Elektroonikaseadmete põhiarhitektuuris on trükkplaat nagu keeruline närvivõrk, mis kannab signaaliülekannet ja energiavarustust elektrooniliste komponentide vahel. Elektroonikatehnoloogia kiire arenguga miniaturiseerimise ja suure jõudluse suunas on tekkinud täiustatud trükkplaadi tüüp – HDI-plaat. HDI-plaat erineb tavalisest trükkplaadist paljudes aspektides oluliselt, mis mõjutab sügavalt elektroonikaseadmete jõudlust ja arendussuunda.

Definitsioon ja struktuurilised erinevused

Tavaline trükkplaat on trükkplaat, mis moodustab isoleerivale aluspinnale punkt-punkti ühendusi ja trükib komponente vastavalt etteantud kujundusele. Selle struktuur on suhteliselt lihtne. See on tavaliselt valmistatud vasega kaetud plaatidest puurimise, vooluringi söövitamise, galvaniseerimise ja muude protsesside abil. Vooluringi paigutus ja läbipääsude paigutus on suhteliselt tavapärased ning sobib elektroonikaseadmetele, mis ei vaja palju ruumi ja jõudlust.

HDI-plaadid rõhutavad suure tihedusega ühendusi. Väiksemas ruumis rohkemate elektriühenduste saavutamiseks kasutatakse mikroaukude tehnoloogiat ja täiustatud vahendeid, näiteks laserpuurimist. HDI-plaatidel on tavaliselt õhemad aluspinnad ja peenemad vooluringid ning kihtide arv on suhteliselt suur. Need suudavad piiratud ruumis integreerida rohkem funktsioone, parandades oluliselt elektroonikaseadmete integreerimist.

 Tootmisprotsesside võrdlus

Puurimisprotsess

Tavapärases trükkplaatide puurimises kasutatakse enamasti mehaanilist puurimismeetodit, kus puuritera pöörleb vasega kaetud plaadil, et puurida vajalik läbimõõt augule. Kuigi see meetod on odav, on augu läbimõõt suhteliselt suur, tavaliselt üle 0,3 mm, ja mitmekihiliste plaatide suure täpsusega puurimisel on lihtne kõrvalekaldeid tekitada.

HDI-plaatide puhul kasutatakse laialdaselt laserpuurimise tehnoloogiat, kus suure energiatihedusega laserkiiri kasutatakse plaadi koheseks sulatamiseks või aurustamiseks, moodustades mikroauke, mille läbimõõt võib olla vaid 0,1 mm või isegi väiksem. Laserpuurimine on äärmiselt täpne ja võimaldab luua spetsiaalseid auke, näiteks pimedaid auke (mis ühendavad ainult välimist ja sisemist kihti) ja maetud auke (mis ühendavad sisemist ja sisemist kihti), mis parandab oluliselt liiniühenduste paindlikkust ja tihedust.

 Joone söövitamise protsess

Tavapäraste trükkplaatide joonte söövitamisel on joone laiuse ja joonevahe kontroll piiratud ning joone laius/joonevahe on üldiselt umbes 0,2 mm / 0,2 mm. Söövitusprotsessi käigus võivad tekkida probleemid, näiteks karedad joone servad ja ebaühtlased jooned, mis mõjutavad signaali edastamise kvaliteeti.

HDI-plaatide tootmine nõuab äärmiselt suurt vooluringide söövituse täpsust. Täiustatud HDI-plaatide tootmisliinid suudavad saavutada joone laiuse/joone vahekauguse kuni 0,05 mm/0,05 mm või isegi peenema. Keerukamate säritusseadmete ja söövitusprotsesside abil tagatakse joone servade korrektsus ja joone laiuse ühtlus, mis vastab kiire ja kõrgsagedusliku signaali edastamise rangetele nõuetele liinikvaliteedi osas.

Lamineerimisprotsess

Tavaliste trükkplaatide lamineerimisprotsess hõlmab peamiselt mitme vasega kaetud plaadikihi kokkuliimimist kuumpressimise teel, keskendudes kihtide vahelise põhiühenduse tugevuse tagamisele. Lamineerimisprotsessi käigus on kihtidevahelise joondamise täpsuse nõuded suhteliselt madalad.

HDI-plaatide suure kihtide arvu ja keeruka struktuuri tõttu on lamineerimisprotsessi nõuded äärmiselt ranged. Lisaks kihtide tihedale paigaldamisele tuleb tagada ka kihtidevaheline täpne joondamine, et saavutada täpne ühendus pisikeste aukude ja vooluringide vahel. Lamineerimisprotsessi ajal tuleb täpselt kontrollida selliseid parameetreid nagu temperatuur, rõhk ja aeg, et vältida defekte, nagu kihtidevaheline nihe ja mullid, ning tagada HDI-plaadi üldine jõudlus.

 Toimivusomaduste erinevused

Elektrilised omadused

Tavalistel trükkplaatidel on signaali edastamise kiiruse ja sageduse osas teatud piirangud. Signaali sageduse suurenedes muutuvad signaali sumbumine ja läbikoste järk-järgult märgatavamaks. Selle põhjuseks on asjaolu, et suhteliselt paksud kaablid ja suuremad läbivad avad tekitavad suurema takistuse, induktiivsuse ja mahtuvuse, mis mõjutab signaali terviklikkust.

HDI-plaadid tuginevad peentele joontele ja mikroaukude disainile, et oluliselt vähendada liinitakistust, induktiivsust ja mahtuvust, vähendades tõhusalt kadusid ja häireid signaali edastamise ajal. Need toimivad hästi kiirel ja kõrgsageduslikul signaali edastamisel ning vastavad rakenduste stsenaariumidele, nagu 5G-side ja kiire andmesalvestus, millel on signaali edastamise kvaliteedile äärmiselt kõrged nõuded.

Mehaanilised omadused

Tavaliste trükkplaatide mehaaniline tugevus sõltub peamiselt aluspinna materjalist ja paksusest ning miniaturiseerimisel ja õhukesel kasutamisel on teatud kitsaskohad. Tänu suhteliselt lihtsale struktuurile on see keerulise pinge korral altid sellistele probleemidele nagu plaadi deformatsioon ja jooteühenduste pragunemine.

HDI-plaatides kasutatakse õhemaid, kergemaid ja tugevamaid alusmaterjale ning samal ajal parandatakse üldist mehaanilist stabiilsust mitmekihilise struktuuri optimeerimise abil. Kuigi see on õhuke, talub see teatud määral mehaanilist pinget, nagu vibratsioon ja löögid, ning sobib mobiilsete elektroonikaseadmete ja muude valdkondade jaoks, kus on seadme mahu ja kaalu osas ranged nõuded.

Erinevad rakendusvaldkonnad

Tavalisi trükkplaate kasutatakse laialdaselt mõnedes elektroonikaseadmetes, millel pole madala hinna ja suhteliselt lihtsa tootmisprotsessi tõttu kõrgeid jõudlus- ja ruuminõudeid, näiteks tavalistes kodumasinates (näiteks telerites, pesumasinates), odavates tarbeelektroonikatoodetes (näiteks tavalistes raadiotes, lihtsates kaugjuhtimispultides) ja mõnede tööstuslike juhtimisseadmete mitte-põhiahelalistes osades.

HDI-plaate kasutatakse peamiselt tipptasemel elektroonikaseadmetes tänu nende suurepärasele jõudlusele ja suure tihedusega integreerimisvõimalustele. Näiteks nutitelefonid peavad integreerima suure hulga funktsioone väikesesse ruumi ning HDI-plaadid suudavad rahuldada nende vajadused kiire signaaliülekande, miniaturiseerimise ja õhukeste konstruktsioonide osas; arvutivaldkonnas kasutavad serverite emaplaadid, tipptasemel graafikakaardid ja muud äärmiselt kõrgete jõudlusnõuetega komponendid samuti suurtes kogustes HDI-plaate, et tagada kiire andmetöötlus ja -edastus; lisaks mängivad HDI-plaadid võtmerolli ka ülitäpsete valdkondade, näiteks lennunduse ja meditsiiniseadmete valdkonnas, pakkudes tuge keerukate elektroonikasüsteemide stabiilsele tööle.

HDI-plaatide ja tavaliste trükkplaatide vahel on olulisi erinevusi struktuuri määratluse, tootmisprotsessi, jõudlusnäitajate ja rakendusalade osas. Oma täiustatud tehnoloogia ja suurepärase jõudlusega mängivad HDI-plaadid olulist rolli elektroonikaseadmete arendamise edendamisel miniaturiseerimise ja suure jõudluse suunas, samas kui tavalised trükkplaadid näitavad jätkuvalt oma kulueeliseid keskmise ja odava hinnaklassi rakendusaladel. Nende kahe erinevuse mõistmine aitab elektroonikaseadmete tootjatel valida tootenõuetele vastavaid trükkplaadilahendusi ja edendab elektroonikatööstuse pidevat arengut.