PCB de interconexión de alta densidad se están volviendo más críticos en los sectores de PCB y electrónica. Sin embargo, se requieren componentes electrónicos más pequeños y livianos para operar a un nivel cada vez mayor. Deberá agregar más funciones en un espacio más pequeño para manejar esto. Los tableros HDI lo ayudan a lograr este objetivo. Este artículo verá las características y beneficios de dichos paneles en detalle.

¿Qué son las placas de circuito impreso HDI?

En comparación con los PCB tradicionales, PCB HDI cuentan con una mayor densidad de circuitos por unidad. Dependiendo de la finalidad, se fabrican utilizando diversos materiales como FR4, metal, fibra de vidrio, etc. Además de las microvías, menores de 0.006'' de diámetro, emplean vías enterradas y ciegas. Todas las siguientes características están presentes en las placas de circuito de alta densidad:

• Uso de túneles y túneles subterráneos.
• De una superficie a la siguiente, se utilizan tubos pasantes.
• Debe haber un mínimo de dos capas que tengan vías pasantes.
• Estructura capa por capa sin núcleo central
• Estructuras eléctricamente inertes conocidas como sustratos pasivos.
• Estructuras de construcción sin núcleo alternativas usando pares de capas

Muchos de los dispositivos electrónicos modernos que usamos, particularmente aquellos que se han reducido significativamente en tamaño y peso en los últimos años, deben su existencia a la tecnología HDI en las placas de circuito impreso y en otros lugares. Es más probable que la tecnología HDI se utilice en dispositivos más pequeños.

PCB de interconexión de alta densidad tienen tolerancias muy estrictas, lo que requiere un proveedor experimentado. Incluso una falla menor o un error de diseño puede tener un impacto significativo. Millennium Circuits Limited, un proveedor líder de placas de circuito impreso HDI, puede proporcionar placas de alta calidad con densidades de circuitos mucho más grandes que su PCB estándar.

Ventajas de la tecnología HDI

La tecnología HDI tiene varios beneficios sobre las opciones de la competencia que pueden ayudar a que su proyecto alcance su máximo potencial. Las placas HDI pueden aumentar la calidad y el rendimiento general de su producto, así como su índice de satisfacción del cliente y su resultado final si utiliza el diseño correcto y la fuente adecuada.

• Mejor funcionalidad

Las placas HDI le permiten asegurar componentes adicionales en ambos lados de la PCB desnuda para exprimir más funcionalidad en un área más pequeña y aumentar las capacidades generales del equipo. La tecnología HDI le permite mejorar la funcionalidad de sus productos al tiempo que reduce su tamaño y peso.

• Bajo consumo de energía

Un aumento en el número de transistores combinado con una reducción en la distancia entre los componentes puede mejorar el rendimiento eléctrico. Estas características reducen el consumo de energía, lo que mejora la integridad de la señal. Transmisiones de señal más rápidas y menos pérdidas totales de señal y retrasos en el cruce están asociados con tamaños más pequeños.

• Económico

Los tableros HDI pueden ser más rentables que otras soluciones, ya que utilizan menos materias primas debido a su tamaño más pequeño y al bajo número de capas que requieren. Puede utilizar una sola placa HDI para un producto que anteriormente necesitaba numerosas PCB estándar. Se necesita una huella más pequeña y menos material para lograr la misma funcionalidad y valor.

• Múltiples frutos de tener un uso limitado del material

Puede tener muchos beneficios al usar menos material en su producto, incluido un tiempo de fabricación reducido y un tiempo de comercialización más rápido debido a la capacidad de la tecnología HDI para reducir la cantidad de componentes utilizados en su producto. Es fácil trabajar con PCB de interconexión de buena densidad (HDI) y su alto rendimiento eléctrico minimiza el tiempo de prueba y resolución de problemas.

Consideraciones de diseño conceptual de PCB HDI

No es raro que HDI PCB se produzca utilizando métodos distintos de los utilizados para otros tipos de PCB. Debe saber lo siguiente sobre la fabricación de placas HDI y las inquietudes específicas de diseño que debe tener en cuenta durante el proceso de producción:

• Laminación secuencial

El calor y la presión se utilizan para que las placas de circuito impreso multicapa se unan al núcleo de la placa de circuito impreso y a cualquier capa preimpregnada antes de agregar una capa de laminación secuencial. Tabla a tabla, la cantidad de calor y presión requerida varía considerablemente.

Proceso Via-in-Pad

Se perforan en la PCB cuando se completa la laminación. A diferencia de otros tipos de PCB, las placas HDI se someten a este procedimiento muchas veces. El taladrado puede ser más eficiente utilizando laminaciones consecutivas que eviten desplazamientos y roturas.

A través de tipos de relleno

Sus superficies planas de PCB pueden llenarse con uno de los muchos tipos de relleno, taparse y luego enchaparse utilizando un proceso de fabricación de vía en almohadilla que le permite instalar vías en la superficie de vía en almohadilla. Hay aproximadamente 10 a 12 pasos involucrados en un procedimiento de vía en almohadilla estándar, que requiere equipo especializado y especialistas altamente capacitados.

El tipo de relleno de vía que elija debe coincidir con las necesidades de su aplicación y PCB. El revestimiento electroquímico, el epoxi conductor con relleno de plata, el relleno de cobre y el epoxi no conductor son materiales de relleno básicos que los fabricantes de PCB utilizan a diario. El epoxi no conductor es el material de relleno más frecuente para las vías. Es fundamental elegir un nivel de llenado completo con la tierra y soldaduras por completo.

Los rellenos deben permitir el cegamiento, enterramiento o perforación de microvías y vías convencionales, que posteriormente pueden enchaparse para ocultarlas detrás de las superficies SMT. Para verificar que la operación de perforación se realiza correctamente cada vez, los fabricantes de PCB a menudo utilizan ciclos de perforación repetidos a profundidades reguladas con precisión. Se requiere equipo especializado y un tiempo de desarrollo más prolongado para lograr este grado de control.

Estructuras IDH

PCB de interconexión de alta densidad vienen en algunas variaciones de diseño distintas. Algunos de los más frecuentes son PCB 1-n-1 y PCB 2-n-2. Una PCB 1-n-1 consta de una sola construcción de capas interconectadas de alta densidad; por lo tanto, es la versión "más simple" de la placa de circuito impreso HDI.

necesita uno laminación consecutiva a cada lado del núcleo. El PCB 2-n-2 contiene dos capas HDI y permite que las microvías se escalonen o apilen en capas. Los diseños complejos utilizan con frecuencia estructuras de microvías apiladas rellenas de cobre. Las estructuras pueden ascender a niveles extremadamente altos de XnX; sin embargo, la complejidad y el costo a menudo restringen la construcción.

Otra opción destacada es el HDI de cualquier capa. Esto necesita una disposición de HDI excepcionalmente densa para que los conductores en cualquier capa dada de la PCB puedan interactuar libremente con las estructuras de microvía láser. Estas arquitecturas existen en los procesadores GPU y CPU de los teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles.

1. Tecnología de perforación láser: Los sistemas HDI de cualquier capa generalmente necesitan microvías láser generadas con taladros láser. Estos taladros crean un láser de hasta 20 micrones de diámetro, cortando metal y vidrio, haciendo agujeros pequeños pero limpios. Puede lograr orificios aún más pequeños empleando materiales como el vidrio uniforme, que tiene una constante dieléctrica baja.
2. LDI e imágenes de contacto:  No se puede reparar nada en este proceso, por lo que es fundamental para su correcto funcionamiento. LDI es ideal para líneas finas y espaciado diminuto. Esto permite continuar aumentando las capacidades al mismo tiempo que permite factores de forma más pequeños.

Aplicación de tableros HDI

En muchas de las tecnologías más sofisticadas de la actualidad, la tecnología HDI es un componente crucial. Los componentes electrónicos, especialmente las placas de circuito impreso (PCB), se han reducido en tamaño y costo debido a los avances en la miniaturización. HDI PCB se utiliza en una variedad de industrias, y aquí hay algunos ejemplos:

• Smartwatches

Los relojes inteligentes, que son esencialmente computadoras personales en miniatura, ahora son posibles gracias en parte a la tecnología HDI, que solía requerir habitaciones enteras para albergar computadoras personales. Las placas HDI están disponibles en una amplia gama de productos electrónicos de consumo, incluidas computadoras, teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos portátiles.

• Dispositivos de IoT

Las placas HDI son fundamentales para que estas tecnologías avanzadas estén disponibles para el público en general. Los dispositivos IoT para el hogar, como termostatos inteligentes y refrigeradores, también dependen de estos componentes para su funcionalidad. Hay más placas HDI a medida que los dispositivos inteligentes se vuelven más populares.

• Uso para comunicaciones electrónicas

Los PCB HDI también pueden estar presentes en enrutadores, conmutadores, módulos y semiconductores. Es probable que todas las comunicaciones electrónicas, los dispositivos informáticos y los dispositivos que emplean ondas de radio funcionen con una placa HDI en algún momento de su existencia. La tecnología HDI también está presente en dispositivos de audio y vídeo digital. Es común encontrar estas placas tanto en equipos personales como corporativos.

• Automoción y otros medios de transporte

Los fabricantes de automóviles y aeroespaciales pueden incorporar más capacidades en dispositivos más pequeños y livianos con PCB HDI. Es especialmente útil en los sectores aeroespacial y del automóvil, donde los componentes más ligeros pueden conducir a una mayor eficiencia operativa y ahorrar costes. PCB de automóviles son cada vez más electrónicos e interconectados, como prácticamente todo lo demás.

• Para la funcionalidad de varios dispositivos.

Alrededor de 50 microprocesadores ahora están presentes en los automóviles de hoy, todos los cuales contribuyen al buen funcionamiento, diagnóstico, seguridad y otras comodidades del motor. WiFi y GPS a bordo, cámaras retrovisoras y sensores de respaldo dependen de HDI PCB por su funcionalidad. se espera que PCB de interconexión de alta densidad desempeñará un papel cada vez más importante en la tecnología del automóvil a medida que se desarrolle más.

• Uso en dispositivos médicos

Los equipos para monitoreo, imágenes, cirugía y análisis de laboratorio pueden emplear placas HDI en dispositivos médicos electrónicos avanzados, como máquinas de resonancia magnética. Los dispositivos más pequeños y rentables que son posibles gracias a la tecnología de alta densidad pueden aumentar la precisión del control y las pruebas médicas.

Conclusión

Las placas HDI aumentan día a día, especialmente en dispositivos IoT, debido a la rentabilidad y otros beneficios adicionales. Los dispositivos IoT se vuelven cada vez más populares en la fabricación, el almacenamiento y diferentes entornos industriales a medida que los equipos industriales se vuelven más automatizados. La tecnología HDI está disponible en muchos de estos engranajes de alta tecnología.

El bajo consumo de material y la capacidad de brindar más funcionalidad hacen que las placas HDI sean una buena opción para utilizar múltiples dispositivos.