PCB HDI dan PCB biasa dibuat untuk kebutuhan yang berbeda. Papan HDI menggunakan garis-garis halus, bantalan kecil, dan vias canggih agar sesuai dengan sirkuit padat berkecepatan tinggi di ruang kecil. PCB biasa menggunakan jejak yang lebih lebar dan lubang tembus sederhana untuk biaya lebih rendah dan kecepatan sedang. Artikel ini memberikan informasi tentang perbedaan dan pilihan desain ini.
HDI PCB dan PCB Biasa Overview
PCB High-Density Interconnect (HDI) dirancang untuk mengemas lebih banyak koneksi ke dalam papan kompak menggunakan jejak halus, bantalan kecil, dan struktur via lanjutan. PCB biasa menggunakan jejak yang lebih lebar, bantalan yang lebih besar, dan metode pengeboran yang lebih sederhana yang sesuai dengan sirkuit dengan kepadatan rendah dan kecepatan lebih rendah.
Struktur Fisik dan Desain Interkoneksi
Stack-up dan Layer Build
Penumpukan PCB HDI
• Dibangun dengan lapisan dielektrik tipis yang ditambahkan secara bertahap pada satu atau kedua sisi inti.
• Menggunakan insulasi yang sangat tipis di antara lapisan tembaga untuk menjaga tumpukan tetap kompak.
• Menghubungkan hanya sepasang lapisan yang membutuhkannya melalui melalui melalui lubang buta dan terkubur, bukan lubang tembus dalam yang menjangkau ketebalan penuh.
Penumpukan PCB Biasa
• Terbuat dari satu atau lebih inti berlapis tembaga yang ditekan bersama dengan prepreg
• Sebagian besar sambungan lapisan menggunakan lubang tembus yang dibor dari atas ke bawah
• Menggunakan lebih sedikit langkah laminasi dan lapisan insulasi yang lebih tebal
Melalui Jenis dan Gaya Interkoneksi
PCB HDI melalui dan gaya interkoneksi
Dalam PCB HDI, mikrovia kecil, via buta, vias terkubur, dan struktur via-in-pad membantu menghubungkan lapisan dengan cara yang singkat dan langsung. Mikrovia menghubungkan lapisan terdekat, sedangkan via buta dan terkubur hanya menghubungkan lapisan yang mereka butuhkan. Via-in-pad menempatkan via tepat di dalam bantalan komponen setelah pengisian dan pelapisan, yang mendukung tata letak yang ketat dan kepadatan sirkuit yang lebih tinggi.
PCB biasa melalui gaya interkoneksi
Dalam PCB biasa, vias adalah lubang bor standar yang melewati dari lapisan atas ke lapisan bawah. Bahkan ketika sinyal hanya perlu menghubungkan beberapa lapisan dalam, lubang sering kali melewati ketebalan papan penuh. Ini membuat strukturnya lebih sederhana tetapi kurang fleksibel daripada opsi via yang ditemukan dalam desain PCB HDI.
Kepadatan Perutean dan Aturan Desain
Aturan perutean dan desain PCB HDI
Dalam PCB HDI, jejaknya lebih tipis dan lebih dekat, sehingga lebih banyak koneksi dapat muat di area kecil. Bantalan dan jarak bebas lebih kecil, yang membuka ruang tembaga ekstra untuk perutean antara pin yang ketat. Jalur fan-out pendek dari chip jumlah pin tinggi dimungkinkan oleh perutean melarikan diri via-in-pad dan microvia, sehingga sinyal dapat turun dengan cepat ke lapisan dalam. Karena kepadatan perutean yang lebih tinggi ini, beberapa papan HDI dapat mencapai fungsi yang sama dengan lapisan total yang lebih sedikit.
Aturan perutean dan desain PCB biasa
Dalam PCB biasa, jejak lebih lebar dan memiliki jarak yang lebih besar untuk mencocokkan batas pengeboran dan etsa standar. Bantalan, jarak bebas, dan bukaan tembaga lebih besar dan lebih mudah diproses, yang membuat struktur papan tetap sederhana. Jalur perutean direncanakan di sekitar vias melalui lubang dan jejak komponen yang lebih besar, sehingga lebih banyak ruang papan dan lebih banyak lapisan mungkin diperlukan untuk membawa semua sinyal melintasi PCB.
Integritas Sinyal dan Kinerja Kecepatan Tinggi
Pada kecepatan data tinggi, perilaku listrik menjadi sangat dipengaruhi oleh panjang interkoneksi, kontinuitas impedansi, dan konsistensi waktu. PCB HDI memengaruhi faktor-faktor ini melalui struktur fisiknya, yang mengarah pada keunggulan listrik yang terukur dalam desain berkecepatan tinggi.
Jalur interkoneksi yang lebih pendek mengurangi penundaan propagasi sinyal dan kemiringan waktu. Mikrovia dan interkoneksi kedalaman terbatas meminimalkan tidak digunakan melalui rintisan, yang menurunkan diskontinuitas impedansi yang dapat menyebabkan pantulan. Efek ini membantu mempertahankan bentuk tepi sinyal dan meningkatkan margin waktu pada kecepatan data gigabit.
Dalam PCB biasa, jejak yang lebih panjang dan vias lubang tembus kedalaman penuh memperkenalkan induktansi dan kapasitansi parasit tambahan. Saat kecepatan tepi meningkat, parasit ini dapat menurunkan bukaan mata, meningkatkan crosstalk, dan mengurangi margin kebisingan. Meskipun dapat diterima pada kecepatan rendah dan sedang, efek ini menjadi faktor pembatas dalam sistem digital berkecepatan tinggi.
Dari sudut pandang listrik, PCB HDI memberikan kontrol impedansi yang lebih dapat diprediksi, mengurangi distorsi sinyal, dan meningkatkan stabilitas waktu di sirkuit berkecepatan tinggi dan kepadatan tinggi.
Perilaku dan Keandalan Termal
Jalur termal dan keandalan PCB HDI
• PCB HDI dapat menyebarkan panas melalui vias yang diisi dan dilapisi dalam bantalan termal dan bidang tembaga yang ditempatkan dekat dengan bagian yang hangat.
• Jalur yang lebih pendek dari bagian panas ke lapisan tembaga bagian dalam membantu memindahkan panas lebih cepat.
• Untuk menjaga keandalan jangka panjang, proses pembuatan HDI membutuhkan pelapisan dan pengisian mikrovia yang stabil, laminasi yang merata antar lapisan, dan margin desain yang cukup untuk ekspansi dan kontraksi selama perubahan suhu.
Jalur termal PCB biasa dan keandalan
• PCB biasa memiliki langkah pembuatan yang lebih kompleks, tetapi lapisan isolasi yang lebih tebal dan lubang tembus penuh dapat membuat panas berkumpul di tempat-tempat tertentu.
• Pola pelepasan termal dan area tembaga ekstra sering ditambahkan untuk menarik panas dari daerah panas dan menurunkan tekanan pada papan dari waktu ke waktu.
Langkah-langkah Manufaktur di HDI PCB vs PCB Biasa
| Langkah | Manufaktur PCB HDI | Manufaktur PCB Biasa |
|---|---|---|
| Pembuatan lapisan | Inti dikombinasikan dengan beberapa lapisan tipis tembaga dan resin. | Satu atau lebih inti berlapis tembaga ditumpuk dengan prepreg di antara mereka. |
| Melalui formasi | Menggunakan mikrovia yang dibor dengan laser, bersama dengan vias buta dan terkubur di antara lapisan yang dipilih. | Menggunakan vias lubang tembus yang dibor secara mekanis yang melewati seluruh papan. |
| Melalui pengisian | Vias dapat diisi dengan tembaga atau resin dan kemudian dibuat datar untuk tata letak via-in-pad. | Vias dibiarkan tidak terisi dalam build standar. |
| Siklus laminasi | Membutuhkan beberapa siklus laminasi untuk mengikat setiap lapisan penumpukan. | Seringkali menggunakan satu siklus laminasi utama. |
| Persyaratan pendaftaran | Membutuhkan penyelarasan yang sangat ketat antara fitur halus dan vias kecil. | Menggunakan toleransi penyelarasan standar untuk jejak dan lubang. |
| Inspeksi dan pengujian | Lebih banyak pemeriksaan berfokus pada kualitas, pergeseran lapisan, dan langkah-langkah pembangunan. | Tes listrik standar dan pemeriksaan visual diterapkan. |
Perbandingan Aplikasi: PCB HDI vs PCB Biasa
Area aplikasi PCB HDI
• PCB HDI digunakan dalam perangkat digital ringkas seperti smartphone, tablet, dan perangkat yang dapat dikenakan.
• Mereka mendukung perangkat elektronik medis kecil di mana ruang di papan terbatas.
• Tata letak HDI umum dalam sistem bantuan pengemudi otomotif dan modul infotainment yang membawa banyak sinyal di area sempit.
• Peralatan jaringan dan telekomunikasi, bersama dengan modul komputasi berkinerja tinggi, sering menggunakan PCB HDI untuk menangani koneksi yang padat dan berkecepatan tinggi.
Area aplikasi PCB biasa
• PCB biasa umum dalam catu daya dan banyak jenis peralatan rumah tangga.
• Mereka digunakan dalam papan kontrol pencahayaan dan berbagai papan input dan output industri.
• Sirkuit penguat audio sering mengandalkan PCB biasa dengan tata letak sederhana.
• PCB biasa juga ditemukan dalam kit pendidikan dan produk hobi berbiaya rendah di mana fungsi dasar sudah cukup.
Pertukaran Biaya dan Volume
| Faktor | PCB HDI | PCB Biasa |
|---|---|---|
| Perkakas dan pengaturan | Lebih tinggi, karena prosesnya membutuhkan fitur yang lebih halus dan langkah-langkah lanjutan. | Lebih rendah, berdasarkan perlengkapan standar dan bahan umum. |
| Biaya fabrikasi per papan | Lebih tinggi, terutama pada volume produksi rendah dan menengah. | Lebih rendah di sebagian besar volume produksi. |
| Penghematan produk lengkap | Dapat mengurangi biaya di bagian lain dari produk dengan memungkinkan papan yang lebih kecil dan lebih terintegrasi. | Lebih sedikit penghematan di luar papan itu sendiri dari menyusutkan tata letak. |
| Sensitivitas volume | Menjadi lebih menarik pada volume tinggi untuk desain sirkuit kompak. | Tetap hemat biaya untuk papan sederhana di hampir semua volume. |
| Target harga yang paling cocok | Cocok untuk produk kelas menengah dan kelas atas yang dapat mendukung biaya papan yang lebih tinggi. | Cocok untuk produk entry-level dan sangat didorong oleh biaya. |
Memilih PCB HDI atau PCB Biasa
Pilih PCB HDI ketika:
• Luas atau ketebalan papan sangat terbatas
• Komponen menggunakan paket pitch halus atau jumlah pin tinggi
• Diperlukan perutean berkecepatan tinggi atau kepadatan tinggi
• Margin integritas sinyal sangat penting
Pilih PCB biasa ketika:
• Ruang papan tersedia
• Kecepatan sinyal rendah hingga sedang
• Pengendalian biaya adalah prioritas utama
• Kesederhanaan perakitan dan pengerjaan ulang penting
Kesimpulan
HDI dan PCB biasa berbeda dalam batas ukuran, struktur lapisan, vias, perutean, kualitas sinyal, penyebaran panas, dan harga. HDI mendukung tata letak yang ringkas, bagian dengan pitch halus, dan tautan cepat dengan pemrosesan yang lebih kompleks. PCB biasa cocok dengan tata letak yang lebih sederhana dan lebih besar dengan biaya lebih rendah. Daftar periksa desain menghubungkan ukuran papan, kebutuhan kecepatan, dan anggaran ke jenis PCB yang tepat.
Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]
Bahan apa yang digunakan PCB HDI vs PCB biasa?
PCB HDI menggunakan laminasi Tg tinggi atau kerugian rendah untuk kecepatan dan panas yang lebih tinggi. PCB biasa menggunakan FR-4 standar untuk menjaga biaya tetap rendah.
Bagaimana ketebalan tembaga berbeda pada HDI dan PCB biasa?
PCB HDI menggunakan tembaga yang lebih tipis pada lapisan perutean halus untuk jejak kecil. PCB biasa menggunakan tembaga yang lebih tebal, seperti 1 ons atau 2 oz, untuk arus dan kekuatan yang lebih tinggi.
Bagaimana perakitan berbeda pada PCB HDI?
PCB HDI membutuhkan kontrol ketat terhadap pasta solder dan reflow karena bagian pitch halus dan via-in-pad. PCB biasa lebih mudah dirakit dengan bantalan dan suku cadang yang lebih besar.
Apakah pengerjaan ulang lebih sulit pada PCB HDI?
Iya. Bantalan HDI, jejak, dan mikrovia berukuran kecil dan mudah rusak selama pengerjaan ulang. PCB biasa lebih mudah diperbaiki karena fitur-fiturnya lebih besar dan kuat.
Data apa yang diperlukan untuk memesan PCB HDI?
Data PCB HDI harus mencakup penumpukan terperinci, buta dan terkubur melalui pasangan lapisan, ukuran mikrovia, dan target impedansi. PCB biasa hanya membutuhkan tumpukan dasar dan file bor standar.
Bagaimana perbedaan tes keandalan untuk PCB HDI?
PCB HDI menambahkan tes untuk kekuatan mikrovia, seperti penampang dan siklus termal pada kupon. PCB biasa terutama menggunakan tes listrik standar dan beberapa penampang dasar.
