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Um das HDI-Design zu verstehen, müssen Sie zunächst seine Kernkonzepte begreifen. Einfach ausgedrückt, bezieht sich die HDI-Technologie auf die Verwendung von Microvias zur Verbindung von Lagen auf einer Leiterplatte anstelle von herkömmlichen mechanischen Bohrungen. Durch diese Methode wird die Größe der Öffnungen erheblich reduziert und eine höhere Verdrahtungsdichte pro Flächeneinheit erreicht.
HDI PCB Durchkontaktierungen und Lagenkonfigurationen erklärt
High-Density Interconnect (HDI) ist ein wichtiges Merkmal moderner Leiterplatten. Herkömmliche Leiterplatten beruhen auf mechanischem Bohren, bei dem große Löcher entstehen. Im Gegensatz dazu verwendet HDI das Laserbohren, um sehr kleine Löcher zu erzeugen, etwa 0,15 mm. Diese winzigen Löcher sparen Platz und sorgen für zuverlässige Verbindungen unter Teilen mit vielen Pins, wie z.B. BGA-Chips.
Blind Vias beginnen auf der äußeren Schicht und enden auf einer inneren Schicht, ohne die gesamte Leiterplatte zu durchdringen. Sie verbinden Oberflächenteile mit internen Schaltungen und halten die gegenüberliegende Seite für andere Zwecke frei. Vergrabene Durchkontaktierungen verbleiben vollständig im Inneren der Leiterplatte und sind von außen nicht sichtbar. Ihre Aufgabe ist es, zwei oder mehr innere Lagen zu verbinden, was die Verdrahtungsdichte verbessert. Gestapelte Durchkontaktierungen kombinieren mehrere kleine Löcher über mehrere Schichten hinweg. Obwohl sie kostspielig und komplex in der Herstellung sind, bieten sie die höchste Dichte für moderne HDI-Designs.
Im Vergleich zu einer Standardleiterplatte hat eine HDI-Platine eine komplexere Lagenstruktur. Jede Schicht muss sorgfältig auf der Grundlage der elektrischen Anforderungen, der Größe und des Budgets geplant werden. Eine 1-N-1-Struktur ist die einfachste, bei der eine HDI-Lage eine äußere und eine innere Lage durch ein Via verbindet. Diese Option ist kostengünstig und eignet sich für Anwendungen mit mittlerer Dichte. Bei einer 2-N-2-Struktur werden weitere HDI-Schichten hinzugefügt. Sie verbindet diese auf eine bessere Weise. Dies ermöglicht eine höhere Verdrahtungsdichte für komplexe digitale und analoge Schaltungen.
Herausforderungen bei Design und Herstellung von HDI-Leiterplatten
Die HDI-Technologie bietet zahlreiche Vorteile, stellt die Designer jedoch vor große Herausforderungen, was das Design und die Herstellung der HDI-Technologie betrifft.
Signalintegrität
Erstens können Signale bei hohen Geschwindigkeiten schwach werden und von anderen, näher gelegenen Leitungen überlagert werden, was sich negativ auf die Signalqualität des Gesamtsystems auswirkt. Um dies zu vermeiden, müssen die Signalleitungen so verlegt werden, dass die Länge und der Abstand der einzelnen Paare gleich sind, um Außengeräusche zu blockieren und die Signale rauschfrei zu halten. Außerdem muss die Impedanz jedes Paares zur Leitungsbreite kontrolliert werden. Dies gilt auch für die Abstände zur Grundplatte und zum Material, da die Impedanz der Leitung an die Last angepasst werden muss. Dadurch werden Reflexionen des Signals verhindert. Eine weitere gute Technik ist die Verwendung einer Grundplatte, da sie einen niederohmigen Pfad mit geringem Rauschen bietet. Dies ist auch bei den mehrschichtigen HDI-Platinen der Fall, bei denen Masse und Strom strategisch geplant sind.
Ebenenplanung und Routing
HDI-Platinen haben Schichten mit Signal- und Stromversorgungsebenen. Auf den unteren und oberen Lagen der HDI-Platine verfügen die Signalebenen über Stromversorgungsebenen. Signalleitungen und andere Routing-Ebenen müssen sauber organisiert sein. Ein gut verwaltetes System trägt dazu bei, dass die Signale von jeder Ebene ohne Interferenzen auf die planare Leiterplatte geleitet werden.
Signalkabel müssen zwei oder mehr Platinen ohne Störungen passieren. Das bedeutet, dass jedes Paar gerade ausgerichtet und so verlegt wird, dass sich die beiden Platinen umdrehen. Zwischen den beiden Platinen liegt eine Ummantelungsebene, die ihre Lagenstapel voneinander trennt. Innere Ebenen auf der unteren Platine bilden Signalbrücken zu ihrem Rand. Die inneren Ebenen auf der oberen Platine dienen als obere Randebenen und stellen die Verbindung zu den hinteren Multilayer-Abschnitten her.
Routing zwischen den Platinen und innerhalb der Platine
Es ist zu beachten, dass in der HDI-Ebene die Multilayer-Ebenen mit einem Versatz zu den Signal-Masse-Ebenen stehen. Von der Grundplatte aus werden die Signale durch kleine Löcher zu den Schichten der einzelnen Multilayer-Platinen geleitet und kreuzen so strategisch die Signalstromlinie. Daher kann der vertikale Durchbruch die Signalstromebenen passieren und wird unterhalb der Stromlinie geführt.
Dicht gepackte Komponenten auf engstem Raum stellen eine große Herausforderung für übermäßige Hitze dar. Wenn die übermäßige Wärme nicht abgeleitet wird, kann dies zu einer Verschlechterung der Leistung einer Komponente sowie zu dauerhaften Schäden führen. Diesem Umstand wird durch den Einsatz von thermischen Durchkontaktierungen abgeholfen. Dabei handelt es sich um kleine Löcher in einer Leiterplatte, die zu Masseflächen führen. Mehrere Vias werden unter heißen Komponenten platziert, um die Wärme aktiv an die innere Massefläche der Leiterplatte oder einen Kühlkörper abzuleiten. Zusätzlich zu den thermischen Durchkontaktierungen wird Software eingesetzt, die das thermische Verhalten vorhersagt, um den Wärmefluss zu verfolgen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Wärmeabfuhr aus kritischen Bereichen effektiv erfolgt.
Vom Design zur Praxis: PCB-Bestückung
Ein gutes HDI-Projekt braucht ein gutes Design. Außerdem braucht es effiziente und genaue PCB Montage Dienstleistungen. Das Design- und das Montageteam müssen zusammenarbeiten. Dies ist der Schlüssel zu einem erfolgreichen Projekt.
Das Design muss einfach zu erstellen sein (DFM). Die Konstrukteure müssen mit den Fertigungs- und Montageteams sprechen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Design den Werksvorschriften entspricht. Sie prüfen zum Beispiel, ob die Verpackung des Teils geeignet ist für SMT-Montage Maschinen. Sie stellen auch sicher, dass die Größe der Pads, die Abstände und die Lötmaskenbrücken korrekt sind. Dies verhindert Kurzschlüsse oder schlechte Lötstellen.
Bevor Sie eine Menge Bretter herstellen, Prototyp PCB Montage ist ein notwendiger Schritt. So können die Ingenieure das Design testen. Sie können Dinge schnell korrigieren. Nach dem Testen geht das Projekt weiter zu Hochvolumige PCB-Montage. Zu diesem Zeitpunkt muss die Fabrik über ein starkes Produktionssystem verfügen. Außerdem braucht sie eine strenge Qualitätskontrolle. Dies gewährleistet eine stabile und kostengünstige Massenproduktion.
Kosten und Lieferkette
Die Kosten sind ein wichtiger Faktor bei einem HDI-Projekt. Das Wissen um die Bestandteile von PCB Montage Kosten hilft einem Unternehmen, kluge Entscheidungen zu treffen.
HDI ist teurer als eine Standardleiterplatte. Mehrere Faktoren tragen zu den Kosten bei. Mehr Lagen und komplexere Durchkontaktierungen, wie gestapelte Durchkontaktierungen, erhöhen die Kosten. Außerdem erfordern Teile mit vielen Pins, wie BGA-Chips, eine präzisere Montage. Das treibt die Kosten in die Höhe. Schließlich verursachen auch die strengen elektrischen und funktionellen Tests zusätzliche Kosten.
Viele Unternehmen finden die Lieferkette kompliziert. Deshalb entscheiden sie sich für die schlüsselfertige PCB-Montage. Dieser Service kombiniert alle Schritte: die Beschaffung der Teile, die Herstellung der Leiterplatte, den Zusammenbau und das Testen. Er hilft Kunden, klare Angebote für die Leiterplattenbestückung zu erhalten, vereinfacht das Projektmanagement, verkürzt die Markteinführungszeit und ermöglicht es Unternehmen, sich auf ihr Kerngeschäft zu konzentrieren.
Ein korrektes Angebot ist ein wichtiger erster Schritt. Die PCB Montage Angebot listet alle Kosten auf. Dazu gehören die Kosten für Teile, die Herstellungskosten, die Montagekosten und die Testkosten. Wenn Sie den Kostenvoranschlag prüfen, kann ein Unternehmen sein Budget besser kontrollieren.
Fazit
High-Density-Verbindung (HDI) Technologie ist die Basis für moderne Elektronik. Ein gutes HDI-Projekt beginnt mit einem starken Design. Es endet mit einem guten, professionellen PCB Montage. Sie müssen die Herstellung von Anfang an berücksichtigen. Sie müssen einen schlüsselfertigen Service nutzen, um die Lieferkette zu verwalten. Dies ist der Schlüssel zu einem erfolgreichen Projekt.
FAQ
Die HDI-Technologie ist anders, denn sie verwendet winzige Löcher, sogenannte Microvias. Eine Standard-Leiterplatte verwendet größere Löcher, die mit mechanischen Bohrern hergestellt werden. Diese Microvias sind viel kleiner. Sie sparen Platz und ermöglichen mehr Verbindungen auf kleinerer Fläche. Dadurch sind HDI-Leiterplatten viel kompakter.
Mit HDI-Boards können Sie kleinere, leichtere und schnellere elektronische Geräte entwickeln. Sie sind für Dinge wie Smartphones und Smartwatches unerlässlich. Mit diesen Platinen können Sie Komponenten näher beieinander platzieren, die Signalintegrität verbessern und die Größe Ihres Produkts ohne Leistungseinbußen verringern.
Die HDI-Leiterplattenmontage ist im Allgemeinen teurer als die Standard-Leiterplattenmontage. Die höheren Kosten sind auf einige wichtige Faktoren zurückzuführen. Der Herstellungsprozess für die winzigen Löcher ist komplexer. Außerdem sind die Teile, die auf diesen Leiterplatten verwendet werden, oft kleiner und präziser. Der Montageprozess selbst erfordert eine fortschrittlichere Ausrüstung und höhere Fertigkeiten.
