Ультра HDI: Это не просто модное слово

По мере того как спрос на более маленькие, быстрые и эффективные электронные устройства продолжает расти, технология печатных плат (PCB) должна быстро развиваться, чтобы не отставать. Одним из последних достижений, вызывающих большой интерес в отрасли, является технология сверхвысокой плотности соединений (Ultra HDI).

Для дизайнеров печатных плат понимание Ultra HDI важно, поскольку это представляет собой скачок вперед по сравнению с традиционной технологией HDI (High-Density Interconnect), позволяя достигать еще большей миниатюризации, улучшенной производительности и повышенной надежности. В этой статье будет рассмотрено, что такое Ultra HDI, чем оно отличается от стандартного HDI и почему оно становится ключевым элементом в современном дизайне электроники.

Что такое Ultra HDI?

Ultra HDI основывается на принципах HDI, но продвигает границы еще дальше в плане плотности схем и миниатюризации. Она включает в себя несколько передовых особенностей, которые позволяют дизайнерам уместить больше функциональности в меньшие пространства.

Ключевые характеристики Ultra HDI

• Чрезвычайно тонкие дорожки и промежутки: Печатные платы Ultra HDI имеют ширину дорожек и расстояния между ними до 25 микрон, что значительно плотнее, чем в традиционных конструкциях HDI. Это позволяет создавать более компактные схемы и увеличивает гибкость размещения компонентов.
• Микровиас и закрытые переходные отверстия: Ультра HDI использует микровиас — лазерно просверленные отверстия с диаметром всего 50 микрон, соединяющие несколько слоев печатной платы без необходимости в больших механических сверловых отверстиях. Это позволяет создавать сложные многослойные структуры, максимизирующие эффективность использования пространства.
• Продвинутый выбор материалов: Для слоев наращивания выбираются высокопроизводительные материалы, чтобы минимизировать механическое напряжение при термическом расширении и помочь сохранению целостности сигнала, особенно для приложений высокой частоты, таких как 5G, IoT и высокоскоростные вычисления.

Существует множество проблем, связанных с изготовлением и сборкой Ultra HDI, и многие из них связаны с использованием микровиас в мелкомасштабных распределениях BGA. Использование мелких медных элементов и микровиас необходимо для работы с компонентами высокой плотности, поскольку эти элементы требуются для маршрутизации в мелкомасштабные пакеты BGA. Использование мелкомасштабных BGA является еще одной ключевой особенностью сборок Ultra HDI, что делает эти технологии основным фактором возможности создания меньших инновационных продуктов.

Чем Ultra HDI отличается от HDI?

Хотя технология HDI уже позволяет достигать большей плотности схем по сравнению с традиционными конструкциями печатных плат, Ultra HDI делает шаг дальше. Вот как:

• Более тонкие размеры элементов: Печатные платы HDI обычно имеют ширину дорожек и расстояние между ними около 50-75 микрон, в то время как Ultra HDI сокращает эти размеры до 25 микрон или меньше. Это более высокая плотность означает больше возможностей трассировки на том же пространстве платы.
• Более продвинутые структуры переходных отверстий: В дизайнах HDI используются микровиа, в то время как более продвинутые материалы в Ultra HDI позволяют использовать стекированные и смещенные микровиа даже меньшего диаметра. Благодаря согласованию коэффициента теплового расширения (CTE) между медными пленками и диэлектриками Ultra HDI, стекированные микровиа менее склонны к отказам, чем в традиционных конструкциях.
• Уменьшение количества слоев по сравнению с HDI: Ultra HDI позволяет консолидировать сигналы на слоях накопления, так что печатная плата Ultra HDI может иметь меньше слоев, чем та же конструкция, выполненная как сборка HDI.

Эти различия означают, что Ultra HDI - это не просто постепенное улучшение по сравнению с HDI, это значительный шаг вперед, который открывает новые возможности для дизайнеров печатных плат, работающих над продуктами следующего поколения.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

Почему Ultra HDI набирает популярность?

Увеличение использования Ultra HDI обусловлено постоянно развивающимися требованиями отраслей, которым необходимы передовые электронные устройства с высокой производительностью, компактными размерами и надежной работой. Вот некоторые ключевые причины, по которым Ultra HDI становится предпочтительным решением для продвинутого дизайна печатных плат:

Миниатюризация

Тонкие слои, используемые в стеках печатных плат Ultra HDI, позволяют конструкторам вмещать больше компонентов в меньшее пространство. Эти тонкие слои также необходимы для использования очень мелкого шага корпусов BGA с малым шагом шариков.

Улучшенное тепловое управление

Поскольку электронные устройства генерируют больше тепла в все более компактных пространствах, управление теплом является критически важным аспектом проектирования. Ultra HDI использует передовые материалы, которые улучшают рассеивание тепла, снижая риск перегрева и повышая надежность устройства.

Будущее технологий следующего поколения

Отрасли переходят к более сложным и требовательным электронным архитектурам, таким как IoT, автономные транспортные средства и системы, управляемые искусственным интеллектом. Технология Ultra HDI обеспечивает, что печатные платы способны обрабатывать более высокие скорости обработки, большие объемы данных и повышенные требования к связи, делая продукты более адаптируемыми к будущим достижениям.

Что это значит для конструкторов печатных плат?

Для конструкторов Ultra HDI представляет как новые возможности, так и вызовы. Хотя это позволяет достигать беспрецедентных уровней миниатюризации и сложности, это также требует тщательного рассмотрения в отношении компоновки, материалов и производственных процессов. Правила проектирования более строгие, требуя более высокого уровня точности в размещении компонентов, структурах переходных отверстий и управлении целостностью сигнала.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Learn More

Кроме того, разработчикам необходимо тесно сотрудничать со специалистами по производству, чтобы обеспечить возможность изготовления, поскольку Ultra HDI требует передовых технологий изготовления, таких как лазерное сверление для микровиас, продвинутые процессы ламинирования и строго контролируемые методы травления. Поставщики материалов также играют важную роль, поскольку они могут рекомендовать материалы, подходящие для определенных приложений и процессов изготовления.

Для разработчиков печатных плат, стремящихся оставаться на шаг впереди, освоение Ultra HDI является необходимым. Понимание его преимуществ, проблем и стратегий внедрения позволит разрабатывать продукты электроники следующего поколения, которые отвечают потребностям все более сложного и компактного цифрового мира. По мере развития этой технологии ее принятие, вероятно, станет новым стандартом для высокопроизводительных электронных конструкций.