Yüksek Yoğunluklu Bağlantı (HDI) PCB Teknolojisi: Gelişmiş Üretim Süreçleri, Yüksek Frekans Performansı ve Gelecekteki Yenilikler

1.Yüksek yoğunluklu ara bağlantı (HDI) baskılı devre kartları (PCB'ler), elektronik paketleme teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil eder ve geleneksel PCB'lere kıyasla daha yüksek bileşen yoğunluğu ve gelişmiş elektriksel performans sağlar. HDI teknolojisi, genellikle 150 mikronun altındaki çaplara sahip mikrovia'lar, kör via'lar ve gömülü via'lar kullanarak çok katmanlı istifleme ve azaltılmış katman sayısına olanak tanır. Bu mimari, sinyal yolu uzunluklarını en aza indirir, kontrollü empedans yönlendirmesi yoluyla sinyal bütünlüğünü artırır ve 100 GHz'i aşan milimetre dalga aralıklarına kadar yüksek frekanslı uygulamaları destekler. HDI tasarımlarındaki azaltılmış via uzunluğu, PCIE 5.0 ve DDR5 gibi yüksek hızlı dijital arayüzler için kritik olan sinyal yansımalarını daha da azaltır.

2.Temel üretim süreçleri arasında, mikrovia oluşumu için UV veya CO2 lazerlerle lazer delme, 1:1'e kadar en boy oranları elde etme ve reçine açlığını önlemek için düşük basınçlı preslerle ardışık laminasyon döngüleri yer alır. Bakır elektrokaplama gibi gelişmiş kaplama teknikleri, boşluksuz via dolgusu sağlarken, yarı katkılı prosesler (SAP) 25 mikron kadar dar iz genişliklerine olanak tanır. Yaygın olarak kullanılan malzemeler, 10 GHz'de 3,5'in altında dielektrik sabitlerine (DK) ve 0,005'in altında dağılma faktörlerine (DF) sahip modifiye epoksi, polifenilen eter (PPE) veya sıvı kristal polimer (LCP) gibi düşük kayıplı dielektriklerdir. Isıl yönetim, 400 W/MK'ye kadar ısıl iletkenliğe sahip bakır dolgulu vialar ve alüminyum nitrür veya bor nitrür dolgu maddeleri içeren ısıl iletken alt tabakalar aracılığıyla ele alınır ve otomotiv uygulamalarında bağlantı sıcaklıklarının 125°C'nin altında kalmasını sağlar.

3.hdi pcb'ler, via-in-pad konfigürasyonları ve gömülü kapasitans katmanları gibi optimize edilmiş topraklama şemaları sayesinde üstün elektromanyetik uyumluluk (emc) özellikleri gösterir ve fr4 tabanlı tasarımlara kıyasla elektromanyetik girişim (emi) radyasyonunu 15-20 db azaltır. Tasarım hususları, 25-56 gbps arayüzlerinde diferansiyel çiftler için genellikle 50 ohm ±%5 olan sıkı empedans kontrolünü ve rf devreleri için 50/50 mikronun altındaki hassas iz genişliği/aralık kurallarını zorunlu kılar. Çapraz konuşma bastırma, topraklanmış eş düzlemli dalga kılavuzları ve kademeli geçiş düzenlemeleri aracılığıyla sağlanır ve kuplaj -40 db'nin altına düşürülür.

4.5 mikron çözünürlüklü otomatik optik muayene (AOI), 3 boyutlu boşluk analizi için X-ışını tomografisi ve 10 ps yükselme süreli zaman alanlı reflektometri (TDR), kritik kalite güvence önlemleridir. Bu teknikler, eksik kaplama veya 20 mikronun altındaki hatalı kayıt gibi mikro geçiş kusurlarını tespit eder. Uygulamalar, 20 katmanlı HDI yığınları gerektiren 5 g büyük MIMO anten dizilerini, biyouyumlu lehim maskesine sahip implante edilebilir tıbbi cihazları, 0,2 mm aralıklı BGA'lı otomotiv lidar modüllerini ve mil-prf-31032 sınıf 3 güvenilirlik standartlarını karşılayan uydu yüklerini kapsar.

5.Gelecekteki gelişmeler, 15 mikronluk hat tanımları için doğrudan lazer yapılandırma (DLS) ve SI fotonik veya gan kalıplarının heterojen gömülmesi için eklemeli üretim entegrasyonu gerektiren 0,3 mm'nin altındaki ultra ince aralıklı bileşenlere odaklanmaktadır. Çevresel uyumluluk, 180°C'yi aşan cam geçiş sıcaklıklarına (TG) sahip halojensiz malzemeler ve RoHS 3 direktiflerine uygun elektrolitik nikel elektrolitik paladyum daldırma altını (ENEPIG) gibi kurşunsuz yüzey kaplamaları üzerine araştırmaları teşvik etmektedir. Endüstri 4.0 entegrasyonu, IoT özellikli kaplama banyoları aracılığıyla gerçek zamanlı proses izlemeyi mümkün kılarken, 10.000'den fazla mikrovia görüntüsü üzerinde eğitilen makine öğrenimi algoritmaları %99,3 hata tahmin doğruluğu elde etmektedir. HDI teknolojisi, uyarlanabilir lazer enerjisi kontrolü ve matkap bulaşmasını en aza indiren nano kaplamalı ayırma filmleri sayesinde üretim verimini %98,5'in üzerinde tutarken, taşınabilir elektroniklerde %30-50 boyut küçültmeye devam etmektedir.