HDIبرد، با تراکم سیمکشی و عملکرد الکتریکی برتر، به حامل اصلی بسیاری از محصولات الکترونیکی{0} رده بالا تبدیل شده است. ترتیب بورد HDI به عنوان یک شاخص کلیدی برای اندازه گیری پیچیدگی فنی و عملکرد آن، عمیقاً بر یکپارچه سازی و اجرای عملکردی دستگاه های الکترونیکی تأثیر می گذارد.
مفهوم اولیه برد HDI
تختههای HDI با استفاده از روش لایهبندی تولید میشوند، که در آن لایههای عایق و فویلهای مسی بهطور متوالی به زیرلایه هسته اضافه میشوند و فرآیندهای پیشرفتهای مانند حفاری لیزری و آبکاری برای ساخت سازههای اتصال دقیق استفاده میشوند. در مقایسه با تخته های چند لایه سنتی، ویژگی قابل توجه تخته های HDI استفاده گسترده از فناوری های سوراخ کور و سوراخ های مدفون است. این ساختارهای سوراخ ویژه تراکم سیمکشی در واحد سطح را تا حد زیادی افزایش میدهند و به اجزای الکترونیکی اجازه میدهند در فضاهای محدود به اتصالات کارآمد دست یابند و نیازهای سختگیرانه محصولات الکترونیکی مدرن برای کوچکسازی و عملکرد بالا را برآورده کنند.
هسته پارتیشن بندی سفارش
انواع و سطوح اتصال ریز منافذ
منافذ میکرو یک عنصر کلیدی در تعیین ترتیب بردهای HDI هستند. در بردهای HDI نوع ریز منافذ و سطح اتصالات به طور مستقیم ترتیب را تعیین می کند. برای مثال، یک برد HDI مرتبه اول با اتصال لایههای مجاور به انتقال سیگنال میرسد و فقط شامل ابتداییترین ساختار سوراخ کور است که از لایه بیرونی تا لایه داخلی مجاور امتداد مییابد. برد HDI مرتبه دوم می تواند سه لایه مجاور را به هم متصل کند و ساختار ریز متخلخل آن پیچیده تر است. ممکن است سوراخهای کوری وجود داشته باشد که از لایه بیرونی از طریق لایه میانی به لایههای عمیقتر متصل میشوند، یا سوراخهای مدفونی که لایههای داخلی را به هم متصل میکنند. با افزایش لایه های اتصال، چیدمان مدار با چگالی بالاتر به دست می آید. به طور مشابه، با افزایش ترتیب، تعداد لایه های متصل شده توسط ریز منفذها به تدریج افزایش می یابد، ساختار منافذ پیچیده تر و دقیق تر می شود، مسیر انتقال سیگنال بهینه می شود و تراکم سیم کشی و عملکرد الکتریکی بیشتر بهبود می یابد.
تعداد لایه ها
تعداد لایه ها یکی دیگر از معیارهای مهم ترتیب تابلوهای HDI است. تختههای HDI معمولی معمولاً دارای یک لایه لمینیت هستند که در آن یک لایه مدار اضافی با افزودن یک لایه عایق و فویل مسی به زیرلایه هسته ساخته میشود. و تابلوهای HDI با سفارش بالا از 2 یا چند لایه فناوری لایهبندی استفاده میکنند. هر لایه بندی مدارها و لایه های اتصال جدید را بر اساس موجود اضافه می کند و طرح مدار داخل برد را فشرده تر و پیچیده تر می کند. برای مثال، یک برد HDI مرتبه دوم که تحت دو لایه انباشته شدن قرار گرفته است، پیچیدگی مدار و چگالی سیمکشی بهطور قابلتوجهی نسبت به برد سفارش اول- دارد و میتواند قطعات الکترونیکی و طرحهای مدار پیچیده بیشتری را در خود جای دهد. افزایش تعداد لایهها نه تنها یکپارچگی بردهای HDI را بهبود میبخشد، بلکه چالشهای بیشتری را برای دقت و ثبات فرآیندهای تولید ایجاد میکند.
تراکم خط و پیچیدگی طراحی
تراکم خطوط نیز نقش مهمی در تعریف نظم برد HDI ایفا می کند. با افزایش سفارش، تعداد خطوط در واحد سطح برد HDI به طور قابل توجهی افزایش می یابد و فاصله بین خطوط به طور مداوم کاهش می یابد و تراکم سیم کشی بالاتری حاصل می شود. به عنوان مثال، چگالی مدار بردهای HDI مرتبه اول نسبتاً کم است، که میتواند نیازهای برخی از دستگاههای الکترونیکی با فضا و عملکرد متوسط را برآورده کند. بردهای پیشرفته HDI، مانند آنهایی که در سرورهای-بالا و تراشههای هوش مصنوعی استفاده میشوند، تراکم مدار بسیار بالایی دارند و میتوانند صدها یا حتی هزاران مدار را در هر سانتیمتر مربع در خود جای دهند. از طریق چیدمان مدار دقیق، یکپارچه سازی کارآمد مدارهای پیچیده حاصل می شود که پشتیبانی محکمی برای عملکرد{5} عملکرد بالا دستگاه های الکترونیکی فراهم می کند. پیچیدگی طراحی نیز همزمان با سفارش افزایش مییابد، و تختههای HDI با سفارش بالاتر باید مسائل بیشتری مانند یکپارچگی سیگنال، توزیع نیرو، سازگاری الکترومغناطیسی و غیره را در نظر بگیرند که به مهارتها و تجربههای حرفهای دقیقتری از مهندسان طراح نیاز دارد.
تجلی نظم در موارد واقعی صنعت و سناریوهای کاربردی
در زمینه گوشیهای هوشمند، برای دستیابی به یکپارچهسازی عملکرد سبک و قدرتمند، اغلب از بردهای HDI مرتبه اول - یا- استفاده میشود. با در نظر گرفتن یک تلفن پرچمدار با نام تجاری خاص، مادربرد آن از یک برد HDI مرتبه دوم استفاده می کند که به طور محکم بسیاری از اجزای کلیدی مانند پردازنده ها، حافظه، ماژول های دوربین و غیره را از طریق اتصالات پیچیده میکرو سوراخ و طراحی چندلایه به هم متصل می کند، و یک سیستم مدار کارآمد در فضای کوچک ایجاد می کند تا از عملکرد روان و عملکرد عالی تلفن اطمینان حاصل کند. در سرورهای هوش مصنوعی، به دلیل نیاز به پردازش محاسبات انبوه داده، الزامات بسیار بالایی برای استفاده از فضای تخته مدار، راندمان اتلاف حرارت و قابلیت انتقال سیگنال با سرعت بالا وجود دارد. بنابراین، معمولاً از تابلوهای HDI با مرتبه بالا با چهار سفارش یا بیشتر استفاده میشود. به عنوان مثال،-یک سرور AI سازمانی شناخته شده از یک برد HDI مرتبه پنجم استفاده میکند، که با{12}}تراکم سیمکشی فوقالعاده بالا، عملکرد الکتریکی عالی، و طراحی ساختار سوراخ پیچیده، به اتصال سریع{{13} تراشههای هستهای مانند GPU و CPU، تضمین عملکرد پایدار و کارآمد عملکرد سرور در مقیاس{12} در مقیاس بزرگ، میرسد.
روند توسعه و چالش های بردهای پیشرفته HDI
با توسعه سریع فناوریهای نوظهور مانند ارتباطات 5G، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، الزامات عملکرد برای بردهای HDI همچنان در حال افزایش است و بردهای پیشرفته HDI به یک جهت مهم برای توسعه صنعت تبدیل شدهاند. در آینده، بردهای HDI به سمت نظم بالاتر، ساختارهای پیچیدهتر، و فرآیندهای ظریفتر تکامل خواهند یافت تا نیازهای یکپارچهسازی و عملکرد دستگاههای الکترونیکی را برآورده کنند. با این حال، توسعه بردهای پیشرفته HDI نیز با چالش های زیادی مواجه است. از نظر فرآیندهای تولید، سفارشات بالاتر به حفاری لیزری دقیق تر، پر کردن آبکاری یکنواخت تر و تکنیک های لایه بندی پایدارتر نیاز دارند. هر گونه انحراف در هر پیوند ممکن است بر کیفیت و عملکرد محصول تأثیر بگذارد. از نظر هزینه، هزینه ساخت بردهای HDI بالا-به دلیل فرآیندهای پیچیده و تقاضا برای مواد با کارایی بالا همچنان بالاست. نحوه کنترل موثر هزینه ها در عین بهبود فناوری به یک مشکل فوری تبدیل شده است که باید در صنعت حل شود. در تحقیق و توسعه مواد، لازم است به طور مداوم مواد زیرلایه جدید و فویل های مس با ثابت دی الکتریک کم و تلفات کم برای پاسخگویی به نیازهای انتقال سیگنال با سرعت بالا و اتلاف گرما بررسی شود.