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Circuito ad alto numero di strati (HLC PCB): Tutto quello che c'è da sapere

Indice dei contenuti

Le complesse configurazioni dei circuiti, la trasmissione di dati ad alta velocità e l'affidabilità del funzionamento sono rappresentate da circuiti stampati (PCB) ad alto numero di strati (HLC). A differenza della maggior parte degli standard di mercato 2-4 PCB a strati, il PCB HLC può avere 2-10 stratiche consente di realizzare progetti molto complessi e ad alta densità applicazioni, soprattutto in telecomunicazioni, aerospaziale, medicoe automotive applicazioni.
 
Le schede PCB HLC sono una base importante per le tecnologie emergenti. 5G, Internet delle cose (IoT), AIe automobili. Quindi, imparate a conoscere il suo design, materiale selezione, produzionee vantaggi in termini di prestazioni con ELEPCB!

Comprensione dei circuiti HLC

Circuito ad alto numero di stratiè definito dalle interconnessioni dei percorsi conduttivi all'interno della struttura ad alto livello del PCB. Queste vie creano percorsi elettrici che consentono l'interconnessione delle varie parti del circuito stampato. Questi rame I percorsi sono interconnessi attraverso piccoli fori placcati chiamati vias. I vias stabiliscono i percorsi elettrici tra i diversi strati del PCB, formando così trasmissione separata percorsi.
 
Il numero di strati in un PCB e la distribuzione delle tracce tra di essi definiscono la fattibilità di complesse routing per trasmissione del segnale e distribuzione dell'energia. Un circuito HLC è progettato in modo speciale con piani dedicati per l'instradamento del segnale, la distribuzione dell'alimentazione e la messa a terra che possono ridurre le interferenze del segnale e il rumore elettromagnetico e ottimizzare il flusso di corrente.

Confronto tra PCB multistrato, PCB HLC e PCB HDI

Lo sviluppo di PCB multistrato, PCB HLC e PCB HDI

Durante il primo periodo di sviluppo delle apparecchiature elettroniche, poiché le funzioni dei circuiti diventavano sempre più complicate, i prodotti elettronici come radio e televisione non potrebbero soddisfare l'esigenza se i circuiti interni fossero realizzati solo con singolo strato PCB. In questo modo, per soddisfare i requisiti più complessi, la PCB multistrato è nato, che consiste in tre o più strati di circuiti e isolamento impilati alternativamente. La complessità della connessione dei circuiti offre una premessa per la successiva affermazione della tecnologia dei PCB, favorendone lo sviluppo.
 
Poi, con l'avvento delle apparecchiature elettroniche per miniaturizzazione, sviluppo altamente integrato, telefoni intelligenti, piccole apparecchiature medicheeccetera, grandi quantità di componenti in un'area di scheda molto ridotta devono essere integrati, con connessioni circuitali ad alta densità. È in questo contesto che PCB HLC sono nate. Sono in grado di soddisfare le esigenze di connessione dei circuiti ad alta densità e di integrazione dei componenti. in aree limitate del consiglio di amministrazione. I requisiti di precisione del cablaggio e delle connessioni tra gli strati sono molto elevati. rigoroso.
 
Successivamente, con il funzione crescente di un dispositivo elettronico e ridurre le sue dimensioni, lo sviluppo di tablet e dispositivi indossabili ha promosso la ricerca di un'elevata densità di linee nei PCB HLC. Poiché la tecnologia tradizionale può non soddisfano più il requisito di un layout di linea più fine e di un'interconnessione a più alta densità, come le tecnologie di micro via buco e cieco sepolto via foro, un nuovo HDI PCB emerso. È con l'aiuto di queste tecnologie che si può ottenere una distribuzione ad alta densità della linea. interconnessione ad alta densità della tecnologia PCBche si chiama HDI PCB.
Tipo
StrutturaProduzione
PCB HLC

Strato di linea: Cablaggio molto fine con larghezza e spaziatura delle linee molto ridotte, ad es. fino a fino a 0,05 mm in alcune applicazioni di fascia alta.

Isolamento: Materiali isolanti ad alte prestazioni sono utilizzati per garantire l'isolamento elettrico ad alte densità di linee.

Foro passante: Ampio uso di microvasi, fori ciechi e fori interraticon piccoli diametri dei fori passanti, ad esempio i microvasi possono essere sotto 0,1 mm di diametro, per ottenere connessioni precise tra più strati.

1. La fotolitografia ad alta precisione viene utilizzata per incisione delle linee per garantire una larghezza e una spaziatura delle linee molto ridotta.

2. Processi di laminazione avanzati per assicurare l'integrità della struttura multistrato a alta densità di linee.

3. Processi di trattamento superficiale rigorosi, come nichelatura chimica e doraturasono necessari per soddisfare i requisiti di prestazione elettrica delle linee ad alta densità.

PCB HDI

Strato di linea: attraverso l'imaging diretto del laser e altre tecnologie avanzate per produrre linee sottili, la larghezza e la spaziatura della linea possono essere ottenute molto piccole, come parte della larghezza della linea del prodotto. fino a 0,075 mm.

Strato isolante: con materiali dielettrici interstrato speciali per adattarsi ai requisiti di elaborazione dei fori ciechi e di trasmissione del segnale.

Foro passante: Buchi ciechi e sepolti sono caratteristiche importanti della sua struttura, la profondità dei fori ciechi può essere controllata con precisione, ad esempio, in alcuni progetti la profondità dei fori ciechi può essere controllata tra 0,1 e 0,3 mm.

1. Foratura laser è la chiave per produrre fori ciechi e interrati con un'elevata precisione di foratura.

2. Materiale dello strato interno sottile e strato interno fine processo di produzione grafica.

3. Processo di placcatura speciale per garantire la buona conduttività dei fori ciechi e interrati.

PCB multistrato

Strato di linee: Il cablaggio è relativamente spesso e l'ampiezza della linea può essere circa 0,1 - 0,3 mm a seconda del progetto specifico.

Strato isolante: materiale isolante comune utilizzato per separare lo strato di linee.

Foro passante: Principalmente a foro passantediametro relativamente grande, di solito circa 0,3 - 0,6 mm.

1. Il processo di incisione tradizionale per la realizzazione di circuiti richiede una precisione relativamente bassa.

2. Processo di laminazione ordinario per premere più strati insieme.

3. Il processo di placcatura a foro passante è relativamente semplice.

AspettoPCB HLCPCB multistrato
Strato
Tipicamente 2-10 strati
Possibilmente più di 10 strati o anche di più
ApplicazioneMedicale, navale, aerospaziale, telecomunicazioni e automobilistico.
Ampiamente utilizzato in computer, comunicazione,
medico e militare campi
CostoPiù altoPiù basso
CARATTEREPCB HLCPCB HDI
Conteggio degli strati
Tipicamente 2-10 strati
Gli strati sono compresi tra 4-16
FocusSchede di alimentazione, PCB di schede madri e altri circuiti complessi.PCB di piccole dimensioni, con particolare attenzione ai vias.
ApplicazioniMedicale, navale, aerospaziale, telecomunicazioni e automobilistico.
Elettronica, smartphone, orologio digitale.
CostoPiù altoInferiore, ma superiore a quello dei PCB multistrato
Integrità del segnale
Buono Prestazioni
Eseguire bene, ma con funzione limitata

Materiali utilizzati nei PCB HLC

Di seguito è riportata una tabella generale che descrive i vantaggi dei diversi materiali per circuiti stampati e le rispettive aree di applicazione.
 
Se volete saperne di più sui materiali per PCB, per scegliere quello giusto per la produzione di PCB HLC, date un'occhiata a questo blog di ELEPCB!
Materiali e caratteristiche dei PCB
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MaterialeDescrizioneVantaggiApplicazioni
FR4Substrato comune in resina epossidica rinforzata con fibra di vetro.Economico, robusto, affidabile.PCB per uso generale
PoliammideSubstrato ad alte prestazioni e resistente al calore.Eccellente per impieghi ad alta temperatura.Dispositivi ad alta intensità di calore
CeramicaMateriale avanzato con proprietà termiche superiori.Elevata conduttività, affidabile in condizioni estreme.Aerospaziale, militare, automobilistico
Foglio di rameStrato conduttivo, lo spessore varia in base alle esigenze di potenza.Gestisce potenze elevate senza surriscaldarsi.Elettronica di potenza
PreimpregnatoFibra di vetro impregnata di resina per l'incollaggio degli strati.Integrità strutturale nei multistrati.PCB multistrato
Materiali di baseLaminato di fibra di vetro e rame che costituisce il corpo del PCB.Forte, buon isolamento.Tutti i tipi di PCB

Processi di produzione dei PCB HLC

Fase 1:
Design a scaglioni

Fase 2:
Laminazione

Fase 3:
Perforazione

Il passo inizia con un accatastamento progettazione, in cui gli ingegneri pianificano la posizione degli strati assicurando integrità del segnale, potenza distribuzione e gestione termica. 

Poi il laminazione segue questa fase di progettazione. In questa fase, gli strati impilati vengono fissati insieme utilizzando pressione e temperature elevate. 
Questa è la fase iniziale che causa problemi di funzionalità del PCB se compaiono allineamenti o difetti.
Successivamente alla laminazione, perforazione viene eseguita per creare dei vias, che vengono placcati per fornire connessioni elettriche tra gli strati. 

Passo 4:
Incisione

Passo 5:
Trattamento della superficie

Fase 6: posizionamento dei componenti, saldatura e collaudo

Il incisione Si verifica quindi un processo in cui tutto il rame in eccesso viene eliminato, lasciando dietro di sé solo le tracceche costituiranno i percorsi del circuito.

Prima posizionamento dei componenti e saldatura, trattamento della superficie viene applicato. Le opzioni comprendono il nichel elettrolitico/oro a immersione (ENIG), livellamento della saldatura ad aria calda (HASL), o conservante organico della saldabilità (OSP). 
Il posizionamento dei componenti e la saldatura sono seguiti da molteplici test, come ad esempio AOI, elettrico, Raggi X, Burn-in e ambientale, per garantire che i PCB qualità.

Applicazioni del PCB HLC

I circuiti stampati HLC sono utilizzati in diversi settori industriali con requisiti unici per le loro schede.
  • Nel campo della telecomunicazioni, i PCB HLC sono implementati nei sistemi di trasmissione dati, apparecchiature di rete, e Infrastruttura 5G.
  • Aerospaziale utilizza i PCB HLC per satelliti, avionica e altre tecnologie spaziali, che devono funzionare bene in condizioni estreme.
  • PCB HLC per dispositivi medici appaiono in apparecchiature che includono Macchine per la risonanza magnetica e pacemaker. Ciò è dovuto all'alta precisione e all'affidabilità della loro applicazione.
  • Per elettronica per autoveicoli, sono impiegati in sistemi avanzati di assistenza alla guida, sistemi di controllo per veicoli elettrici, ecc.

Caso di studio:
In che modo il PCB HLC partecipa alle schede madri degli smartphone?

Ad esempio, gli smartphone di fascia alta, come quelli della gamma La serie iPhone di Apple e la serie Galaxy di Samsung…

Applicazione del PCB HLC
in Telefoni intelligenti

La scheda madre del Apple iPhone 14 Pro usi HLC PCB tecnologiache è ad altissima densità di linee, con oltre 500 righe in ogni centimetro quadrato. L'integrazione di molti componenti ad alte prestazioni, come un processore A16, una memoria ad alta capacità, un modulo fotocamera ad alta risoluzione e un modulo di comunicazione 5G, è supportata da uno spazio molto ridotto della scheda madre, circa 80-100 millimetri quadrati. Per ottenere un'integrazione ad alta densità, è necessario applicare la larghezza di linea del PCB HLC a almeno un minimo di 0,03 mm, il diametro dell'apertura meno di 0,08 mm. Applica un'avanzata tecnologia di connessione inter-strato per garantire una trasmissione del segnale stabile e ad alta velocità.

Applicazione di
PCB HDI
in Telefoni intelligenti

Alcuni modelli di Serie Samsung Galaxy S23 utilizzo HDI PCB tecnologia per la scheda madre, la cui larghezza di linea può essere minima circa 0,05 mm per integrare un maggior numero di componenti in un'area della scheda madre di circa 90 millimetri quadrati. 

La tecnologia utilizza cieco e sepolto da buchi che consentono percorsi di trasmissione del segnale più brevi tra il processore e gli altri componenti principali. 

Ad esempio, riduce il ritardo di trasmissione del segnale dal processore a un modulo di memoria fino al 30 per cento rispetto ai PCB multistrato convenzionali, migliorando così le prestazioni complessive del telefono. 

Applicazione del PCB multistrato
in Telefoni intelligenti

PCB multistrato sono stati impiegati anche in una varietà di smartphone di classe media e bassa. Supponiamo che diverse voci che utilizzano schede madri multistrato progettate da Redmi abbiano aree della scheda madre di circa 120-150 millimetri quadrati. Ha una larghezza di linea di circa 0,15 mm con il diametro del fori a circa 0,4 millimetri. Con una densità di linee relativamente bassa, integra principalmente un processore di fascia bassa, una memoria di capacità ridotta e un modulo di comunicazione di base.ecc. che possono soddisfare i requisiti funzionali di base di un telefono cellulare entry-level ma ha una certa distanza nelle prestazioni e nell'integrazione funzionale con i telefoni cellulari di fascia alta che adottano PCB HLC o HDI.

Conclusione

Il PCB HLC è diventato parte integrante dell'elettronica moderna per progetti complessi e ad alte prestazioni. Sempre più spesso i circuiti stampati vengono spinti verso i dispositivi HLC, compatti ma potenti, che richiedono soluzioni di dimensioni ridotte, massime prestazioni e materiali convenienti.
Volete saperne di più sui PCB HLC? Contatto ELEPCBLasciate un commento qui sotto o semplicemente una citazione!
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Wenxiao He
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Informazioni su Benjamin

Benjamin è il direttore generale di ELE PCB, un'azienda leader nella progettazione e produzione di PCB con sede in Cina. Ha oltre 10 anni di esperienza nel settore dei PCB e ha partecipato a diversi progetti.

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