Ultra HDI PCB: Ưu điểm, tính năng hiệu suất và lợi ích chính cho điện tử thế hệ tiếp theo

PCB kết nối mật độ cực cao (Ultra HDI) đại diện cho đỉnh điểm của PCB thu nhỏ và hiệu suất, cho phép các PCB nhỏ gọn,thiết bị tốc độ cao định nghĩa công nghệ hiện đại từ điện thoại thông minh 5G đến cấy ghép y tếKhông giống như các PCB HDI tiêu chuẩn, hỗ trợ các viền viền 100μm và khoảng cách dấu vết 50/50μm, Ultra HDI đẩy ranh giới với viền viền 45μm, dấu vết 25/25μm và công nghệ xếp chồng tiên tiến.

Hướng dẫn này khám phá cách các PCB Ultra HDI vượt trội hơn các thiết kế truyền thống, các tính năng quan trọng của chúng, các ứng dụng thực tế và tại sao chúng rất cần thiết cho điện tử thế hệ tiếp theo.Cho dù bạn đang thiết kế một nguyên mẫu 6G hoặc một màn hình sức khỏe đeo, hiểu những lợi thế của Ultra HDI sẽ giúp bạn mở ra các mức độ hiệu suất và thu nhỏ mới.

Những điểm quan trọng
1. Ultra HDI PCB hỗ trợ 45μm microvias, khoảng cách dấu vết 25/25μm, và 0.3mm pitch BGA, cho phép mật độ thành phần cao hơn 2 lần so với HDI tiêu chuẩn.
2.Sản xuất tiên tiến (đào laser, mảng xếp theo chuỗi) đảm bảo sự sắp xếp lớp ± 3μm, quan trọng đối với tính toàn vẹn tín hiệu tốc độ cao (28GHz +).
3Chúng làm giảm kích thước PCB 30~50% trong khi cải thiện quản lý nhiệt và chống EMI, làm cho chúng lý tưởng cho 5G, AI và thiết bị y tế.
4So với HDI tiêu chuẩn, Ultra HDI cắt giảm mất tín hiệu 40% ở 28GHz và tăng độ tin cậy 50% trong các thử nghiệm chu kỳ nhiệt.
5Các ứng dụng chính bao gồm các mô-đun 5G mmWave, cảm biến đeo và ADAS ô tô, nơi kích thước, tốc độ và độ bền không thể thương lượng.

Ultra HDI PCB là gì?
Ultra HDI PCB là các bảng mạch tiên tiến được thiết kế để tối đa hóa mật độ thành phần và hiệu suất tín hiệu thông qua:

a. Micro-vias: Vias mù / chôn vùi bằng laser (trình đường kính 45 ¢ 75 μm) kết nối các lớp không có đường ống xuyên lỗ, tiết kiệm không gian.
b. Dấu vết đường mỏng: chiều rộng và khoảng cách dấu vết 25μm (so với 50μm trong HDI tiêu chuẩn), phù hợp với 4 lần nhiều đường dẫn trong cùng một khu vực.
c. Lamination theo trình tự: Bảng xây dựng trong 2 ′′4 lớp sub-stacks, cho phép thiết kế 8 ′′16 lớp với sự sắp xếp chặt chẽ (± 3μm).

Sự kết hợp này cho phép Ultra HDI hỗ trợ 1.800+ thành phần trên mỗi inch vuông, gấp đôi mật độ của HDI tiêu chuẩn và gấp 4 lần so với PCB truyền thống.

Ultra HDI khác với HDI tiêu chuẩn như thế nào

Ưu điểm chính của PCB Ultra HDI
Các đổi mới về thiết kế và sản xuất của Ultra HDI mang lại những lợi ích mà PCB tiêu chuẩn và thậm chí HDI tiêu chuẩn không thể sánh được:
1. Thiết bị thu nhỏ không có đối thủ
Các tính năng tinh tế của Ultra HDI® cho phép giảm kích thước đáng kể:

a. Hình ảnh nhỏ hơn: Một mô-đun 5G sử dụng Ultra HDI phù hợp với kích thước 30mm × 30mm ≈ một nửa kích thước của thiết kế HDI tiêu chuẩn với cùng chức năng.
b. Các hồ sơ mỏng hơn: Bảng Ultra HDI 8 lớp có độ dày 1,2 mm (so với 1,6 mm cho HDI tiêu chuẩn), rất quan trọng đối với thiết bị đeo và thiết bị mỏng.
c.3D Integration: Đặt chồng lên và chiplets (IC nhỏ hơn) được kết nối thông qua micro HDI Ultra giảm kích thước hệ thống 50% so với bao bì truyền thống.

Ví dụ: Máy đo glucose đeo được sử dụng Ultra HDI gắn một cảm biến, chip Bluetooth và hệ thống quản lý pin trong một miếng dán 25mm × 25mm đủ nhỏ để dính vào da một cách thoải mái.

2. Sự toàn vẹn tín hiệu cao cấp (SI)
Các tín hiệu tốc độ cao (28GHz +) đòi hỏi điều khiển chính xác để tránh mất mát và nhiễu

a. Kiểm soát trở kháng: 50Ω (một đầu) và 100Ω (sự khác biệt) dấu vết với độ khoan dung ± 5%, giảm thiểu phản xạ.
b.Giảm qua sóng: khoảng cách 25μm + mặt đất rắn cắt giảm qua sóng 60% so với HDI tiêu chuẩn, rất quan trọng đối với ăng-ten 5G MIMO.
c. Mất tín hiệu thấp: Microvia được khoan bằng laser (không có đục) và chất nền Dk thấp (Rogers RO4350) làm giảm mất <0.8dB / inch ở 28GHz 半半 tiêu chuẩn HDI.

Dữ liệu thử nghiệm: Ultra HDI PCB duy trì sự toàn vẹn tín hiệu 95% ở 60GHz, trong khi HDI tiêu chuẩn giảm xuống còn 70% do thông qua stubs và dấu vết rộng hơn.

3. Cải thiện quản lý nhiệt
Mặc dù kích thước nhỏ, PCB Ultra HDI phân tán nhiệt hiệu quả hơn:

a. Lớp đồng dày: 2oz (70μm) máy bay truyền nhiệt nhanh hơn 2x so với các lớp 1oz trong HDI tiêu chuẩn.
b. Các đường nhiệt: Các đường chứa đồng 45μm dưới các thành phần nóng (ví dụ: 5G PA) chuyển nhiệt đến các mặt phẳng mặt đất bên trong, làm giảm nhiệt độ thành phần 20 °C.
c. Chọn vật liệu: Các chất nền chứa gốm (khả năng dẫn nhiệt 1,0 W/m·K) vượt trội hơn tiêu chuẩn FR4 (0,3 W/m·K) trong các thiết kế công suất cao.

4. Tăng độ tin cậy
Xây dựng mạnh mẽ của Ultra HDI® chịu được những điều kiện khắc nghiệt:

a. Chu trình nhiệt: Sống sót 2.000 chu kỳ (-40 °C đến 125 °C) với tỷ lệ thất bại <1% Ưu tiên hai lần tuổi thọ của HDI tiêu chuẩn.
Kháng rung: Dấu vết mịn và vi khuẩn chống nứt trong môi trường ô tô và hàng không vũ trụ (được thử nghiệm theo MIL-STD-883H).
c. Kháng ẩm: Lamination theo chuỗi với prepreg không khí thấp làm giảm sự hấp thụ nước xuống < 0,1%, ngăn ngừa ăn mòn trong điều kiện ẩm.

Các đặc điểm hiệu suất chính của PCB Ultra HDI
Khả năng của Ultra HDI xuất phát từ các kỹ thuật sản xuất tiên tiến và khoa học vật liệu:

1. Microvias được khoan bằng laser
Ultra HDI dựa trên khoan laser tia cực tím (độ dài sóng 355nm) để tạo ra các viêm nhỏ với:

a.Chính xác: độ chính xác vị trí ± 5μm, đảm bảo các đường ống xếp chồng lên nhau (ví dụ: trên cùng → Lớp 2 → Lớp 3) thẳng hàng hoàn hảo.
b.Tốc độ: 150 lỗ/giây, đủ nhanh để sản xuất khối lượng lớn (10k + đơn vị/tuần).
c. Sự đa dụng: Các đường mù (kết nối các lớp bên ngoài với các lớp bên trong) và đường chôn (kết nối các lớp bên trong) loại bỏ các đường xuyên lỗ làm lãng phí không gian.

2. Lamination liên tục
Xây dựng các bảng Ultra HDI trong các sub-stack (ví dụ, 2+2+2+2 cho 8 lớp) đảm bảo:

a. Phân phối chặt chẽ: Các dấu hiệu tín nhiệm quang học và hệ thống hình ảnh tự động đạt được sự sắp xếp lớp-trong-mảng ±3μm quan trọng đối với các microvias chồng lên nhau.
b. Giảm đường cong: Làm cứng các sub-stack riêng lẻ làm giảm thiểu căng thẳng, giữ cho các bảng bằng phẳng ( đường cong < 0,5 mm / m).
c. Tính linh hoạt thiết kế: Trộn vật liệu (ví dụ: Rogers cho các lớp tốc độ cao, FR4 cho sức mạnh) tối ưu hóa hiệu suất và chi phí.

3. Vật liệu tiên tiến
Ultra HDI sử dụng các chất nền hiệu suất cao để tối đa hóa hiệu suất SI và nhiệt:

Ứng dụng của PCB Ultra HDI
Ultra HDI® kết hợp độc đáo về kích thước, tốc độ và độ tin cậy làm cho nó trở nên không thể thiếu trong các ngành công nghiệp tiên tiến:
1. Truyền thông 5G/6G
a. Các tế bào nhỏ và trạm cơ sở: Ultra HDI hỗ trợ các máy thu sóng mmWave 28GHz / 39GHz với mất < 1dB, mở rộng phạm vi 20% so với HDI tiêu chuẩn.
b. Điện thoại thông minh: Modem 5G độ cao 0,3mm phù hợp với thiết kế mỏng, cho phép tốc độ dữ liệu nhanh hơn (10Gbps +) trong các thiết bị có kích thước túi.

2Các thiết bị y tế
a. Có thể cấy ghép: PCB Ultra HDI thu nhỏ, bộ tạo nhịp tim và kích thích thần kinh, phù hợp với các gói 10mm × 10mm.
b. Những thiết bị đeo: Các cảm biến dán da với Ultra HDI theo dõi các tín hiệu quan trọng (nhịp tim, glucose) mà không cần khối lượng lớn, cải thiện sự thoải mái của bệnh nhân.

3. ADAS ô tô
a. Radar / LiDAR: Các mô-đun radar 77GHz sử dụng Ultra HDI phát hiện các vật thể cách xa 200m với độ chính xác 0,1m, rất quan trọng đối với lái xe tự động.
b.EV BMS: Các bảng Ultra HDI 16 lớp quản lý bộ pin 800V, với đồng dày (4 oz) xử lý dòng 500A.

4. Hàng không vũ trụ và quốc phòng
a. Truyền thông vệ tinh: Ultra HDI ¢ mất tín hiệu thấp (0,5dB / inch ở 60GHz) cho phép kết nối dữ liệu tốc độ cao giữa các vệ tinh và trạm mặt đất.
b. Radar quân sự: Hệ thống radar 100GHz sử dụng Ultra HDI theo dõi các mục tiêu tàng hình với độ phân giải tốt hơn 3 lần so với thiết kế HDI tiêu chuẩn.

Ultra HDI so với các lựa chọn thay thế: So sánh hiệu suất
Để hiểu giá trị của Ultra HDI, hãy so sánh nó với các công nghệ PCB khác trên các chỉ số chính:

Tầm nhìn về chi phí-lợi ích: Trong khi Ultra HDI chi phí cao hơn 3 lần so với PCB truyền thống, kích thước nhỏ hơn 50% và tuổi thọ dài hơn 2 lần làm giảm tổng chi phí hệ thống 20~30% trong các ứng dụng khối lượng lớn (ví dụ:Điện thoại thông minh 5G).

Câu hỏi thường gặp về PCB Ultra HDI
Q1: Kích thước microvia nhỏ nhất trong Ultra HDI là gì?
Đáp: Hầu hết các nhà sản xuất hỗ trợ vi mạch 45μm, với các quy trình tiên tiến đạt được 30μm cho các thiết kế siêu nhỏ gọn (ví dụ: cấy ghép y tế).

Q2: PCB Ultra HDI có thể linh hoạt không?
A: Vâng, Ultra HDI linh hoạt sử dụng chất nền polyimide với viêm nhỏ 45μm và dấu vết 25μm, uốn cong đến bán kính 1mm (100k + chu kỳ) mà không bị hư hại.

Q3: Ultra HDI xử lý các ứng dụng công suất cao như thế nào?
Đáp: Máy bay điện và đường dẫn nhiệt bằng đồng dày (2 ′′ 4 oz) quản lý dòng điện cao (lên đến 100A).

Q4: Thời gian dẫn đầu cho Ultra HDI PCB là bao nhiêu?
A: Các nguyên mẫu mất 7-10 ngày, trong khi sản xuất khối lượng lớn (10k + đơn vị) mất 14-21 ngày, dài hơn một chút so với HDI tiêu chuẩn do các bước pha trộn và khoan phức tạp.

Q5: Liệu Ultra HDI có đáng giá chi phí cho thiết bị điện tử tiêu dùng?
Đáp: Đối với các thiết bị hàng đầu (ví dụ: điện thoại thông minh cao cấp), vâng Ứng dụng thu nhỏ và tốc độ của nó biện minh cho chi phí, cho phép các tính năng (ví dụ: 5G, hệ thống đa camera) làm khác biệt sản phẩm.

Kết luận
Ultra HDI PCB là xương sống của thế hệ điện tử tiếp theo, cho phép kích thước nhỏ, tốc độ cao và độ tin cậy được yêu cầu bởi 5G, AI và đổi mới y tế.khoa học vật liệu, và độ chính xác sản xuất, Ultra HDI cung cấp các khả năng mà PCB tiêu chuẩn và thậm chí HDI tiêu chuẩn không thể phù hợp.

Trong khi Ultra HDI có giá cao, lợi ích của nó là kích thước nhỏ hơn 30% 50%, mất tín hiệu thấp hơn 40% và tuổi thọ dài hơn 2 lần làm cho nó trở thành một lựa chọn hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng hiệu suất cao.Khi các thiết bị tiếp tục co lại và tốc độ leo lên đến 6G (100GHz +), Ultra HDI sẽ tiếp tục là điều cần thiết cho các kỹ sư và nhà sản xuất nhằm mục đích ở lại cạnh cắt.

Đối với những người thiết kế thiết bị điện tử của tương lai,hợp tác với một nhà sản xuất Ultra HDI có kinh nghiệm (như LT CIRCUIT) đảm bảo bạn tận dụng đầy đủ những lợi thế này, nhanh hơn, và đáng tin cậy hơn bao giờ hết.