در معماری اصلی دستگاه های الکترونیکی، بردهای مدار چاپی مانند شبکه های عصبی پیچیده هستند که انتقال سیگنال و تامین انرژی را بین قطعات الکترونیکی حمل می کنند. با توسعه سریع فناوری الکترونیک به سمت کوچک سازی و کارایی بالا، نوع پیشرفته تری از بردهای مدار چاپی - برد HDI پدید آمده است. تفاوت های قابل توجهی بین وجود داردتابلوهای HDIو بردهای مدار چاپی معمولی در بسیاری از جنبه ها، که عمیقاً بر عملکرد و جهت توسعه دستگاه های الکترونیکی تأثیر می گذارد.
تعریف و تفاوت های ساختاری
PCB معمولی یک برد مدار چاپی است که بر اساس طراحی از پیش تعیین شده، اتصالات-به-نقطه و اجزای چاپ شده را بر روی یک بستر عایق تشکیل میدهد. ساختار آن نسبتاً ساده است، معمولاً از ورقههای مسی- از طریق حفاری، حکاکی مدار، آبکاری و سایر فرآیندها ساخته میشود. چیدمان مدار و تنظیمات via نسبتاً معمولی است و برای دستگاه های الکترونیکی با نیازهای کم به فضا و عملکرد مناسب است.
و برد HDI بر اتصال{0}}تراکم بالا تأکید دارد. این دستگاه از فناوری میکرو متخلخل و روش های پیشرفته مانند حفاری لیزری برای دستیابی به اتصالات الکتریکی بیشتر در فضای کوچکتر استفاده می کند. بردهای HDI معمولاً دارای بسترهای نازکتر و مدارهای ظریفتر با لایههای نسبتاً بیشتر هستند که میتواند عملکردهای بیشتری را در فضای محدود یکپارچه کند و یکپارچگی دستگاههای الکترونیکی را تا حد زیادی بهبود بخشد.
مقایسه فرآیندهای تولید
فرآیند حفاری
حفاری معمولی pcb اغلب از روش حفاری مکانیکی استفاده می کند، جایی که مته روی تخته مسی- روکش شده می چرخد تا قطر سوراخ مورد نیاز را سوراخ کند. اگرچه این روش هزینه کمتری دارد، دیافراگم نسبتاً بزرگ است، معمولاً بالای 0.3 میلیمتر، و برای-حفاری با دقت بالا تختههای چند لایه، انحراف در معرض خطر است.
تختههای HDI بهطور گسترده از فناوری حفاری لیزری استفاده میکنند، که از پرتوهای لیزری با چگالی انرژی بالا- برای ذوب یا تبخیر کردن آنی برد برای تشکیل ریز منافذ، با اندازه منافذ به کوچکی 0.1 میلیمتر یا حتی کوچکتر استفاده میکند. حفاری لیزری دقت بسیار بالایی دارد و میتواند به انواع سوراخهای ویژه مانند سوراخهای کور (فقط اتصال لایههای بیرونی و داخلی) و سوراخهای مدفون (ارتباط لایههای داخلی و داخلی) دست یابد که انعطافپذیری و چگالی اتصالات مدار را تا حد زیادی بهبود میبخشد.
فرآیند حکاکی خط
بردهای مدار چاپی معمولی کنترل محدودی بر عرض خط و فاصله در هنگام اچ کردن مدارها دارند، با عرض/فاصله خط معمولی حدود 0.2mm/0.2mm. در طول فرآیند اچ کردن، به راحتی می توان با مشکلاتی مانند لبه های ناهموار و خطوط ناهموار مدار مواجه شد که می تواند بر کیفیت انتقال سیگنال تأثیر بگذارد.
تولید بردهای HDI به دقت بسیار بالایی در اچ کردن مدار نیاز دارد، و خطوط تولید بردهای پیشرفته HDI میتوانند خطوطی با عرض/فاصله خطوط کمتر از 0.05 میلیمتر/0.05 میلیمتر یا حتی مدارهای ظریفتر داشته باشند. با استفاده از تجهیزات نوردهی دقیقتر و فرآیندهای حکاکی، اطمینان حاصل میکنیم که لبههای مدار مرتب هستند و عرض خط یکنواخت است و شرایط سخت برای کیفیت مدار در انتقال سیگنال با سرعت بالا و فرکانس بالا را برآورده میکند.
فرآیند لمینیت
فرآیند لمینیت PCB معمولی عمدتاً شامل چسباندن چندین لایه از ورقههای مسی-روکش شده با فشار داغ با تمرکز بر اطمینان از استحکام اتصال اولیه بین هر لایه است. در طول فرآیند لمینیت، نیاز به دقت تراز بین لایه ها نسبتا کم است.
به دلیل لایه های متعدد و ساختار پیچیده، بردهای HDI به فرآیندهای لمینیت بسیار سخت نیاز دارند. نه تنها باید از تناسب محکم بین هر لایه اطمینان حاصل کنیم، بلکه باید از هم ترازی بین لایهای با دقت بالا- برای دستیابی به اتصال دقیق بین سوراخها و مدارها اطمینان حاصل کنیم. در طول فرآیند لمینیت، لازم است پارامترهایی مانند دما، فشار و زمان به طور دقیق کنترل شود تا از ایراداتی مانند جابجایی لایه ها و حباب ها جلوگیری شود و از عملکرد کلی بردهای HDI اطمینان حاصل شود.
تفاوت در ویژگی های عملکرد
عملکرد الکتریکی
بردهای مدار چاپی معمولی محدودیت های خاصی در سرعت و فرکانس انتقال سیگنال دارند. با افزایش فرکانس سیگنال، مشکلاتی مانند تضعیف سیگنال و تداخل به تدریج برجسته می شوند. این به این دلیل است که مدار نسبتاً ضخیم و سوراخهای بزرگتر آن مقاومت، اندوکتانس و خازن بیشتری ایجاد میکند و بر یکپارچگی سیگنال تأثیر میگذارد.
بردهای HDI، با طراحی پیچیده مدار و سوراخ میکرو، مقاومت مدار، اندوکتانس و خازن را تا حد زیادی کاهش می دهند و به طور موثر تلفات و تداخل در هنگام انتقال سیگنال را کاهش می دهند. در انتقال سیگنال با سرعت-و فرکانس بالا{2} بسیار عالی عمل میکند و میتواند شرایط بسیار بالا برای کیفیت انتقال سیگنال را در سناریوهای کاربردی مانند ارتباطات 5G و ذخیره{4} سرعت بالا برآورده کند.
خواص مکانیکی
استحکام مکانیکی بردهای مدار چاپی معمولی عمدتاً به مواد و ضخامت بستر بستگی دارد و تنگناهای خاصی در کوچک سازی و نازک شدن وجود دارد. به دلیل ساختار نسبتاً ساده آن، در صورت قرار گرفتن در معرض تنش های پیچیده، مستعد مشکلاتی مانند تغییر شکل صفحه و ترک خوردگی جوش است.
تختههای HDI از بسترهای نازکتر، سبکتر و قویتر استفاده میکنند، در حالی که طراحی ساختاری چند لایه را برای بهبود پایداری مکانیکی کلی بهینه میکنند. در حالی که وزن سبکی دارد، می تواند درجاتی از تنش های مکانیکی مانند لرزش و ضربه را تحمل کند و برای زمینه هایی مانند دستگاه های الکترونیکی سیار که الزامات سختی برای حجم و وزن دستگاه دارند، مناسب است.
زمینه های کاربردی مختلف
بردهای مدار چاپی معمولی به دلیل هزینه کم و فرآیند تولید نسبتاً ساده، به طور گسترده در دستگاههای الکترونیکی که به کارایی و فضای بالایی نیاز ندارند، مانند لوازم خانگی معمولی (مانند تلویزیون و ماشین لباسشویی)، محصولات الکترونیکی کم مصرف (مانند رادیوهای معمولی و کنترل از راه دور ساده) و قطعات مدار غیر هستهای در برخی از تجهیزات کنترل صنعتی استفاده میشود.
بردهای HDI به دلیل عملکرد عالی و قابلیتهای یکپارچهسازی با تراکم بالا، عمدتاً در زمینه دستگاههای الکترونیکی پیشرفته-استفاده میشوند. به عنوان مثال، در گوشیهای هوشمند، تعداد زیادی از عملکردها باید در یک فضای کوچک ادغام شوند، و بردهای HDI میتوانند نیازهای آنها را برای-انتقال سیگنال با سرعت بالا، کوچکسازی و باریکی برآورده کنند. در زمینه کامپیوتر، بردهای HDI به طور گسترده برای اجزایی مانند مادربردهای سرور و کارتهای گرافیکی پیشرفته- که برای تضمین سرعت پردازش و انتقال دادهها به کارایی بالا نیاز دارند، استفاده میشود. بعلاوه، بردهای HDI در زمینههای{6}دقیق بالا مانند هوافضا و تجهیزات پزشکی نقش مهمی دارند و از عملکرد پایدار سیستمهای الکترونیکی پیچیده پشتیبانی میکنند.