponen, memastikan proses memakan waktu lebih sedikit waktu dan memasuki pasar jauh lebih cepat. Itu cukup untuk mengetahui keuntungan HDI PCB.

Sebagian besar, Anda akan menemukan bahwa HDI PCB digunakan dalam banyak lapisan yang disebut stack-ups. Bab selanjutnya membahas secara detail tentang desain stack up ini.

7. Stackup HDI PCB

Seperti yang sudah disebutkan, HDI terdiri dari beberapa lapisan yang saling terhubung oleh micro-via. Mereka bekerja sama untuk membentuk koneksi dan meningkatkan sinyal. Cara menyusun lapisan HDI dalam PCB menentukan jenis HDI PCB Stackup. Anda dapat melihat jenis yang lebih spesifik di bagian desain HDI PCB di atas.

Gambar 8: HDI PCB

Secara umum, ada berbagai jenis HDI PCB stack-up, beberapa di antaranya adalah:

0-N-0 – Laser Microvia

Dalam ini, produsen memlaminasi inti terlebih dahulu lalu secara mekanis memborinya. Kemudian, bor mekanis dipatok dan dipukul dengan laser untuk membentuk via. Terakhir, mereka memasukkan lubang melalui akhir.

1-N-1 – Laser Microvia & Buried Via

'1' merujuk pada laminasi berurutan yang terjadi di kedua sisi inti. Ini berarti ada dua lapisan HDI di kedua sisi badan. Prosesnya mirip dengan di atas kecuali setelah bor mekanis dipatok, lapisan internal terbentuk. Lapisan inti ini kemudian dilaminasi oleh dua lapisan tambahan sehingga bor mekanis bertindak sebagai via tertutup. Selanjutnya, bor laser membentuk lebih banyak via.

2-N-2 dengan Microvia

'2' di sini mewakili dua lapisan laminasi di kedua sisi inti. Jadi ada empat lapisan tembaga, sehingga ada total 6 lapisan dalam jenis ini.

Berbagai stack-up ini memberikan keuntungan berbeda di berbagai industri. Temukan apa yang dapat dilakukan HDI PCB dalam bab selanjutnya.

8. Kemampuan HDI PCB

HDI PCB mampu mendukung inovasi dan produk kecil. Ini karena dapat dengan mudah menyatukan lebih banyak teknologi ke dalam lebih sedikit lapisan. Ponsel dan ponsel pintar telah memulai tren produk yang lebih ramping dan lebih ringan, yang hanya mungkin danki breakthrough teknologi PCB ini.

Jadi, Anda mendapatkan produk yang lebih ringan, melakukan lebih banyak fungsi sambil sangat kecil dalam ukuran. Ini tidak hanya membuat produk lebih nyaman digunakan tetapi juga lebih mudah diproduksi. Mereka menggunakan bahan yang lebih tipis dan lebih ringan yang lebih mudah diproduksi.

Secara keseluruhan, Anda mendapatkan HDI PCB empat lapis, yang memiliki solder mask yang sama untuk mencegah kebocoran komponen listrik dan termal. Pastikan untuk mendiskusikan dengan pemasok PCB tentang kemampuan seperti PCB standar delapan lapis. Ini mungkin bahkan melakukan lebih banyak fungsi karena komponen yang lebih dekat, memberikan lebih banyak ruang untuk penambahan.

Anda mungkin bertanya apakah lebih mahal untuk diproduksi melalui micro atau HDI. Ya, memerlukan desain yang rumit serta bor laser, imaging laser, pengisian, dll. untuk memproduksi HDI PCB yang tepat. Namun, komponen kecil, bahan yang lebih murah, dan proses secara efektif mengurangi harga produk ini. Jadi, Anda mendapatkan produk yang sangat inovatif dengan harga yang lebih rendah.

Dengan penemuan teknologi yang lebih baik setiap hari, HDI PCB digunakan dengan banyak cara. Ini adalah:

Gambar 9: HDI PCB

Peralatan Medis

Fitur teknis dan fungsionalitas alat diagnostik dan pemantauan telah meningkat dengan HDI PCB. Ini memastikan keandalan yang lebih baik, yang sangat penting di bidang medis.

Militer

HDI PCB digunakan dalam perangkat komunikasi militer serta peralatan lainnya.

Komputer dan Ponsel Pintar

Chip GPU dan CPU menggunakan HDI PCB untuk meningkatkan kinerja mereka dan memastikan ukuran serta bobot yang lebih kecil.

Industri Penerbangan

Industri penerbangan sangat mendapat manfaat dari chip yang lebih kecil dan lebih ringan ini.

HDI PCB menawarkan kesempatan yang bagus untuk produsen memaksimalkan keuntungan mereka. Namun, ada berbagai faktor yang perlu dipertimbangkan tentang Rangkaian Rangkaian HDI PCB, yang akan dibahas dalam bab selanjutnya.

9. Rangkaian Rangkaian HDI PCB – Munculnya PCB Murah

Rangkaian Rangkaian HDI PCB melibatkan berbagai proses unik yang menggunakan peralatan khusus. Ini dapat mencakup siklus laminasi berurutan serta bor laser tinggi. Jika perusahaan manufaktur atau CM tidak memiliki peralatan ini, itu bisa menambah investasi tambahan.

Biaya total HDI PCB akan berubah seiring dengan perubahan tinggi stack-up. Selain itu, perancang perlu mempertimbangkan nilai bahan komponen, termasuk pengisian di dalam via.

Bahan setiap lapisan inti dan jumlah lapisan juga mempengaruhi biaya. Di antaranya, serat kaca adalah yang paling fungsional dan murah. Lapisan ini dapat menentukan jumlah lapisan laminasi tembaga yang akan dimiliki papan. Semakin banyak lapisan, semakin tinggi biayanya.

Faktor lain yang perlu dipertimbangkan saat merakit produk adalah jarak jejak minimum. Kesimpulan utamanya adalah bahwa meskipun pembuatan HDI PCB dapat mahal, biaya dapat diminimalkan dalam proses desain.

Jadi, perancang dan insinyur elektronik perlu memastikan desain sesuai dengan kemampuan CM. HDI PCB dapat pada akhirnya lebih murah dari PCB standar, tergantung pada desain dan bahan yang digunakan.

Gambar 10: HDI PCB

10. Kesimpulan

Secara keseluruhan, HDI PCB menghasilkan rendemen yang lebih baik dan memastikan kinerja ideal. Namun, menemukan produsen yang dapat memberikan layanan terpercaya dapat sulit. Itulah tempat kami, di WellPCB, hadir. Kemampuan manufaktur kami komprehensif, dan jadi kami dapat dengan mudah memproduksi prototipe sesuai desain Anda.

Uji keandalan kami menentukan kualitas semua produk untuk memastikan layanan yang memuaskan. Jadi, kunjungi situs web kami dan dapatkan penawaran Anda sekarang!