همان طور که در مقاله PCB چیست به آن پرداختیم برد مدار چاپی pcb يا Printed Circuit Board، مجموعه الکترونیکی از هادی‌های مسی است جهت ایجاد اتصالات الکتریکی بین قطعات بردهای مدار چاپی ، پشتیبانی مکانیکی برای قطعات الکترونیکی را فراهم میکنند تا بتوان دستگاه را در یک محفظه نصب کرد . بردهای HDI یا High Density Interconnect بردهای اتصال با تراکم بالا هستند ، HDI ها سیم کشی (ترسیم ترک) متراکم تری دارند که منجر به وزن سبک تر، فشرده تر و تعداد لایه های کمتر PCB می شود اما این بدان معنا نیست که تعداد لایه های بردهای HDI کم است بلکه میتوان به جای استفاده از چند PCB در یک دستگاه ، یک برد HDI می تواند عملکرد بردهای قبلی استفاده شده را در خود جای دهد . PCB های HDI دارای یک برد اصلی هستند که با یک برد دو طرفه معمولی شروع می شود و سپس به طور مداوم با لایه ها لمینیت می شود. این روش تجمع لایه به BUM نیز معروف است. وقتی آن را با پانل های معمولی مقایسه می کنیم ، این تخته ها “نازک ، سبک ، کوچک و کوتاه” هستند و چندین مزیت را ارائه می دهند.
تفاوت های میان بردهای معمولی و HDI عبارت اند از :
- تعداد لایه‌ها: در بردهای مدارچاپی (pcb) معمولی ، تعداد لایه‌ها معمولاً محدود و ساختار آنها ساده هستند ، اما در بردهای الکترونیکی HDI، تعداد لایه‌ها محدودیتی نسبت به بردهای معمولی ندارند و از طریق تکنولوژی‌های پیشرفته ، فضای بیشتری برای قرار دادن مدارهای الکترونیکی در آنها فراهم شده است ، بنابراین میتوان با استفاده از HDI PCB، ابعاد و تعداد لایه های یک PCB معمولی را کاهش داد با این تفاوت که ساختار لایه ها پیچیده تر و متراکم تر میشود .
- اندازه فضای الکترونیکی: بردهای الکترونیکی HDI در فضاهای کوچکتری نسبت به بردهای PCB قرار می‌گیرند . این به دلیل قابلیت اتصال مدارهای الکترونیکی در فضای کوچک بر روی بردهای HDI است .
- قابلیت اتصال: بردهای HDI از فناوری‌های پیشرفته‌ای برای اتصال مدارهای الکترونیکی به هم استفاده میکنند. این فناوری‌ها شامل مدارهای زیرسطحی (micro via) ، مدارهای توپی (ball grid array) و مدارهای فوق تراکم (ultra high density) هستند . این فناوری‌ها باعث ایجاد اتصالات بسیار نازک و بسیار نزدیک به هم میشوند.
- کیفیت ساخت: بردهای مدار چاپی HDI با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و روز دنیا ، با کیفیت ساخت بالا تولید میشوند و دارای خطاهای کمتری نسبت به بردهای PCB دیگر هستند.
بطور کلی میتوان گفت بردهای HDI برای کارهایی که نیاز به فضای کوچکتر، تعداد لایه‌های بیشتر ، پیچیدگی و دقت بالاتر در اتصال مدارهای الکترونیکی دارند پرکاربردتر هستند.
ایران کامپو قدیمی ترین شرکت تولید و ساخت انواع برد مدار چاپی در ایران، برای کسب اطلاعات بیشتر روی لینک کلیک کنید.
برنامه های کاربردی برای بردهای مدار چاپی HDI
برای مثال میتوان گفت بردهای مدار چاپی HDI امکان بسته بندی وسایل الکترونیکی بیشتری را در یک پاکت کوچکتر فراهم کرده اند که به کاهش اندازه محصولات در تعدادی از بازارها کمک می کند . چند نمونه از برنامه های کاربردی PCB HDI عبارتند از :
- مراقبت های بهداشتی و پزشکی – وسایلی مانند ضربان ساز قلب و دستگاه های خارجی مانند سمعک.
- صنعت خودرو – وسایل الکترونیکی کوچکتر و سبک تر باعث صرفه جویی در فضا و کاهش وزن خودرو می شود.
- دستگاه های مصرف کننده – تلفن های همراه ، تبلت ها ، لپ‌تاپ و محصولات صفحه لمسی همگی با افزایش عملکرد به دلیل فناوری HDI از نظر اندازه و وزن کاهش یافته اند.
- هوافضا – در طرح‌های الکترونیکی برای سیستم‌های موشکی ، هواپیما و کاربردهای دفاعی از بردهای مدار چاپی HDI استفاده میکنند که عملکرد قابل اعتمادی را در شرایط محیطی ارائه میکنند.
از بردهای الکترونیکی HDI به دلیل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و قابلیت اتصال مدارهای الکترونیکی در فضای کوچک ، برای کاربردهایی با تعداد لایه‌های کمتر نیز میتوان استفاده کرد . اما از آنجایی که صرفه جویی در هزینه امری مهم در تولید یک محصول به حساب می آید برای کاربردهای با تعداد لایه‌های کمتر، این بردها معمولاً به دلیل هزینه‌های بیشتری که دارند ، مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.
برای کاربردهای با تعداد لایه‌های کمتر و آسان تر ، بردهای PCB به دلیل هزینه کمتر و ساخت آسان‌تر معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند . اما در برخی موارد خاص ، مانند کاربردهایی که نیاز به اتصال مدارهای الکترونیکی در فضای کوچک و با دقت بالا دارند ، ممکن است بردهای HDI برای تعداد لایه‌های کمتر نیز مناسب باشند و مورد استفاده قرار گیرند ، در این موارد ، برای رسیدن به طراحی مناسب ، باید با در نظر گرفتن نیازهای کاربردی و بودجه موجود ، تصمیم به استفاده از برد HDI یا برد PCB معمولی بگیرید . این دو نوع برد الکترونیکی از نظر ساختار ، فناوری اتصال مدارها و هزینه باهم متفاوت اند . بردهای PCB معمولی به دلیل اینکه در آن ها از تکنولوژی کمتری نسبت به بردهای HDI استفاده میشود و اینکه ساختار ساده تری دارند معمولاً ارزان تر از بردهای HDI هستند ، اما در برخی موارد ممکن است بردهای HDI ارزان تر از PCB های معمولی باشند.
مطلب مرتبط : ارائه خدمات مونتاژ برد الکترونیکی در تهران، برای کسب اطلاعات بیشتر روی لینک کلیک کنید.
بنابراین نتیجه میگیریم ، هزینه بردهای PCB و HDI بسته به نیازهای کاربردی متفاوت است و در برخی موارد ممکن است برد HDI ارزان‌تر از برد PCB باشد ، و این در صورتی است که تعدادی از بردهای مدارچاپی معمولی را در یک برد HDI خلاصه کنیم .
بیشتر طراحان و توسعه‌دهندگان الکترونیک، یک برد مدار چاپی HDI (که مخفف High-Density Interconnect است) را با چگالی پین حدود ۱۲۰ تا ۱۶۰ پین در هر اینچ مربع در نظر می‌گیرند.
بردهای HDI دارای محل قطعات متراکم و اتصالات متراکم تر مدار هستند که امکان کاهش سایز پکیج یا فوتپرینت مجموعه های الکترونیکی ساخته شده از از بردهای مدار چاپی HDI را فراهم میکند .
| HDI PCB | PCB معمولی | ویژگی ها |
| تراکم بالا | تراکم پایین | تراکم قطعات |
| کوچکتر و سبکتر | بزرگتر و سنگین تر | اندازه و وزن تخته |
| از viaهای Blind و buried و micro استفاده میشود | از viaهای through-hole و blind وburied استفاده میشود | استفاده از via |
| حفاری لیزری | به صورت مکانیکی سوراخ میشود | تکنولوژی حفاری |
| لایه های کمتری مورد نیاز است | لایه های بیشتری مورد نیاز است | تعداد لایه ها |
| پایین تر | بالاتر | نسبت ابعاد |
| سازگار | ممکن است سازگار نباشد | دستگاه های با تعداد پین بالا |
| سازگار | ممکن است سازگار نباشد | دستگاه های زمین کوچک |
مقایسه HDI و PCB های معمولی
اصطلاحات HDI
بردهای مدارچاپی HDI این توانایی را دارند تا قدرت الکترونیکی بیشتری را در فضای کمتری بسته بندی ( پکیج ) کنند ، البته با استفاده از تکنیک‌های اتصال جدید مانند micro via و via in pad.
در بردهای مدارچاپی (PCB) ، سوراخ هایی ایجاد میشوند که رسانا هستند و هدف از وجود آنها برقراری اتصال بین لایه های مختلف PCB است . با افزایش پیچیدگی الکترونیک ، در بردهای الکترونیکی ، لایه هایی را اضافه کردند تا راه حلی برای مشکل نحوه اتصال عناصر مختلف در یک مدار ، بدون تداخل با اتصال دیگر ارائه کنند . Via روشی بود که با استفاده از آن اجزای مدار می‌توانستند در این لایه‌های مختلف به هم متصل شوند . (نوعی اتصال عمودی در PCB است)
انواع مختلفی از via در تولید PCB استفاده می شود. این شامل:
- Through-hole via ( via های معمولی )
- Blind via ( via های کور )
- Buried via ( via های مدفون )
- Micro via (via های میکرو )
- Through-hole via : در این نوع via ، سوراخی که ایجاد میشود کل لایه های برد الکترونیکی را از بالا تا پایین به هم متصل میکند .
- Blind via : ویاهای کور آنهایی هستند که بین لایه بیرونی PCB به یک یا چند لایه داخلی ارتباط برقرار می کنند ، یعنی اینکه Blind via یا از Top layer(لایه بالا) و یا از Bottom layer (لایه پایین) شروع میشود و به لایه درونی ختم میشود . از آنجایی که via به برخی از لایه‌های داخلی ختم میشود ، اصطلاح blind via برای توصیف این واقعیت استفاده میشود زیرا ابتدای via مشخص است ولی انتهای آن دیده نمیشود .
- Buried via : این via ها لایه های درونی برد مدارچاپی را به هم متصل میکنند و هیچ ارتباطی با لایه های خارجی (Top و Bottom) ندارند ، به همین علت به آنها via های مدفون گفته میشود ، زیرا اصلاً قابل مشاهده نیستند .
- Micro via : via های میکرو به طور گسترده ای در PCBهای HDI استفاده میشوند و با استفاده از لیزر به جای مته های معمولی سوراخ کاری میشوند . این نوع via به طور معمول تا عمق دو لایه محدود می شوند ، برای مثال Via های micro از لایه ی top به لایه زیرین خود سوراخ کاری میشوند یا از لایه ی bottom به لایه ی بالای خود . via های میکرو ممکن است به صورت پشت سر هم یا با فاصله ای از یکدیگر در PCB قرار گیرند که این وابسته به جهت نسبی آنها در PCB است ،
- Skipped Micro Vias : Via های هستند که از یک لایه در PCB عبور می کنند و با آن لایه اتصال الکتریکی ایجاد نمی کنند.
- نوع دیگری از via in pad , micro via نام دارد. با طراحی های via in pad، via مستقیماً در داخل پد قرار می گیرد که به قطعه مدار متصل می شود. این نوع طراحی باعث کاهش طول مسیر سیگنال و در نتیجه حذف اثرات القایی و خازنی انگلی می شود.
- مزایای بردهای مدار چاپی HDI
- فناوری HDI چندین مزیت را برای طراحان و مهندسان فراهم می کند:
- بردهای HDI ظرفیت سیم کشی (ایجاد ترک) بالایی دارند و می توانند هم اندازه و هم تعداد لایه های مورد نیاز برای تولید یک طرح را در مقابل استفاده از PCB های معمولی کاهش دهند.
- استفاده از میکرو via و via in pad به شما امکان می دهد تا اجزاء در نزدیکی یکدیگر قرار گیرند و اجزای بیشتری در یک طرف برد نصب شوند، که در نتیجه انتقال سیگنال سریعتر و یکپارچگی سیگنال به دلیل مسیرهای سیگنال کوتاه تر بهبود می یابد.
- حفاری لیزری سوراخ های کوچکتری ایجاد می کند و مقاومت حرارتی تخته را بهبود می بخشد.
- توانایی کاهش تعداد لایه های مورد نیاز در طراحی PCB می تواند منجر به کاهش هزینه شود.
- دستگاه‌های با Pitch کم مانند BGAs که ممکن است حداکثر ۱ میلی‌متر باشد، قابل پشتیبانی هستند.
- نسبت ابعاد کمتر در Via های HDI باعث بهبود آبکاری via و قابلیت اطمینان کلی برد می شود.
پاسخ به دیدگاه