U osnovnoj arhitekturi elektronskih uređaja, PCB je poput složene neuronske mreže koja prenosi signale i dovod energije između elektronskih komponenti. S brzim razvojem elektronske tehnologije prema minijaturizaciji i visokim performansama, pojavio se napredniji tip PCB-a - HDI ploča. HDI ploča se značajno razlikuje od običnih PCB-a u mnogim aspektima, što duboko utiče na performanse i smjer razvoja elektronske opreme.

Definicija i strukturne razlike

Obična PCB ploča je štampana ploča koja formira veze od tačke do tačke i štampane komponente na izolacionoj podlozi prema unaprijed određenom dizajnu. Njena struktura je relativno jednostavna. Obično se izrađuje od ploča obloženih bakrom putem bušenja, nagrizanja kola, galvanizacije i drugih procesa. Raspored kola i podešavanja prolaza su relativno konvencionalni i pogodna je za elektronske uređaje koji ne zahtijevaju mnogo prostora i performansi.

HDI ploče naglašavaju međusobnu povezanost visoke gustoće. Koristi tehnologiju mikro-rupa i napredna sredstva poput laserskog bušenja kako bi se postiglo više električnih veza u manjem prostoru. HDI ploče obično imaju tanje podloge i finije sklopove, a broj slojeva je relativno velik. Mogu integrirati više funkcija u ograničenom prostoru, što znatno poboljšava integraciju elektroničkih uređaja.

 Poređenje proizvodnih procesa

Proces bušenja

Uobičajeno bušenje PCB-a uglavnom koristi mehaničku metodu bušenja, pri čemu se svrdlo okreće na ploči obloženoj bakrom kako bi se izbušio potreban promjer rupe. Iako je ova metoda jeftina, promjer rupe je relativno velik, obično iznad 0,3 mm, te je lako doći do odstupanja kod visokopreciznog bušenja višeslojnih ploča.

HDI ploče široko koriste tehnologiju laserskog bušenja, koristeći laserske zrake visoke gustoće energije za trenutno topljenje ili isparavanje ploče kako bi se formirale mikro-rupe, a promjer rupe može biti samo 0,1 mm ili čak i manji. Lasersko bušenje ima izuzetno visoku preciznost i može ostvariti posebne vrste rupa kao što su slijepe rupe (koje povezuju samo vanjski sloj i unutrašnji sloj) i ukopane rupe (koje povezuju unutrašnji sloj i unutrašnji sloj), što znatno poboljšava fleksibilnost i gustoću linijskih veza.

 Proces linijskog graviranja

Prilikom nagrizanja linija na običnim štampanim pločama (PCB), kontrola nad širinom linije i razmakom između linija je ograničena, a širina linije/razmak između linija je uglavnom oko 0,2 mm/0,2 mm. Tokom procesa nagrizanja, skloni su pojavi problema poput grubih ivica linija i neravnih linija, što utiče na kvalitet prenosa signala.

Proizvodnja HDI ploča zahtijeva izuzetno visoku tačnost nagrizanja kola. Napredne proizvodne linije HDI ploča mogu postići širine linija/razmake između linija od samo 0,05 mm/0,05 mm ili čak i finije. Korištenjem sofisticiranije opreme za ekspoziciju i procesa nagrizanja, osigurano je da rubovi linija budu uredni, a širine linija ujednačene, što ispunjava stroge zahtjeve za kvalitet prijenosa signala velike brzine i visoke frekvencije na liniji.

Proces laminiranja

Proces laminiranja običnih PCB ploča uglavnom uključuje lijepljenje više slojeva ploča obloženih bakrom vrućim presovanjem, s fokusom na osiguranje osnovne čvrstoće veze između slojeva. Tokom procesa laminiranja, zahtjevi za tačnost poravnanja među slojevima su relativno niski.

Zbog velikog broja slojeva i složene strukture HDI ploča, zahtjevi za proces laminacije su izuzetno strogi. Ne samo da slojevi moraju biti čvrsto postavljeni, već se mora osigurati i visokoprecizno poravnanje među slojevima kako bi se postigla precizna veza između sitnih rupica i kola. Tokom procesa laminacije, parametri poput temperature, pritiska i vremena moraju se precizno kontrolisati kako bi se spriječili nedostaci poput pomaka među slojevima i mjehurića, te kako bi se osigurale ukupne performanse HDI ploče.

 Razlike u karakteristikama performansi

Električna svojstva

Obične PCB ploče imaju određena ograničenja u pogledu brzine i frekvencije prijenosa signala. Kako se frekvencija signala povećava, problemi poput slabljenja signala i preslušavanja postepeno postaju izraženiji. To je zato što će njihove relativno debele linije i veći prolazi proizvesti veći otpor, induktivitet i kapacitet, što utiče na integritet signala.

HDI ploče se oslanjaju na fine linije i dizajn s mikro rupama kako bi se značajno smanjio otpor linije, induktivnost i kapacitet, efikasno smanjujući gubitke i smetnje tokom prijenosa signala. Dobro se ponašaju u prijenosu signala velikim brzinama i visokim frekvencijama i mogu zadovoljiti scenarije primjene kao što su 5G komunikacije i brzo pohranjivanje podataka koji imaju izuzetno visoke zahtjeve za kvalitetom prijenosa signala.

Mehanička svojstva

Mehanička čvrstoća običnih PCB ploča uglavnom zavisi od materijala i debljine podloge, a postoje i određena uska grla u minijaturizaciji i tankoći. Zbog svoje relativno jednostavne strukture, sklone su problemima poput deformacije ploče i pucanja lemnih spojeva kada su izložene složenom naprezanju.

HDI ploče koriste tanje, lakše i jače podloge, a istovremeno poboljšavaju ukupnu mehaničku stabilnost optimizacijom višeslojne strukture. Uz osiguravanje tankoće, mogu izdržati određeni stepen mehaničkog naprezanja poput vibracija i udara, te su pogodne za mobilne elektroničke uređaje i druga područja koja imaju stroge zahtjeve u pogledu volumena i težine uređaja.

Različita područja primjene

Obične PCB ploče se široko koriste u nekim elektronskim uređajima koji nemaju visoke zahtjeve za performanse i prostor zbog niske cijene i relativno jednostavnog procesa proizvodnje, kao što su obični kućanski aparati (kao što su televizori, mašine za pranje veša), jeftiniji proizvodi potrošačke elektronike (kao što su obični radio aparati, jednostavni daljinski upravljači) i neosnovni dijelovi kola u nekim industrijskim upravljačkim uređajima.

HDI ploče se uglavnom koriste u vrhunskoj elektronskoj opremi zbog svojih odličnih performansi i mogućnosti integracije visoke gustoće. Na primjer, pametni telefoni trebaju integrirati veliki broj funkcija u malom prostoru, a HDI ploče mogu zadovoljiti njihove potrebe za brzim prijenosom signala, minijaturizacijom i tankim dimenzijama; u računarskom području, matične ploče servera, vrhunske grafičke kartice i druge komponente s izuzetno visokim zahtjevima za performansama također koriste HDI ploče u velikim količinama kako bi se osigurala brza obrada i prijenos podataka; osim toga, u visokopreciznim poljima kao što su zrakoplovna i medicinska oprema, HDI ploče također igraju ključnu ulogu, pružajući podršku za stabilan rad složenih elektroničkih sistema.

Postoje značajne razlike između HDI ploča i običnih PCB-a u pogledu definicije strukture, proizvodnog procesa, karakteristika performansi i područja primjene. Sa svojom naprednom tehnologijom i odličnim performansama, HDI ploče igraju važnu ulogu u promovisanju razvoja elektronske opreme ka minijaturizaciji i visokim performansama, dok obične PCB ploče i dalje pokazuju svoje cjenovne prednosti u područjima srednje i niže klase primjene. Razumijevanje razlike između ova dva će pomoći proizvođačima elektronske opreme da odaberu odgovarajuća rješenja za štampane ploče u skladu sa zahtjevima proizvoda i da promovišu kontinuirani razvoj elektronske industrije.