คำอธิบายโดยละเอียดของโครงสร้างการวางซ้อน PCB HDI ทั่วไป

โครงสร้างเลเยอร์ทั่วไปสำหรับบอร์ด PCB HDI

แผงวงจรพิมพ์ HDI (High-Density Interconnect) มีลักษณะเป็นไมโครเวีย ความกว้าง/ระยะห่างของรอยเส้นที่ละเอียด และชั้นที่ซ้อนกัน ช่วยให้เชื่อมต่อกันได้อย่างหนาแน่นและมีขนาดกะทัดรัด คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้แผงวงจรพิมพ์ HDI เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงแต่มีพื้นที่จำกัด

โครงสร้างการแบ่งชั้นทั่วไปสำหรับ HDI PCB:

1. โครงสร้าง 2+N+2:ชั้นภายใน 2 ชั้น ชั้นภายนอก N ชั้น (ใช้สำหรับบอร์ด 6 ชั้น)
2. โครงสร้าง 3+N+3:ชั้นภายใน 3 ชั้น ชั้นภายนอก N ชั้น (ใช้สำหรับบอร์ด 8 ชั้น)
3. โครงสร้าง 4+N+4:ชั้นภายใน 4 ชั้น, ชั้นภายนอก N ชั้น (ใช้สำหรับบอร์ด 10 ชั้นขึ้นไป)
4. โครงสร้าง 5+N+5:ชั้นภายใน 5 ชั้น, ชั้นภายนอก N ชั้น (ใช้สำหรับบอร์ด 12 ชั้นขึ้นไป)

รูเชื่อมต่อแบบปิด (Blind Vias):รูเชื่อมต่อแบบปิดใช้เชื่อมต่อชั้นภายในกับชั้นภายนอก ช่วยลดความหนาของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)

Via แบบฝัง: Via แบบฝังช่วยสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเลเยอร์ภายใน ทำให้ใช้พื้นที่เลเยอร์ได้อย่างเหมาะสมที่สุด

โดยทั่วไป รูทะลุแบบตาบอดและแบบฝังจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 0.075 ถึง 0.2 มม. และสร้างขึ้นโดยใช้กรรมวิธีต่างๆ เช่น การเจาะด้วยเลเซอร์ การกัดด้วยพลาสม่า และการกัดด้วยแสง โดยการเจาะด้วยเลเซอร์เป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุด

แผงวงจรพิมพ์ HDI ที่มีส่วนประกอบและการเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อน เช่น 5G, IoT และการใช้งานด้านยานยนต์ การออกแบบแบบสแต็กอัปของแผงวงจรพิมพ์นี้สามารถปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะของแต่ละโครงการได้

แผงวงจรพิมพ์เคลือบชั้นแรกแบบเรียบง่าย (แผงวงจรเคลือบชั้นแรก 6 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+4+1))

การเรียงซ้อน PCB HDI ประเภทนี้ โดยเฉพาะ PCB แบบเคลือบชั้นแรก เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด โดยแผ่น PCB หลายชั้นด้านในจะไม่มีรูฝัง และเสร็จสิ้นด้วยการกดเพียงครั้งเดียว แม้ว่าจะเป็นแผ่น PCB เคลือบชั้นแรก 6 ชั้น แต่กระบวนการผลิตก็คล้ายคลึงกับการออกแบบ PCB หลายชั้นทั่วไปที่เคลือบเพียงครั้งเดียว ความแตกต่างที่สำคัญคือต้องใช้การเจาะด้วยเลเซอร์บริเวณรูทะลุ (Blind Vias) และกระบวนการหลายขั้นตอน

เนื่องจากโครงสร้างซ้อนแผ่น PCB แบบ HDI นี้ไม่มีรูฝัง จึงสามารถนำชั้นที่ 2 และ 3 มาทำเป็นแผ่น PCB แกนหลักในการผลิตได้ ส่วนชั้นที่ 4 และ 5 ใช้เป็นแผ่น PCB แกนหลักอีกแผ่นหนึ่ง ชั้นนอกถูกเคลือบด้วยชั้นไดอิเล็กทริกและฟอยล์ทองแดง ส่วนชั้นกลางถูกเคลือบด้วยชั้นไดอิเล็กทริก แล้วกดทับเพียงครั้งเดียว ซึ่งทำได้ง่ายมากและมีต้นทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแผ่น PCB เคลือบแบบ First-order ทั่วไป

แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตอันดับหนึ่งแบบทั่วไป (แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตอันดับหนึ่ง 6 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+4+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้ คือ (1+N+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) โครงสร้างนี้เป็นการออกแบบหลักของแผงวงจรลามิเนตอันดับหนึ่งของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน แผงวงจรหลายชั้นด้านในมีรูฝังและต้องกดสองครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ นอกจากรูตันแล้ว แผงวงจรลามิเนตชั้นเดียวประเภทนี้ยังมีรูฝังอีกด้วย

หากนักออกแบบสามารถแปลงแผงวงจรพิมพ์ HDI ประเภทนี้ให้เป็นแผงวงจรพิมพ์ลามิเนตแบบ First-order ธรรมดาประเภทแรกตามที่กล่าวข้างต้นได้ ก็จะเกิดประโยชน์ต่อทั้งฝ่ายอุปทานและฝ่ายอุปสงค์ หลังจากที่เราได้เสนอแนะไป ลูกค้าหลายรายจึงเลือกที่จะเปลี่ยนโครงสร้างการเรียงซ้อนของแผงวงจร HDI แบบ First-order ธรรมดาให้เป็นแผงวงจรลามิเนตแบบ First-order ธรรมดาที่คล้ายกับแผงวงจรแบบ First-order

แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สองแบบทั่วไป (แผงวงจร HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สอง 8 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+1+4+1+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้ คือ (1+1+N+1+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) โครงสร้างนี้เป็นการออกแบบหลักของแผงวงจร HDI แบบลามิเนตอันดับสองของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน แผงวงจรหลายชั้นด้านในมีรูฝังอยู่และต้องกดสามครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ สาเหตุหลักคือการออกแบบรูซ้อนที่ขาดหายไป ทำให้ความยากในการผลิตอยู่ในระดับปานกลาง

อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้น หาก vias ที่ฝังอยู่ในชั้น (3-6) ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับ vias ที่ฝังอยู่ในชั้น (2-7) จะสามารถลดการกดทับลงได้หนึ่งครั้ง การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการนี้สามารถนำไปสู่การลดต้นทุนในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของ HDI PCB ไว้ได้ PCB ประเภทนี้มีลักษณะดังตัวอย่างด้านล่าง

แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สองแบบธรรมดาอีกชนิดหนึ่ง (แผงวงจร HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สอง 8 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+1+4+1+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้คือ (1+1+N+1+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) แม้ว่าจะเป็นโครงสร้าง HDI แบบลามิเนตลำดับที่สอง แต่เนื่องจากตำแหน่งของ vias ที่ฝังอยู่ไม่ได้อยู่ระหว่างชั้น (3-6) แต่อยู่ระหว่างชั้น (2-7) การออกแบบดังกล่าวจึงสามารถลดจำนวนการกดลงได้หนึ่ง ทำให้ HDI PCB แบบลามิเนตลำดับที่สอง ซึ่งโดยทั่วไปต้องใช้กระบวนการกด 3 ครั้ง ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการกด 2 ครั้ง

อย่างไรก็ตาม บอร์ดประเภทนี้มีความยากลำบากอีกประการหนึ่งในการผลิต HDI PCB เนื่องจากมี vias ตาบอดในชั้น (1-3) ซึ่งแบ่งออกเป็น vias ตาบอดชั้น (1-2) และ (2-3) สำหรับการผลิต จำเป็นต้องใช้ via fill เพื่อสร้าง vias ตาบอดด้านในของชั้น (2-3) กล่าวคือ vias ตาบอดด้านในของการเคลือบสองชั้นถูกสร้างขึ้นผ่าน via fill โดยทั่วไปแล้ว HDI PCB ที่มี via fill จะมีราคาสูงกว่าและความยากในการผลิตก็สูงกว่ามากเช่นกัน

ดังนั้น สำหรับแผงวงจร HDI แบบลามิเนตลำดับที่สองทั่วไป ขอแนะนำว่าควรหลีกเลี่ยงการใช้รูซ้อนกันในการออกแบบแบบซ้อน และพยายามเปลี่ยน vias แบบซ่อน (1-3) เป็น vias แบบซ้อน (1-2) และ vias แบบฝัง (2-3) นักออกแบบ PCB HDI ที่มีประสบการณ์สามารถนำการออกแบบหรือการปรับปรุงประสิทธิภาพแบบหลีกเลี่ยงและลดความซับซ้อนนี้มาปรับใช้เพื่อลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์ของตนได้

แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สองที่ไม่ธรรมดาอีกชนิดหนึ่ง (แผงวงจรพิมพ์ HDI เคลือบลามิเนตลำดับที่สอง 6 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+1+2+1+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้ คือ (1+1+N+1+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) แม้ว่าจะเป็นโครงสร้างแผ่นลามิเนตลำดับที่สอง แต่ก็มีรูทึบแบบไขว้ชั้น และความสามารถในการเจาะลึกของรูทึบก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ความลึกของรูทึบแบบ (1-3) ชั้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับรูทึบแบบ (1-2) ชั้นทั่วไป ลูกค้าที่ใช้การออกแบบนี้มีข้อกำหนดเฉพาะของตนเอง และไม่อนุญาตให้นำรูทึบแบบไขว้ชั้น (1-3) มาทำเป็นรูทึบแบบซ้อนกัน (1-2) (2-3)

นอกจากความยากของการเจาะด้วยเลเซอร์แล้ว การชุบทองแดง (PTH) และการชุบด้วยไฟฟ้าก็มีความยากเช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิต PCB ที่ไม่มีความรู้ทางเทคนิคในระดับหนึ่งจะพบว่าการผลิตแผงวงจรประเภทนี้เป็นเรื่องยาก ความยากในการผลิตสูงกว่าแผงวงจรลามิเนตแบบทั่วไปอย่างมาก การออกแบบนี้จึงไม่แนะนำให้ใช้ เว้นแต่จะมีข้อกำหนดพิเศษ

แผ่น HDI ลามิเนตลำดับที่สองพร้อมการออกแบบการซ้อนรูตาบอด รูฝัง (2-7) ชั้นเหนือรูตาบอดที่ซ้อน (แผ่น HDI ลามิเนตลำดับที่สอง 8 ชั้น โครงสร้างการซ้อนคือ (1+1+4+1+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้ คือ (1+1+N+1+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) ปัจจุบันโครงสร้างนี้ใช้ในแผงวงจรลามิเนตลำดับที่สองในอุตสาหกรรม แผงวงจรหลายชั้นด้านในมีรูฝังอยู่และต้องกดสองครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ เหตุผลหลักคือมีการออกแบบรูซ้อน ซึ่งแทนที่จุดที่ 5 ของการออกแบบรูบอดแบบไขว้ชั้นดังที่กล่าวถึงข้างต้น

คุณสมบัติหลักของการออกแบบนี้คือ รูตันต้องวางซ้อนกันเหนือรูฝัง (2-7) ซึ่งเพิ่มความยากลำบากในการผลิต การออกแบบรูฝังในชั้น (2-7) ช่วยลดการเคลือบผิวได้หนึ่งชั้น เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ และลดต้นทุน

HDI ลามิเนตลำดับที่สองพร้อมการออกแบบรูบอดแบบไขว้ชั้น (แผ่น HDI ลามิเนตลำดับที่สอง 8 ชั้น โครงสร้างแบบซ้อนคือ (1+1+4+1+1))

โครงสร้างของการเรียงซ้อนของ HDI PCB ประเภทนี้ คือ (1+1+N+1+1) (N≥2, N เป็นเลขคู่) ปัจจุบันโครงสร้างนี้เป็นแผ่นลามิเนตลำดับที่สอง ซึ่งมีความยากในการผลิตในระดับหนึ่งในอุตสาหกรรม ด้วยการออกแบบเช่นนี้ แผ่นหลายชั้นด้านในจะมีรูฝังอยู่ในชั้น (3-6) และต้องกดสามครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ เหตุผลหลักคือมีการออกแบบรูทึบแบบไขว้ชั้น ซึ่งมีความยากในการผลิตสูง

เป็นเรื่องยากสำหรับผู้ผลิต HDI PCB ที่ไม่มีความสามารถทางเทคนิคเฉพาะทางในการผลิตแผ่นลามิเนตลำดับที่สองเช่นนี้ หากชั้นรูตาบอดแบบไขว้ (1-3) นี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมและแบ่งออกเป็นรูตาบอด (1-2) และ (2-3) วิธีการแยกรูตาบอดนี้จะไม่ใช่วิธีการเรียงซ้อนตามที่กล่าวไว้ในข้อ 4 และ 6 ข้างต้น แต่เป็นวิธีการแยกรูตาบอดแบบสลับชั้น ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตได้อย่างมาก

การเพิ่มประสิทธิภาพของโครงสร้างการวางซ้อนอื่นๆ ของบอร์ด HDI

หลักการเพิ่มประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกันนี้สามารถนำไปใช้กับการเคลือบชั้นที่สามและโครงสร้างการวางซ้อน PCB แบบ HDI ที่สูงขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงวงจรการเคลือบที่ไม่จำเป็น การเปลี่ยน vias เพื่อกำจัด vias แบบซ้อนกันจะช่วยลดขั้นตอนการผลิตและเพิ่มผลผลิตในกระบวนการผลิต HDI PCB

สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ แม้ว่าการวางซ้อนแผงวงจรพิมพ์ HDI จะมีข้อดีมากมาย แต่ก็จำเป็นต้องมีแนวทางการออกแบบและความเชี่ยวชาญด้านการผลิตแผงวงจรพิมพ์ HDI เฉพาะทาง นักออกแบบต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างรอบคอบ เช่น ความสมบูรณ์ของสัญญาณ การจัดการความร้อน และความสามารถในการผลิต เพื่อให้ได้รับประโยชน์สูงสุดจากเทคโนโลยี HDI

นอกจากนี้ การทำงานร่วมกับผู้ผลิต PCB ที่มีประสบการณ์และ บริการ ผลิต PCB HDI ที่เชื่อถือได้ เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันความสำเร็จของการผลิต PCB HDI

ค่า HDI ทั่วไปมีดังนี้

การทำความเข้าใจโครงสร้างการวางซ้อน PCB แบบ HDI ที่แตกต่างกัน ช่วยให้นักออกแบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในด้านการจัดสรรเลเยอร์ ตัวเลือกการเดินสาย และการจัดวางส่วนประกอบ ซึ่งช่วยให้ใช้พื้นที่ว่างได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดวาง PCB

เหตุใดจึงควรเลือก Highleap Electronic สำหรับการผลิต HDI PCB

Highleap Electronic โดดเด่นในฐานะตัวเลือกชั้นนำสำหรับการผลิต HDI PCB ด้วยความสามารถในการผลิตขั้นสูงและความเชี่ยวชาญที่ครอบคลุมในเทคโนโลยีการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง โรงงานที่ทันสมัยของเรามีเครื่องจักรที่ทันสมัยที่สุดสำหรับการเจาะด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ การกัดด้วยพลาสมา และเทคนิคไวแสงขั้นสูง เพื่อให้แน่ใจว่า HDI PCB ทุกแผ่นตรงตามมาตรฐานคุณภาพและประสิทธิภาพสูงสุด

เรามีทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญที่มีทักษะสูง ซึ่งมีความเชี่ยวชาญในการปรับแต่งการออกแบบโครงสร้างเพื่อเพิ่มความสมบูรณ์ของสัญญาณ การจ่ายพลังงาน และการจัดการความร้อน เพื่อให้มั่นใจว่าแผงวงจรพิมพ์ HDI ของคุณ มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ Highleap Electronic ยังมุ่งมั่นที่จะมอบบริการและการสนับสนุนลูกค้าที่เป็นเลิศตลอดกระบวนการผลิต ตั้งแต่การให้คำปรึกษาด้านการออกแบบเบื้องต้นไปจนถึงการส่งมอบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เราทำงานอย่างใกล้ชิดกับลูกค้าเพื่อทำความเข้าใจความต้องการเฉพาะของลูกค้าและนำเสนอโซลูชันที่ปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะของลูกค้า

ความมุ่งมั่นของเราในการพัฒนาและสร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง ทำให้เราก้าวล้ำนำหน้าเทรนด์อุตสาหกรรมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอยู่เสมอ นำเสนอ โซลูชัน PCB HDIล้ำสมัยที่จะช่วยขับเคลื่อนโครงการของคุณให้ก้าวหน้าด้วยความมั่นใจและความสำเร็จ

คำถามที่พบบ่อยสำหรับ HDI PCB Stackup Professional

1. ข้อควรพิจารณาหลักในการเพิ่มประสิทธิภาพความสมบูรณ์ของสัญญาณในสแต็ก PCB HDI มีอะไรบ้าง

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความสมบูรณ์ของสัญญาณในสแต็กอัพ PCB แบบ HDI นักออกแบบต้องมุ่งเน้นไปที่การลดสัญญาณรบกวน (crosstalk) ให้เหลือน้อยที่สุด จัดการอิมพีแดนซ์ของวงจร (trace impedance) และดูแลให้มั่นใจว่ามีการจัดเส้นทางสัญญาณที่ถูกต้อง การใช้การจัดเส้นทางอิมพีแดนซ์แบบควบคุม การจัดเส้นทางคู่แบบดิฟเฟอเรนเชียล และการหลีกเลี่ยงการใช้ทรานซิชันผ่านสัญญาณที่ไม่จำเป็น สามารถปรับปรุงคุณภาพสัญญาณได้อย่างมาก

2. การเลือกใช้วัสดุมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ HDI PCB อย่างไร

การเลือกวัสดุสำหรับ PCB HDI ซึ่งรวมถึงประเภทของฉนวนไฟฟ้าและแผ่นทองแดง ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของบอร์ด การจัดการความร้อน และเสถียรภาพเชิงกล วัสดุฉนวนไฟฟ้าคุณภาพสูงที่มีการสูญเสียต่ำสามารถเพิ่มความเร็วสัญญาณและลดการสูญเสียพลังงาน ในขณะที่ทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงช่วยให้จ่ายพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ข้อดีของการใช้ไมโครเวียในการออกแบบ PCB HDI มีอะไรบ้าง

ไมโครเวียในการออกแบบ PCB แบบ HDI ช่วยให้ความหนาแน่นของส่วนประกอบสูงขึ้นและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าดีขึ้นโดยทำให้เส้นทางสัญญาณสั้นลงและลดความเหนี่ยวนำของปรสิต นอกจากนี้ยังช่วยให้เชื่อมต่อแบบหลายชั้นได้ ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวมและความสมบูรณ์ของสัญญาณของบอร์ด

4. นักออกแบบสามารถจัดการปัญหาด้านความร้อนใน HDI PCB ได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร

การจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพใน PCB แบบ HDI สามารถทำได้โดยใช้รูระบายความร้อน แผ่นระบายความร้อน และการออกแบบการวางซ้อนชั้นที่เหมาะสม การใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติในการนำความร้อนสูงและการทำให้แน่ใจว่ามีการไหลเวียนของอากาศที่เพียงพอในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายยังช่วยระบายความร้อนและรักษาอุณหภูมิการทำงานให้เหมาะสมได้อีกด้วย

5. ความท้าทายทั่วไปในการผลิต HDI PCB คืออะไร และจะแก้ไขได้อย่างไร

ความท้าทายทั่วไปในการผลิต PCB แบบ HDI ได้แก่ การเจาะไมโครเวียให้แม่นยำ การรักษาการจัดแนวชั้น และการบรรลุคุณภาพการเคลือบที่สม่ำเสมอ ความท้าทายเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้เทคนิคการเจาะด้วยเลเซอร์ขั้นสูง มาตรการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด และการทำงานร่วมกับผู้ผลิต PCB ที่มีประสบการณ์ซึ่งมีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านเทคโนโลยี HDI