Dalam seni bina teras peranti elektronik, PCB adalah seperti rangkaian saraf yang kompleks, membawa penghantaran isyarat dan bekalan tenaga antara komponen elektronik. Dengan perkembangan pesat teknologi elektronik ke arah pengecilan dan prestasi tinggi, jenis PCB yang lebih maju telah muncul - papan HDI. Papan HDI jauh berbeza daripada PCB biasa dalam banyak aspek, yang sangat mempengaruhi prestasi dan arah pembangunan peralatan elektronik.

Definisi dan perbezaan struktur

PCB biasa ialah papan bercetak yang membentuk sambungan titik ke titik dan komponen bercetak pada substrat penebat mengikut reka bentuk yang telah ditetapkan. Strukturnya agak mudah. Ia biasanya diperbuat daripada papan bersalut tembaga melalui penggerudian, etsa litar, penyaduran elektrik dan proses lain. Susun atur litar dan melalui tetapan adalah agak konvensional, dan ia sesuai untuk peranti elektronik yang tidak memerlukan ruang dan prestasi tinggi.

Papan HDI menekankan interkoneksi berketumpatan tinggi. Ia menggunakan teknologi lubang mikro dan cara termaju seperti penggerudian laser untuk mencapai lebih banyak sambungan elektrik dalam ruang yang lebih kecil. Papan HDI biasanya mempunyai substrat yang lebih nipis dan litar yang lebih halus, dan bilangan lapisan adalah agak besar. Mereka boleh menyepadukan lebih banyak fungsi dalam ruang yang terhad, meningkatkan integrasi peranti elektronik.

 Perbandingan proses pengeluaran

Proses penggerudian

Penggerudian PCB biasa kebanyakannya menggunakan kaedah penggerudian mekanikal, dan mata gerudi berputar pada papan bersalut tembaga untuk menggerudi diameter lubang yang diperlukan. Walaupun kaedah ini kos rendah, diameter lubangnya agak besar, umumnya melebihi 0.3mm, dan mudah untuk mempunyai sisihan untuk penggerudian ketepatan tinggi papan berbilang lapisan.

Papan HDI secara meluas menggunakan teknologi penggerudian laser, menggunakan pancaran laser berketumpatan tinggi tenaga untuk mencairkan atau mengewapkan papan dengan serta-merta untuk membentuk lubang mikro, dan diameter lubang boleh sekecil 0.1mm atau lebih kecil. Penggerudian laser mempunyai ketepatan yang sangat tinggi dan boleh merealisasikan jenis lubang khas seperti lubang buta (hanya menghubungkan lapisan luar dan lapisan dalam) dan lubang terkubur (menghubungkan lapisan dalam dan lapisan dalam), yang sangat meningkatkan fleksibiliti dan ketumpatan sambungan talian.

 Proses goresan garisan

Apabila garisan goresan pada PCB biasa, kawalan ke atas lebar talian dan jarak baris adalah terhad, dan jarak lebar talian/baris biasanya sekitar 0.2mm/0.2mm. Semasa proses goresan, masalah seperti tepi garisan kasar dan garisan tidak rata terdedah kepada berlaku, menjejaskan kualiti penghantaran isyarat.

Pengeluaran papan HDI memerlukan ketepatan etsa litar yang sangat tinggi. Barisan pengeluaran papan HDI lanjutan boleh mencapai lebar talian/jarak talian serendah 0.05mm/0.05mm atau lebih halus. Dengan menggunakan peralatan pendedahan dan proses goresan yang lebih canggih, tepi talian dipastikan kemas dan lebar talian adalah seragam, memenuhi keperluan ketat penghantaran isyarat berkelajuan tinggi dan frekuensi tinggi pada kualiti talian.

Proses laminasi

Proses laminasi PCB biasa terutamanya melibatkan pengikatan berbilang lapisan papan bersalut tembaga bersama-sama dengan menekan panas, dengan tumpuan untuk memastikan ketegasan sambungan asas antara lapisan. Semasa proses laminasi, keperluan untuk ketepatan penjajaran antara lapisan adalah agak rendah.

Oleh kerana bilangan lapisan yang banyak dan struktur papan HDI yang kompleks, keperluan proses laminasi sangat ketat. Bukan sahaja lapisan mesti dipasang dengan ketat, tetapi juga penjajaran interlayer berketepatan tinggi mesti dipastikan untuk mencapai sambungan yang tepat antara lubang kecil dan litar. Semasa proses laminasi, parameter seperti suhu, tekanan dan masa perlu dikawal dengan tepat untuk mengelakkan kecacatan seperti interlayer offset dan buih, dan untuk memastikan prestasi keseluruhan papan HDI.

 Perbezaan dalam ciri prestasi

Sifat elektrik

PCB biasa mempunyai had tertentu dari segi kelajuan dan kekerapan penghantaran isyarat. Apabila frekuensi isyarat meningkat, masalah seperti pengecilan isyarat dan crosstalk secara beransur-ansur menjadi ketara. Ini kerana garisan yang agak tebal dan vias yang lebih besar akan menghasilkan rintangan, kearuhan dan kemuatan yang lebih besar, yang menjejaskan integriti isyarat.

Papan HDI bergantung pada garis halus dan reka bentuk lubang mikro untuk mengurangkan rintangan talian, kearuhan dan kemuatan dengan banyak, mengurangkan kehilangan dan gangguan semasa penghantaran isyarat dengan berkesan. Ia berfungsi dengan baik dalam penghantaran isyarat berkelajuan tinggi dan frekuensi tinggi, dan boleh memenuhi senario aplikasi seperti komunikasi 5G dan storan data berkelajuan tinggi yang mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kualiti penghantaran isyarat.

Sifat mekanikal

Kekuatan mekanikal PCB biasa bergantung terutamanya pada bahan dan ketebalan substrat, dan terdapat kesesakan tertentu dalam pengecilan dan penipisan. Oleh kerana strukturnya yang agak mudah, ia terdedah kepada masalah seperti ubah bentuk papan dan keretakan sendi pateri apabila tertakluk kepada tekanan yang kompleks.

Papan HDI menggunakan substrat yang lebih nipis, ringan dan lebih kuat, dan pada masa yang sama meningkatkan kestabilan mekanikal keseluruhan dengan mengoptimumkan reka bentuk struktur berbilang lapisan. Sambil memastikan kenipisan, ia boleh menahan tahap tekanan mekanikal tertentu seperti getaran dan hentaman, dan sesuai untuk peranti elektronik mudah alih dan bidang lain yang mempunyai keperluan ketat pada volum dan berat peranti.

Medan aplikasi yang berbeza

PCB biasa digunakan secara meluas dalam sesetengah peranti elektronik yang tidak mempunyai keperluan yang tinggi untuk prestasi dan ruang kerana kos rendah dan proses pembuatan yang agak mudah, seperti perkakas rumah biasa (seperti televisyen, mesin basuh), produk elektronik pengguna rendah (seperti radio biasa, alat kawalan jauh mudah) dan bahagian litar bukan teras dalam beberapa peralatan kawalan industri.

Papan HDI digunakan terutamanya dalam peralatan elektronik mewah kerana prestasi cemerlang dan keupayaan penyepaduan berketumpatan tinggi. Sebagai contoh, telefon pintar perlu menyepadukan sejumlah besar fungsi dalam ruang yang kecil, dan papan HDI boleh memenuhi keperluan mereka untuk penghantaran isyarat berkelajuan tinggi, pengecilan dan penipisan; dalam bidang komputer, papan induk pelayan, kad grafik mewah dan komponen lain dengan keperluan prestasi yang sangat tinggi juga menggunakan papan HDI dalam kuantiti yang banyak untuk memastikan pemprosesan dan penghantaran data berkelajuan tinggi; selain itu, dalam bidang berketepatan tinggi seperti aeroangkasa dan peralatan perubatan, papan HDI juga memainkan peranan penting, memberikan sokongan untuk operasi stabil sistem elektronik yang kompleks.

Terdapat perbezaan ketara antara papan HDI dan PCB biasa dari segi definisi struktur, proses pembuatan, ciri prestasi dan kawasan aplikasi. Dengan teknologi canggih dan prestasi cemerlangnya, papan HDI memainkan peranan penting dalam mempromosikan pembangunan peralatan elektronik ke arah pengecilan dan prestasi tinggi, manakala PCB biasa terus menunjukkan kelebihan kosnya di kawasan aplikasi pertengahan dan rendah. Memahami perbezaan antara kedua-duanya akan membantu pengeluar peralatan elektronik memilih penyelesaian papan litar yang sesuai mengikut keperluan produk dan menggalakkan pembangunan berterusan industri elektronik.