HDI PCB Nedir?
Kısa cevap HDI PCB nedir?
HDI (yüksek yoğunluklu ara bağlantı) PCB, lazerle açılan mikro via'lar, kör ve gömülü via'lar, via-in-pad ve 75 µm altı ince yollar kullanan karttır. Katmanlar ardışık laminasyonla preslenir. 0,5 mm ve altı hatveli BGA'lar, akıllı telefonlar ve giyilebilir cihazlar gibi çok yoğun tasarımlarda gerekir; 1+N+1 yapı en ekonomik HDI türüdür.
Akıllı telefonların, akıllı saatlerin ve küçük kablosuz modüllerin içindeki kartlar, normal bir çok katmanlı karttan çok daha yoğundur: 0,4 mm hatveli BGA'lar, pad içine açılmış lazer delikler ve katmandan katmana yalnızca komşu katmanları bağlayan mikro via'lar. Bu tür kartlara HDI (High Density Interconnect – yüksek yoğunluklu ara bağlantı) PCB denir. Bu yazıda HDI'yi normal çok katmanlı karttan ayıran özellikleri, yapı tiplerini ve bir tasarımın ne zaman HDI gerektirdiğini anlatıyoruz.
HDI'yi ne tanımlar?
- Mikro via: Lazerle delinen, çapı genellikle 0,15 mm ve altında olan, en fazla bir veya iki katman derinliğinde via.
- Kör ve gömülü via: Kör via dış katmanı bir iç katmana bağlar; gömülü via yalnızca iç katmanlar arasındadır ve dışarıdan görünmez. Ayrıntılar için via türleri rehberine bakın.
- Via-in-pad: Via doğrudan komponent pad'inin içine açılır, bakırla doldurulup düzlenir (filled and capped).
- İnce yol ve boşluk: 75 µm (3 mil) ve altı yol/boşluk.
- Ardışık laminasyon (sequential lamination): Kart tek seferde değil, katman katman preslenir ve delinir.
Yapı tipleri
| Yapı | Açıklama |
|---|---|
| 1+N+1 | Merkezde normal bir çok katmanlı çekirdek, her iki yüzde bir mikro via katmanı. En yaygın ve en ekonomik HDI. |
| 2+N+2 | Her yüzde iki mikro via katmanı; via'lar kademeli (staggered) veya üst üste (stacked) olabilir. |
| Any-layer (ELIC) | Her katman mikro via ile bir sonrakine bağlanır; akıllı telefon anakartlarında kullanılır. En pahalı yapıdır. |
Ne zaman HDI gerekir?
En sık neden ince hatveli BGA'lardır. 0,8 mm hatveli bir BGA, pad'ler arasından normal via ve yollarla (dog-bone fan-out) çıkarılabilir. 0,5 mm ve altındaki hatvelerde pad'ler arasına via sığmaz; via'ların pad içine alınması gerekir ve bu da HDI demektir. Diğer nedenler; kartın ölçüsünün mekanik olarak sınırlı olması, çok sayıda yüksek hızlı arayüz ve kısa sinyal yolları gerektiren RF/yüksek hızlı tasarımlardır.
HDI, üretim adımlarını ve maliyeti belirgin şekilde artırır. Bir tasarımı HDI'ye taşımadan önce şunları deneyin: bir kademe daha büyük hatveli kılıf seçmek, katman sayısını 4'ten 6'ya çıkarmak veya kartı biraz büyütmek. Çoğu endüstriyel ve hobi tasarımında bu adımlar HDI ihtiyacını ortadan kaldırır.
Tasarım ve sipariş notları
- Mikro via için en-boy oranı (derinlik/çap) genellikle 0,75 – 1 ile sınırlıdır; dielektrik kalınlığı buna göre seçilir.
- Üst üste yığılmış (stacked) mikro via'lar kademeli olanlara göre daha pahalıdır ve güvenilirlik açısından dikkat ister; mümkünse kademeli yapı tercih edin.
- Stackup'ı tasarımın başında üreticiyle birlikte belirleyin; HDI'de "sonradan uydurma" çok zordur.
- Via-in-pad kullanılan pad'lerin doldurulup kapatılacağını üretim notlarında açıkça belirtin.
1+N+1 yapının kesiti
HDI'nin en yaygın ve en ekonomik biçimi olan 1+N+1 yapıda, normal bir çok katmanlı çekirdeğin iki yüzüne birer katman ardışık laminasyonla eklenir. Dış katmanları komşu iç katmanlara lazerle delinen mikro via'lar bağlar; çekirdekteki katmanlar ise mekanik delinmiş gömülü via'larla bağlanır.
BGA hatvesine göre via stratejisi
HDI'ye geçme kararının büyük kısmı tek bir sayıya bağlıdır: BGA'nın dört topu arasındaki köşegen boşlukta bir via sığar mı? Aşağıdaki tablo, hatveye göre pad arası boşluğu ve köşegende via için kalan çapı gösterir.
| BGA hatvesi | Pad (≈ 0,5 × hatve) | Pad arası boşluk | Köşegende via için çap | Tipik yaklaşım |
|---|---|---|---|---|
| 1,00 mm | 0,50 mm | 0,50 mm | 0,91 mm | Standart via (0,3 mm delik) ve dog-bone ile çıkış |
| 0,80 mm | 0,40 mm | 0,40 mm | 0,73 mm | İnce delikli via (0,2 mm) ile dog-bone; sıkı kural gerekir |
| 0,65 mm | 0,33 mm | 0,33 mm | 0,59 mm | İnce delikli via (0,2 mm) ile dog-bone; sıkı kural gerekir |
| 0,50 mm | 0,25 mm | 0,25 mm | 0,46 mm | Sınırda: via-in-pad veya mikro via düşünülmeli |
| 0,40 mm | 0,20 mm | 0,20 mm | 0,37 mm | Mikro via + via-in-pad (HDI) |
Pad çapının hatvenin yarısı olduğu varsayılmıştır (IPC-7351 nominal pad'lerine yakındır). Gerçek karar, üreticinin minimum via, iz/boşluk ve delme kabiliyetine göre verilir.
0,8 mm hatveli bir BGA'da köşegen boşluk yaklaşık 0,73 mm olduğundan 0,3 mm delikli standart via bile rahat sığar. 0,5 mm'de bu değer 0,46 mm'ye düşer: 0,45 mm'lik ince via pad'i neredeyse boşluğu doldurur, çevresinde iz ve maske köprüsü için yer kalmaz. Bu noktada çözüm ya via'yı pad'in içine almak (via-in-pad) ya da mikro via kullanmaktır; ikisi de HDI sürecidir.
HDI'ye geçmeden önce deneyecekleriniz
- Bir kademe büyük hatve: Aynı çipin 0,8 mm hatveli sürümü varsa çoğu zaman HDI'yi tamamen ortadan kaldırır.
- Katman sayısını artırmak: 4 katman yerine 6 katman, iç katmanlardan çıkış sağlar. Çok katmanlı kartın HDI'dan çok daha ucuz olduğu durumlar yaygındır; bkz. çok katmanlı PCB.
- İnce iz/boşluk: 0,1 mm (4 mil) iz ve boşluk, standart sürece yakın kalarak pad arasından iz geçirmeyi kolaylaştırır; sınırları DFM hataları rehberindeki kontrol listesiyle doğrulayın.
- Kartı büyütmek: Birkaç milimetre ek alan, maliyette HDI'nin yarattığı farkın küçük bir kesridir.
Mikro via'da en-boy oranı ve bakır doldurma
Mikro via'nın güvenilir kaplanması için derinliğin (dielektrik kalınlığı) çapa oranı genellikle 0,75 – 1 ile sınırlanır. 0,1 mm çaplı bir mikro via için dielektrik 0,075 – 0,1 mm kalınlığında seçilir. Via-in-pad kullanılıyorsa via'nın bakırla doldurulup kapatılması (filled and capped) gerekir; aksi halde dizgide lehim via'nın içine akar ve eklem boş kalır. Üretim notlarında "via-in-pad'ler dolu ve düzlenmiş olacak" ifadesini açıkça yazın.
Sıkça sorulan sorular
Kör via ile mikro via aynı şey mi?
Her mikro via bir kör via'dır ama her kör via mikro via değildir. Mekanik matkapla açılmış, birkaç katman derinliğinde kör via'lar da vardır. Mikro via, lazerle açılan ve tek katman derinliğindeki küçük via'dır.
HDI kart normal karttan ne kadar pahalı?
Yapıya göre değişir; 1+N+1 yapı normal çok katmanlı karttan belirgin şekilde, any-layer yapı ise birkaç kat pahalıdır.
0,5 mm hatveli QFN için HDI gerekir mi?
Genellikle hayır. QFN'lerin pad'leri kenardadır ve normal yollarla çıkarılabilir; orta termal pad için pad içi küçük via'lar yeterlidir.
HDI yapı gerektiren projeleriniz için stackup önerisi ve teklif almak üzere Gerber paketinizi pcb@elektromall.com.tr adresine gönderebilirsiniz.
Mikro via ile standart via arasındaki maliyet farkı neden büyük?
Mikro via lazerle delinir ve her via katmanı ayrı bir laminasyon ve kaplama turu demektir. Standart delik tüm yığını tek seferde delerken HDI'de kart birden fazla kez preslenir ve kaplanır; ek süreç adımları maliyeti doğrudan artırır.
0,5 mm hatveli QFN için via-in-pad gerekir mi?
QFN'nin ortadaki termal pad'inde via kullanmak yaygındır ve genellikle HDI gerektirmez; çevre pin'ler ise yarım milimetre hatvede pad arasından kolayca çıkarılır. Via-in-pad ihtiyacı daha çok 0,5 mm ve altı hatveli BGA'larda doğar.
Mikro via'ların üst üste (stacked) yığılması güvenilir mi?
Doğru süreç ve bakır dolgu ile güvenilir olabilir, ancak kademeli (staggered) yerleşim daha kolay üretilir ve genellikle daha ucuzdur. Üreticinizin stacked mikro via için sertifikalı sürecini sorup sipariş notlarında belirtin.
Gerber dosyanız hazırsa yükleyin, anında fiyat alın.
Gerber Yükle, Anında Fiyat Al