Hướng dẫn để chọn các nhà sản xuất PCB kết nối mật độ cao (HDI): Các yếu tố chính để thành công

PCB kết nối mật độ cao (HDI) đã trở thành xương sống của điện tử hiện đại, cho phép thu nhỏ và hiệu suất được yêu cầu bởi các thiết bị 5G, cấy ghép y tế và hệ thống ADAS ô tô.Không giống như PCB truyền thống, các thiết kế HDI có tính năng microvias (≤ 150μm), dấu vết mịn (≤ 50μm) và chồng lớp dày đặc đòi hỏi chuyên môn sản xuất.Chọn nhà sản xuất HDI phù hợp có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa một sản phẩm ra mắt đúng giờ với độ tin cậy 99% và một sản phẩm bị ảnh hưởng bởi sự chậm trễHướng dẫn này phân chia các yếu tố quan trọng cần đánh giá khi lựa chọn đối tác HDI, từ khả năng kỹ thuật đến tiêu chuẩn chất lượng,để đảm bảo dự án của bạn thành công.

Những điểm quan trọng
a. Các nhà sản xuất HDI phải chứng minh chuyên môn về khoan microvia (≤ 100μm), khắc vết mịn (≤ 25μm) và mảng xếp theo chuỗi cho các thiết kế lớp 8+.
Các chứng chỉ như IPC-2223 (Tiêu chuẩn thiết kế HDI) và ISO 13485 (y tế) không thể đàm phán cho các ứng dụng đáng tin cậy cao.
c.Khả năng sản xuất bao gồm quá trình hoàn thành nguyên mẫu (3-5 ngày) và công suất khối lượng lớn (100.000 đơn vị/tháng) phải phù hợp với quy mô và thời gian dự án của bạn.
d.Hỗ trợ kỹ thuật của nhà sản xuất (đánh giá DFM, hướng dẫn lựa chọn vật liệu) có thể giảm 40% lỗi thiết kế và giảm thời gian ra thị trường 2~3 tuần.

Tại sao việc chọn nhà sản xuất HDI phù hợp lại quan trọng
PCB HDI không chỉ là PCB nhỏ hơn, chúng đòi hỏi các quy trình sản xuất chính xác đẩy ranh giới của những gì có thể trong điện tử.

a. Rối loạn vi mạch: Vi mạch vi mạch được mạ kém hoặc không được sắp xếp đúng (≤ 100μm) gây ra các mạch mở trong 30% các bảng HDI bị hỏng, theo dữ liệu IPC.
b. Mất tín hiệu: Vật liệu điện môi không nhất quán hoặc hình học dấu vết có thể làm suy giảm tín hiệu 5G thêm 20%+, khiến các thiết bị không hoạt động.
c. Sự chậm trễ: Các nhà sản xuất không có thiết bị HDI cụ thể (ví dụ: khoan laser tia cực tím) có thể bỏ lỡ thời hạn 4-6 tuần, cản trở việc ra mắt sản phẩm.

Đối tác phù hợp, ngược lại, hoạt động như một phần mở rộng của nhóm kỹ thuật của bạn, cung cấp phản hồi thiết kế để tối ưu hóa khả năng sản xuất, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp,và cung cấp các bảng đáp ứng các mục tiêu hiệu suất ngay cả cho các thiết kế HDI 12 lớp phức tạp nhất.

Khả năng cơ bản để đánh giá trong các nhà sản xuất HDI
Không phải tất cả các nhà sản xuất PCB được trang bị để xử lý HDI. Tập trung vào các khả năng kỹ thuật này để thu hẹp các lựa chọn của bạn:

1Microvia và chuyên môn dấu vết mịn
Các HDI xác định các tính năng ư vi và dấu vết mịn ư tách các nhà sản xuất có khả năng khỏi phần còn lại.

Ví dụ: PCB trạm gốc 5G đòi hỏi 75μm microvias và 30μm dấu vết để định tuyến tín hiệu 28GHz mà không bị mất.92% cho các nhà cung cấp cấp cấp độ nhập cảnh.

2. Khả năng xếp chồng lớp và mảng
PCB HDI có thể bao gồm từ các thiết kế đơn giản 4 lớp đến các ngăn xếp 16 lớp phức tạp, mỗi lớp đòi hỏi phải có lớp mạ chính xác để tránh sự sai đường của lớp (một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mạch ngắn).

a. Số lớp tối đa: Hầu hết các nhà sản xuất xử lý 4-8 lớp, nhưng các dự án y tế và hàng không vũ trụ có thể cần 12-16 lớp.Tìm kiếm chuyên môn trong “làm mảng mảng ”các lớp xây dựng một lần để đạt được sự sắp xếp ±5μm (cần thiết yếu cho các thiết kế lớp 10+).
b.Hợp tác với vật liệu: HDI đòi hỏi các chất điện đệm mất mát thấp (ví dụ: Rogers RO4350, Isola I-Tera) cho hiệu suất tần số cao.Đảm bảo nhà sản xuất có kinh nghiệm với các vật liệu phù hợp với nhu cầu của dự án của bạn.g, Dk ≤ 3,0 cho 5G, Tg ≥ 170 °C cho ô tô).
c. Tích hợp chất cứng: Đối với HDI cứng-dẻo (ví dụ: điện thoại có thể gập lại), các nhà sản xuất phải gắn các phần cứng (FR-4) với các lớp linh hoạt (polyimide) mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của microvia.

Một nhà sản xuất chuyên sản xuất lớp lamination theo chuỗi có thể sản xuất HDI 12 lớp với năng suất 95%, so với 85% đối với những người sử dụng lớp lamination hàng loạt giảm chi phí mỗi đơn vị 15% ở quy mô.

3Tiêu chuẩn chất lượng và chứng nhận
PCB HDI cho các ứng dụng quan trọng (y tế, ô tô) đòi hỏi kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.

Tại sao nó quan trọng: Một nhà sản xuất thiết bị y tế sử dụng một đối tác HDI được chứng nhận IPC-2223 sẽ giảm 60% kết quả kiểm toán của FDA, như tài liệu (ví dụ:báo cáo kiểm tra microvia) được chuẩn hóa và có thể truy xuất.

4Năng lực sản xuất và doanh thu
Kích thước sản xuất của nhà sản xuất của bạn phải phù hợp với giai đoạn dự án của bạn từ nguyên mẫu đến sản xuất khối lượng lớn:

a. Thời gian hoàn thành nguyên mẫu: Đối với thử nghiệm giai đoạn đầu, hãy tìm kiếm thời gian hoàn thành trong 3-5 ngày cho các lô nhỏ (1100 đơn vị).Các nhà sản xuất tiên tiến sử dụng các dòng quay nhanh với kiểm tra quang học tự động (AOI) để cung cấp nguyên mẫu mà không phải hy sinh chất lượng.
b.Khả năng khối lượng lớn: Đối với sản xuất hàng loạt (100.000 đơn vị / tháng), đảm bảo nhà sản xuất có thiết bị dư thừa (ví dụ: 2 + máy khoan laser tia cực tím) để tránh thời gian ngừng hoạt động.Yêu cầu tỷ lệ giao hàng kịp thời trong lịch sử Ước tính 95%+ để tránh sự chậm trễ trong việc phóng.
c. Tính linh hoạt về khối lượng hỗn hợp: Các công ty khởi nghiệp và mở rộng cần các đối tác có thể xử lý các nguyên mẫu 500 đơn vị và chạy 50.000 đơn vị mà không cần trì hoãn việc tái trang bị.

Một nhà sản xuất với các dòng HDI chuyên dụng có thể mở rộng từ 1.000 đến 50.000 đơn vị / tháng trong 4 ¢ 6 tuần, trong khi các nhà sản xuất PCB chung có thể mất hơn 12 tuần ¢ quan trọng để tận dụng thị trường.

5Hỗ trợ kỹ thuật và chuyên môn DFM
Các thiết kế HDI có xu hướng gặp vấn đề về khả năng sản xuất (ví dụ: đặt microvia quá gần với các dấu vết, gây ra sự ngắn ngủi).

a. Xem lại các tệp Gerber: Các vấn đề về cờ như góc theo dõi 90 ° (đã gây ra EMI) hoặc khoảng cách microvia không đủ (chẳng hơn đường kính 2x) trước khi sản xuất.
b. Tối ưu hóa lựa chọn vật liệu: Khuyến cáo các chất điện điện mất ít cho 5G hoặc chất nền Tg cao cho ô tô, giảm mất tín hiệu 15% hoặc hơn.
c. Mô phỏng hiệu suất: Sử dụng các công cụ tính toàn vẹn nhiệt và tín hiệu (ví dụ, Ansys SIwave) để dự đoán kháng nhiệt microvia hoặc crosstalk giữa các lớp.

Nghiên cứu trường hợp: Một công ty thiết bị y tế đã làm việc với một nhà sản xuất HDI trên các đánh giá DFM cho PCB cấy ghép 10 lớp.kết quả là 99.9% độ toàn vẹn tín hiệu ∙ vượt qua thử nghiệm FDA ngay lần đầu tiên.

6- Chi phí và giá trị: ngoài báo giá
PCB HDI có giá cao gấp 2 ¢ 3 lần so với PCB truyền thống, nhưng ¢ giá rẻ hơn ¢ thường che giấu chi phí ẩn:

a.Tỷ lệ khiếm khuyết: Một nhà sản xuất có năng suất 90% (so với 98%) có thể báo giá thấp hơn 10% nhưng chi phí 20% cao hơn trong việc sửa lại và trì hoãn.
b. Thay thế vật liệu: Một số cắt góc bằng cách sử dụng chất điện đệm cấp thấp hơn (ví dụ, FR-4 tiêu chuẩn thay vì Rogers mất mát thấp), làm suy giảm hiệu suất tần số cao.
c. Số lượng đặt hàng tối thiểu (MOQ): Các nhà sản xuất cấp nhập cảnh có thể yêu cầu 1.000 đơn vị, trong khi các chuyên gia cung cấp MOQ của 10-100 đơn vị cho nguyên mẫu.

Đánh giá tổng chi phí sở hữu, không chỉ giá đơn vị. Một HDI $ 50 / đơn vị với lợi suất 98% và vòng quay 5 ngày thường rẻ hơn một lựa chọn $ 45 / đơn vị với lợi suất 90% và trì hoãn 10 ngày.

So sánh các loại nhà sản xuất HDI: loại nào phù hợp với bạn?
Không phải tất cả các nhà sản xuất HDI đều giống nhau.

Những dấu hiệu cần cảnh giác
Tránh các nhà sản xuất có những dấu hiệu cảnh báo sau:

a. Không có Chứng chỉ HDI cụ thể: Nếu họ không thể cung cấp báo cáo tuân thủ IPC-2223 hoặc tài liệu tham khảo khách hàng cho các dự án tương tự, hãy rời đi.
b. Các tuyên bố về khả năng mơ hồ: Các cụm từ như "chúng tôi làm HDI" mà không có chi tiết cụ thể (ví dụ, "microvia của chúng tôi giảm xuống 75μm") cho thấy thiếu kinh nghiệm.
c. Thời gian dẫn đầu nguyên mẫu dài: Các nguyên mẫu HDI nên mất 3 ∼ 5 ngày; 2 tuần trở lên báo hiệu thiết bị lỗi thời.
d. Truyền thông kém: Phản hồi chậm đối với các câu hỏi về DFM hoặc miễn cưỡng chia sẻ tài liệu quy trình (ví dụ: dữ liệu kiểm tra microvia) dự đoán sự chậm trễ của dự án.

FAQ
H: kích thước tối thiểu của các tính năng tôi nên mong đợi từ một nhà sản xuất HDI có uy tín là gì?
A: Các nhà sản xuất hàng đầu xử lý các dấu vết / khoảng cách 25μm và microvias 50μm cho các ứng dụng đáng tin cậy cao.Các dấu vết 50μm và 75μm là tiêu chuẩn.

Hỏi: Làm thế nào để tôi xác minh chất lượng microvia của nhà sản xuất?
A: Yêu cầu các hình ảnh cắt ngang của vi khuẩn (thông qua tia X hoặc cắt lát) để kiểm tra sự đồng nhất, khoảng trống hoặc không phù hợp.Tìm kiếm 95% + phủ lợp (không có pinhole ) và đường thẳng qua theo dõi trong vòng ± 5μm.

Q: Các nhà sản xuất HDI có thể xử lý các thiết kế cứng-dẻo?
Đáp: Có, nhưng chỉ có các chuyên gia có chuyên môn sơn chuỗi.000 + chu kỳ mà không bị trục trặc microvia).

Q: Bảo hành điển hình cho PCB HDI là bao nhiêu?
A: Các nhà sản xuất có uy tín cung cấp bảo hành 12-24 tháng chống lại các khiếm khuyết (ví dụ: tách lớp, mở microvia) cho các ứng dụng thương mại.Các đối tác y tế / hàng không vũ trụ có thể mở rộng điều này đến 3 ∼ 5 năm với các thử nghiệm bổ sung.

Q: Vị trí quan trọng như thế nào (nước trong nước so với nước ngoài) cho sản xuất HDI?
A: Các nhà sản xuất trong nước (Mỹ, châu Âu) cung cấp giao tiếp nhanh hơn (cùng múi giờ) và kiểm toán dễ dàng hơn nhưng chi phí cao hơn 20-30%.các dự án nhạy cảm về chi phí nhưng đòi hỏi kiểm tra trước khi vận chuyển nghiêm ngặt hơn (eVí dụ, đánh giá của bên thứ ba về AOI).

Kết luận
Chọn một nhà sản xuất PCB HDI là một quyết định chiến lược ảnh hưởng đến hiệu suất, thời gian và kết quả cuối cùng của sản phẩm của bạn.Chứng nhận chất lượng (IPC-2223), ISO 13485), và hỗ trợ kỹ thuật, bạn sẽ tìm thấy một đối tác biến thiết kế HDI phức tạp của bạn thành một thực tế đáng tin cậy, hiệu suất cao.Nhà sản xuất tốt nhất không chỉ là nhà cung cấp, họ là một cộng tác viên đầu tư vào sự thành công của dự án của bạn., từ nguyên mẫu đến sản xuất.

Đối với các dự án đòi hỏi độ tin cậy cao nhất, cho dù cơ sở hạ tầng 5G, thiết bị y tế cứu mạng,hoặc hệ thống ô tô thế hệ tiếp theo Ước tính cho bất cứ điều gì ít hơn một chuyên gia HDI chuyên nghiệp là một rủi ro bạn không thể đủ khả năng.