טכנולוגיית PCB בצפיפות גבוהה (HDI): תהליכי ייצור מתקדמים, ביצועים בתדר גבוה וחידושים עתידיים

1.לוחות מעגלים מודפסים (PCBs) בצפיפות גבוהה (HDI) מייצגים התקדמות משמעותית בטכנולוגיית זיווד אלקטרוני, ומאפשרים צפיפות רכיבים גבוהה יותר וביצועים חשמליים משופרים בהשוואה למעגלים מודפסים קונבנציונליים. טכנולוגיית HDI משתמשת ב-microvias, Blind Vias ו-KbOs בקטרים ​​של פחות מ-150 מיקרון, מה שמאפשר ערימה רב-שכבתית וספירת שכבות מופחתת. ארכיטקטורה זו ממזערת את אורכי נתיבי האות, משפרת את שלמות האות באמצעות ניתוב עכבה מבוקר, ותומכת ביישומים בתדר גבוה עד לטווחי גל מילימטר העולים על 100 גיגה-הרץ. אורכי ה-Via המצומצמים בתכנוני HDI מפחיתים עוד יותר את החזרי האות, קריטיים עבור ממשקים דיגיטליים במהירות גבוהה כגון PCIe 5.0 ו-DDR5.

2.תהליכי ייצור מרכזיים כוללים קידוח לייזר עם לייזרי UV או CO2 ליצירת מיקרו-ויה, השגת יחסי גובה-רוחב של עד 1:1, ומחזורי למינציה עוקבים עם מכבשי לחץ נמוך כדי למנוע מחסור בשרף. טכניקות ציפוי מתקדמות כמו מילוי באמצעות אלקטרוליטי נחושת מבטיחות מילוי ויה ללא חללים, בעוד שתהליכים חצי-תוספיים (SAP) מאפשרים רוחב עקבות צר עד 25 מיקרון. חומרים נפוצים כוללים דיאלקטריים בעלי הפסדים נמוכים כמו אפוקסי מעובד, פוליפנילן אתר (PPE) או פולימר גביש נוזלי (LCP), עם קבועי דיאלקטרי (dk) מתחת ל-3.5 ב-10 גיגה-הרץ ומקדמי פיזור (df) מתחת ל-0.005. ניהול תרמי מטופל באמצעות ויות ממולאות נחושת עם מוליכות תרמית של עד 400 וואט/מ"ק, ומצעים מוליכים תרמית המשלבים חומרי מילוי אלומיניום ניטריד או בורון ניטריד, המבטיחים שטמפרטורות הצומת יישארו מתחת ל-125 מעלות צלזיוס ביישומי רכב.

3.מעגלים מודפסים מסוג hdi מפגינים מאפייני תאימות אלקטרומגנטית (emc) מעולים הודות לתכניות הארקה אופטימליות, כגון תצורות via-in-pad ושכבות קיבול משובצות, מה שמפחית את קרינת ההפרעות האלקטרומגנטיות (emi) ב-15-20 dB בהשוואה לתכנונים מבוססי fr4. שיקולי תכנון מחייבים בקרת עכבה קפדנית, בדרך כלל 50 אוהם ±5% עבור זוגות דיפרנציאליים בממשקים של 25-56 ג'יגה-ביט לשנייה, וכללי רוחב/ריווח מדויקים של עקבות מתחת ל-50/50 מיקרון עבור מעגלי RF. דיכוי צירוף-דיבור מושג באמצעות מוליכי גל קופלנריים מוארקים וסידורי via מדורגים, מה שממזער את הצימוד לפחות מ-40 dB-.

4.בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) ברזולוציה של 5 מיקרון, טומוגרפיה של קרני רנטגן לניתוח חללים תלת-ממדיים, ורפלקטומטריה בתחום זמן (TDR) עם זמני עלייה של 10 פיקו-שניות הן אמצעי אבטחת איכות קריטיים. טכניקות אלו מזהות פגמי מיקרו-ויה כגון ציפוי לא שלם או רישום שגוי מתחת ל-20 מיקרון. יישומים משתרעים על פני מערכי אנטנות MIMO מסיביים של 5 גרם הדורשים ערימות HDI של 20 שכבות, מכשירים רפואיים מושתלים עם מסכת הלחמה ביו-תואמת, מודולי לידאר לרכב עם BGAs בפסיעה של 0.2 מ"מ, ומטעני לוויינים העומדים בתקני האמינות MIL-PRF-31032 Class 3.

5.פיתוחים עתידיים מתמקדים ברכיבים בעלי פסיעה עדינה במיוחד מתחת ל-0.3 מ"מ, הדורשים מבנה לייזר ישיר (dls) עבור הגדרות קו של 15 מיקרון, ושילוב ייצור תוספי להטמעה הטרוגנית של שבבי אורגניים פוטוניים עשויים סיליקון. תאימות סביבתית מניעה מחקר על חומרים נטולי הלוגן עם טמפרטורות מעבר זכוכית (tg) העולות על 180 מעלות צלזיוס, וגימורי משטח נטולי עופרת כמו ניקל אלקטרולס ופלדיום טבילה בזהב (enepig), התואמים להנחיות RoHS 3. שילוב Industry 4.0 מאפשר ניטור תהליכים בזמן אמת באמצעות אמבטיות ציפוי התומכות ב-IoT, בעוד שאלגוריתמי למידת מכונה שאומנו על למעלה מ-10,000 תמונות מיקרו-ויה משיגים דיוק של 99.3% בחיזוי פגמים. טכנולוגיית HDI ממשיכה לאפשר הפחתת גודל של 30-50% באלקטרוניקה ניידת תוך שמירה על תפוקות ייצור מעל 98.5% באמצעות בקרת אנרגיית לייזר אדפטיבית וסרטים מצופים ננו-פלדה הממזערים מריחות מקדחים.