1. Was ist HDI PCB?
HDI-Leiterplatten (High-Density Interconnect) sind fortschrittliche Leiterplatten, die für die Unterbringung komplexer Elektronik auf kompaktem Raum ausgelegt sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten verwendet die HDI-TechnologieMikrovias(lasergebohrte Löcher <150μm),Fine-Pitch-Leiterbahnen(Strichstärke/-abstand ≤75μm) undsequentielle LaminierungUm Verdrahtungsdichten von mehr als 20.000 Verbindungen pro Quadratzoll zu erreichen.
Wichtige strukturelle Merkmale:
- Blinde/vergrabene Durchkontaktierungen: Reduzieren Sie Lagenübergänge, indem Sie benachbarte Schichten verbinden, ohne die gesamte Platine zu durchdringen.
- Dünne Dielektrika: Materialien wie Megtron 6 oder Isola 370HR mit Dk ≤3,5 für Signalintegrität.
- Via-in-Pad: Platziert Durchkontaktierungen direkt unter den Komponentenpads, um Platz zu sparen.
Anträge:
- Smartphones (z. B. der 10-Layer-HDI-Stackup des iPhone 15).
- Medizinische Implantate (Herzschrittmacher mit Komponenten im Rastermaß 0,4 mm).
- ADAS-Systeme für die Automobilindustrie (Teslas Autopilot-Module).
2. Was sind gestapelte, versetzte und übersprungene Durchkontaktierungen in HDI PCB?
Gestapelte Durchkontaktierungen:
Vertikale Ausrichtung von Microvias über mehrere Schichten.
- Anwendungsfall: Hochgeschwindigkeits-DDR5-Speicher-Routing.
- Einschränkung: Erfordert präzises Laserbohren (±25μm Toleranz).
Gestaffelte Durchkontaktierungen:
Versetzen Sie Microvias zwischen den Schichten, um die Spannungskonzentration zu reduzieren.
- Vorteil: Verbessert die thermische Zuverlässigkeit um 30 % (IPC-6012E).
- Design-Regel: Mindestens 150 μm Abstand zwischen benachbarten Durchkontaktierungen.
Durchkontaktierungen überspringen:
Microvias, die Zwischenschichten "überspringen", um nicht benachbarte Schichten zu verbinden.
- Anwendung: HF-Frontend-Module in 5G-Basisstationen.
- Risiko: Erhöhte Kapazität bei einem Anti-Pad-Abstand <100 μm.
3. Warum HDI-Leiterplatten für 5G-Kommunikationsgeräte unerlässlich sind
Anforderungen an 5G-mmWave-Frequenzen (24–40 GHz):
- Geringer Signalverlust: Die extrem geringe Rauheit von Kupfer (≤0,5 μm Ra) von HDI minimiert die Verluste bei Skin-Effekten.
- Impedanzkontrolle: Enge Toleranz von ±5 % unter Verwendung von Hybrid-Rogers/FR-4-Materialien.
- Thermisches Management: 2W/m·K wärmeleitende Substrate (z.B. Arlon 85N) für Leistungsverstärker.
Auswirkungen auf die reale Welt:
- Die 5G-mMIMO-Funkgeräte von Ericsson verwenden 14-Layer-HDI-Leiterplatten, um 64T64R-Antennenarrays zu erreichen.
- Die Nichteinführung von HDI führt zu 15 bis 20 % langsameren Datenraten (Qualcomm 2023 Whitepaper).
4. Wie HDI PCB die Signalintegrität in Hochfrequenzanwendungen verbessert
Schritt-für-Schritt-Optimierung:
-
Materialauswahl:
- Wählen Sie Laminate mit Df ≤0,002 bei 10 GHz (z. B. Panasonic Megtron 7).
- Vermeiden Sie FR-4 für Frequenzen >5 GHz.
-
Routing-Strategien:
- WerkzeugDifferentielle Paaremit einer Längenanpassung von ≤50μm.
- Gebrauchengeschirmte Leiterbahnenfür 28GHz+ Signale.
-
Über Optimierung:
- Backdrillen Sie ungenutzte Through-Stubs >85 % zurück (kritisch für PCIe 6.0).
- Anwendenüber Zeltenmit Lötstopplack zur Kapazitätsreduzierung.
Messbare Ergebnisse:
- 40 % geringeres Übersprechen in 25-Gbit/s-SerDes-Verbindungen.
- 0,5 dB Reduzierung der Einfügedämpfung bei 28 GHz.
5. Was ist AOI (Automated Optical Inspection) bei der Herstellung von HDI-Leiterplatten?
AOI-Systeme verwenden 10-MP-Kameras und KI-Algorithmen, um Defekte in HDI-Platinen zu erkennen:
Kritische Prüfpunkte:
- Microvia Wandintegrität: Risse >10μm gekennzeichnet (gemäß IPC-A-600).
- Ausrichtung der Lötstoppmaske: Toleranz ±35μm.
- Abweichung der Leiterbahnbreite: >±15 % ab abgelehntem Design.
AOI-Arbeitsablauf:
- Scan vor der Laminierung: Überprüft die Registrierung der inneren Schicht.
- Scan nach dem Ätzen: Überprüft die Leiterbahngenauigkeit von 75 μm.
- Endkontrolle: 3D-Höhenmapping für BGA-Koplanarität.
Branchendaten:
- AOI reduziert die HDI-Ausschussraten von 8 % auf 1,2 % < (Bericht Shennan Circuits 2024).
- Die Falschanrufrate <0,3 % mit Deep-Learning-Modellen.
