HDI PCB – Le guide ultime pour obtenir un HDI parfait

Lors de la conception de PCB, vous pourriez vous inquiéter des coûts supplémentaires et du nombre croissant de couches. Cependant, avec la technologie PCB HDI, les fabricants peuvent rapidement réduire les coûts sans rogner sur la qualité du produit. La technologie vous aide non seulement à créer de nouveaux produits, mais elle vous permet également de développer des produits évolutifs.

Alors, qu'est-ce qu'un circuit imprimé HDI et pourquoi devez-vous envisager d'en concevoir un ? Lisez à l'avance et découvrez !

1、Qu'est-ce que le PCB HDI ?

Dans l'industrie au rythme effréné d'aujourd'hui, la fabrication de circuits imprimés. Les méthodes de routage PCB conventionnelles ne peuvent pas atteindre cet objectif. Avec les circuits imprimés HDI, les entreprises et les concepteurs ont la possibilité de doubler le circuit tout en réduisant la surface. L'acronyme "fabrication de PCB rigides". Ici, les conditions s'appliquent aux multicouches, unilatérales, à noyau métallique, HDI' signifie High-Density Interconnector. Ces cartes de circuits imprimés HDI ou PCB HDI sont des cartes de circuits imprimés ordinaires qui présentent une densité de fils plus élevée sur toute la surface.

Il en résulte une réduction drastique de la taille et du poids de l'équipement. Non seulement cela, mais cela améliore les performances électriques de l'équipement. De plus, il permet une transmission plus rapide et plus efficace des données grâce au raccourcissement des chemins.

Image 1 :Circuit imprimé HDI

Vous pouvez facilement les distinguer grâce aux micro-vias, aux lignes plus délicates, aux matériaux fins ainsi qu'à une densité de pastilles plus élevée. Ces micro-vias peuvent être borgnes ou enterrés et avoir jusqu'à environ 0,006 de diamètre. Ainsi, on peut dire que le PCB HDI a donné naissance à la miniaturisation des produits.

Les micro vias jouent un rôle essentiel dans la conception de ces composants. Découvrez ensuite leur importance.

2、Microvias et PCB HDI

Avant de passer à la conception de PCB HDI, vous devez apprendre le rôle des micro vias dans les PCB HDI. Les micro-vias sont de fins trous percés par un laser qui relie électriquement deux couches différentes dans une carte de circuit imprimé multicouche.

Contrairement aux vias, ils sont beaucoup plus petits et sont donc directement liés aux qualités de miniaturisation et d'encombrement des PCB HDI.

Les conceptions HDI incluent de nombreuses structures différentes que nous aborderons dans notre prochain chapitre.

Image 2 :Circuit imprimé HDI

3、Structures IDH

Habituellement, les PCB HDI peuvent être conçus de plusieurs façons. Ce sont :

♦ Rouge :
La couleur du masque de soudure rouge a tendance à être audacieuse et professionnelle. Le contraste présent entre les plans, les espaces et les traces est assez bon.

Contrairement au circuit imprimé vert, le contraste est plus faible. N'importe quel grossissement est utilisé pour inspecter les traces de la carte en cas de défauts. Il est à noter que la sérigraphie est connue pour bien se détacher du fond rouge car elle nettoie les résidus de flux. Bien que le rouge soit attrayant, accrocheur et audacieux, le vert est toujours considéré comme le meilleur.

Image 3 :Circuit imprimé HDI

1+N+1 :

Cela indique qu'il n'y a qu'une seule couche d'interconnexion haute densité dans les PCB.

i+N+i :

Cela indique qu'il y a deux ou plus de 2 couches HDI dans les PCB. De plus, les micro-vias sont soit empilés, soit décalés sur les différentes couches.

N'importe quel calque :

Dans cette structure, toutes les couches sont des couches HDI, qui permettent l'interconnectivité de toutes les couches. Cela s'avère bénéfique pour les appareils complexes tels que les puces GPU sur les smartphones ou les puces CPU sur l'ordinateur.

Maintenant que vous connaissez les bases, vous êtes prêt à vous familiariser avec les PCB HDI. Découvrez nos meilleurs conseils pour concevoir des PCB HDI dans notre prochain chapitre.

4、Règles et astuces de conception HDI

Généralement, la conception de PCB est une tâche complexe. Ajoutez à cela des micro vias et des circuits HDI, et vous vous retrouvez dans un gâchis compliqué. Les complications sont encore intensifiées lorsque des systèmes aérospatiaux et des dispositifs médicaux sont impliqués.

En tant qu'ingénieur, vous êtes peut-être prêt à relever le défi, mais qui a dit que vous deviez le faire sans aucune aide ? Voici les meilleurs conseils pour les designers et les entreprises :

Image 4 :Circuit imprimé HDI

Astuce n° 1 :Adoptez une stratégie DFM

Notre premier conseil est assez simple et général. Il est essentiel d'intégrer une stratégie de fabrication DFM ou Design avec des PCB HDI. Si vous finissez par concevoir quelque chose qui dépasse de loin les capacités de votre fabricant sous contrat (CM), la conception peut être inutile.

Vous devez concevoir la carte pour fournir tous les avantages du PCB HDI et être facilement fabriquée en même temps.

Astuce n° 2 – Choisissez le type de via

Le choix du type est une décision cruciale qui détermine la machine et l'équipement dont vous pourriez avoir besoin dans le processus de fabrication. Cela peut fortement influencer les coûts impliqués dans le processus ainsi que le temps.

Les micro vias, en eux-mêmes, réduisent le temps et les coûts de fabrication en réduisant le nombre de couches et de matériaux. Cependant, vous devez choisir entre les différents types. Ceux-ci incluent le pad proche ou le via dans les versions pad.

Ainsi, vous devez choisir celui qui vous coûte le moins cher à fabriquer, à vous ou à votre CM, sans compromettre les performances électriques du PCB HDI.

Astuce n° 3 – Vérifier la disponibilité et la taille des composants

Un autre point à considérer est le nombre de composants que vous espérez utiliser pour le PCB HDI. Rappelons que l'objectif numéro un du PCB HDI est de réduire les coûts et la surface. Vous devez vous assurer qu'ils sont petits, peu coûteux et aussi peu nombreux que possible.

De plus, la façon dont vous placez vos composants peut déterminer la taille des trous, les largeurs de trace et les sauvegardes. Cependant, nous devons tenir compte de la disponibilité et de la fonctionnalité de ces composants. Sinon, vous pourriez finir par reconcevoir l'ensemble du tableau.

Conseil n° 4 – Ne surchargez pas les composants

Bien que la conception compacte puisse vous obliger à placer des composants rapprochés, vous devriez probablement l'éviter. Les composants à haute puissance, en particulier, peuvent donner lieu à des interférences électromagnétiques (EMI), qui peuvent affecter la qualité du signal.

De plus, les capacités et les inductances des plots à proximité peuvent affecter la qualité du signal et retarder la transmission. Nous vous recommandons donc de prévoir un espace suffisant entre les composants.

Assurez-vous également que tous les composants sont placés de manière à répartir les vias de manière symétrique sur la surface. Il réduit le stress, ce qui empêche tout gauchissement.

Généralement, l'espacement entre les composants doit être :

Image 5 :Circuit imprimé HDI

Tenez également compte de l'installation et de la maintenance, afin que les composants soient faciles à souder et à retravailler ultérieurement. S'ils sont trop proches les uns des autres, les machines pourraient avoir du mal à les assembler.

Astuce n° 5 – Choisissez un modèle d'empilement

Le type d'empilement de PCB peut également déterminer toute complication dans le processus de fabrication. Le nombre de stratifiés et les cycles de perçage sont fortement influencés par le type de matériaux et le nombre de couches dans la conception de la pile. Assurez-vous que tout ce que vous choisissez est efficace et économique.

La meilleure façon de déterminer la conception la plus efficace est de créer un prototype de PCB HDI. Découvrez comment ils peuvent vous aider dans le chapitre suivant.

5、Prototype de circuit imprimé HDI

Un prototype HDI est une version de base d'un circuit imprimé HDI que vous pouvez utiliser pour tester différentes conceptions. Vous pouvez soit demander à votre CM de fabriquer ces prototypes pour vous. Ces prototypes sont constitués d'un câblage haute densité qui permet de réduire la taille ainsi que le nombre de couches.

Ces prototypes doivent utiliser des vias décalés, empilés, enterrés et aveugles afin que vous puissiez déterminer quelle combinaison fonctionne le mieux. De plus, le prototype peut vous aider à choisir la taille des vias et le format d'image le plus efficace.

Mais pourquoi devriez-vous utiliser des PCB HDI ? Passez au chapitre suivant pour découvrir les principaux avantages offerts par les PCB HDI.

Image 6 :Circuit imprimé HDI

6、Avantages du circuit imprimé HDI

Un PCB HDI offre de nombreux avantages. Ceux-ci incluent une surface plus petite, une vitesse de transmission plus élevée ainsi qu'une fréquence élevée. Leur petite taille leur permet d'être utilisés dans des appareils de haute technologie tels que des ordinateurs, des téléphones et des consoles, etc.

Ils permettent l'innovation et la miniaturisation des produits. Dans l'ensemble, ils présentent les avantages suivants :

Moins de stress thermique
Parce que les composants sont plus proches les uns des autres dans un PCB HDI, la chaleur ne voyage pas beaucoup. Les distances plus courtes entre les éléments garantissent que la chaleur est rapidement expulsée avant d'être transférée aux autres composants.

Il assure une moindre contrainte thermique et ajoute à la durabilité du PCB.

Meilleure conductivité

Le PCB HDI aide à assurer une meilleure conductivité grâce à un grand nombre de micro vias. Ceux-ci sont remplis de matériaux conducteurs qui permettent une transmission plus facile. De plus, ces vias, qu'ils soient borgnes ou via-in-pad, permettent de placer des composants très proches les uns des autres.

Cela, à son tour, réduit la portée de transmission entre les deux composants et, par conséquent, augmente considérablement le signal.

Permet la miniaturisation

Comme les PCB HDI aident à réduire considérablement l'espace sur la carte, ils peuvent vous aider à concevoir des cartes de circuits imprimés plus petites. Non seulement cela, mais cela vous permet de réduire le nombre de couches car vous pouvez créer des circuits des deux côtés de la carte. Ainsi, il est facile de remplacer le PCB à quatre couches par un PCB à deux couches.

De plus, les vias sont si délicats et minutieux. Ils sont à peine visibles. Cela aide à économiser une tonne d'espace. Ainsi, cela garantit que vous pouvez créer des circuits imprimés plus petits pouvant tenir dans un appareil plus petit.

Image 7 :Circuit imprimé HDI

La diminution de la consommation d'énergie

La transmission d'un composant à l'autre peut entraîner une perte d'énergie importante. Heureusement, les PCB HDI vous permettent d'incorporer plus d'éléments avec des distances moindres. Cela réduit les pertes d'énergie et utilise plus d'énergie en fonctionnement réel.

De plus, cela prolonge la durée de vie de la batterie, ce qui est tout à fait souhaitable dans les appareils portables et autres appareils plus petits.

Rentable

Un avantage significatif de la technologie PCB HDI est que ces circuits sont relativement rentables s'ils sont conçus de manière appropriée. Cela est dû au moins de couches et aux tailles plus petites.

Rendement plus rapide

Étant donné que l'accent est mis sur l'optimisation de la conception pour réduire les coûts et assurer un débit plus élevé, le produit est plus confortable pour placer tous les composants, garantissant que le processus prend moins de temps et entre sur le marché beaucoup plus rapidement. Nous vous assurons que cela suffit pour découvrir les avantages du PCB HDI.

La plupart du temps, vous constaterez que les PCB HDI sont utilisés dans plusieurs couches appelées stack-ups. Notre prochain chapitre détaille ces conceptions empilées.

7、Empilage PCB HDI

Comme nous l'avons déjà mentionné, les HDI sont constitués de plusieurs couches interconnectées par des micro vias. Ils travaillent ensemble pour former des connexions et amplifier le signal. La façon dont vous organisez ces couches HDI dans un PCB définit le type d'empilement de PCB HDI. Vous pouvez avoir un aperçu des types plus spécifiques ci-dessus dans notre section de conception de PCB HDI.

Image 8 :Circuit imprimé HDI

Généralement, il existe différents types d'empilements de PCB HDI, dont certains sont :

0-N-0 – Microvia laser

Dans ce cas, le fabricant lamine d'abord le noyau, puis le perce mécaniquement. Ensuite, la perceuse mécanique est plaquée et frappée avec un laser pour former des vias. Enfin, ils incluent la finale par le trou.

1-N-1 – Microvia laser et via enterré

Le « 1 » représente la stratification séquentielle qui se produit des deux côtés du noyau. Cela signifie qu'il y a deux couches HDI de chaque côté du corps. Le processus est similaire à celui ci-dessus, sauf qu'après le placage de la perceuse mécanique, une couche interne se forme.

Cette couche centrale est ensuite laminée par deux couches supplémentaires de manière à ce que le foret mécanique agisse comme un via enterré. Ensuite, une perceuse laser forme plus de vias.

2-N-2 avec Microvia

Le « 2 » représente ici deux couches de laminage de chaque côté du noyau. Ainsi, vous pouvez dire qu'il y a quatre couches de cuivre, il y a donc un total de 6 couches dans ce type.

Ces différents empilements offrent différents avantages dans différentes industries. Découvrez ce dont les circuits imprimés HDI sont capables dans notre prochain chapitre.

8、Capacité PCB HDI

Le PCB HDI est capable de supporter l'innovation et les petits produits. C'est parce qu'il peut facilement intégrer plus de technologie dans moins de couches. Les mobiles et les smartphones ont lancé une tendance vers des produits plus fins et plus légers, ce qui n'est possible que grâce à cette technologie PCB révolutionnaire.

Ainsi, vous obtenez des produits qui pèsent moins, remplissent plus de fonctions tout en étant extrêmement petits. Cela rend non seulement les produits plus confortables à utiliser, mais aussi plus faciles à fabriquer. Ils utilisent des matériaux plus fins et plus légers qui sont plus faciles à fabriquer.

Dans l'ensemble, vous obtenez un PCB HDI à quatre couches, qui a le même masque de soudure de câblage pour éviter les fuites de composants électriques et thermiques. Assurez-vous de discuter avec votre fournisseur de PCB des capacités d'un PCB standard à huit couches. Il pourrait même remplir plus de fonctions grâce à des composants plus proches, ce qui laisse plus d'espace pour les ajouts.

Vous vous demandez peut-être s'il est plus coûteux de fabriquer via micro ou HDI. Eh bien, oui, cela nécessite une conception complexe ainsi que des perceuses laser, une imagerie laser, un branchement, etc. pour fabriquer un PCB HDI approprié. Cependant, les composants mineurs, les matériaux moins chers et les processus réduisent efficacement les prix de ces produits. Ainsi, vous obtenez un produit incroyablement innovant à un prix moindre.

Avec la découverte de meilleures technologies chaque jour, les PCB HDI sont utilisés de nombreuses façons. Ce sont :

Image 9 :Circuit imprimé HDI

Équipement médical

Les caractéristiques techniques et les fonctionnalités des équipements de diagnostic et de surveillance ont connu une hausse avec les PCB HDI. Il assure une meilleure fiabilité, ce qui est crucial dans le domaine de la médecine.

Militaire

Les PCB HDI trouvent leur utilisation dans les appareils de communication militaires ainsi que dans d'autres équipements.

Ordinateurs et Smartphones

Les puces GPU et CPU utilisent des PCB HDI pour améliorer leurs performances et assurer une taille plus petite et un poids plus léger.

Industrie aérospatiale

L'industrie aérospatiale bénéficie grandement de ces puces plus petites et plus légères.

Les PCB HDI offrent une excellente chance aux fabricants de maximiser leurs profits. Cependant, vous devez tenir compte de divers facteurs concernant les assemblages de circuits imprimés HDI, dont nous parlerons dans notre prochain chapitre.

9、Assemblages PCB HDI - L'émergence des PCB bon marché

L'assemblage des PCB HDI implique une variété de processus uniques qui utilisent un équipement spécial. Ceux-ci peuvent inclure des cycles de laminage séquentiels ainsi que des perceuses laser à haute puissance. Ainsi, si votre entreprise de fabrication ou CM n'a pas ces équipements inclus, cela pourrait augmenter un investissement supplémentaire.

Le coût total du PCB HDI changera à mesure que la hauteur d'empilement changera. De plus, les concepteurs doivent tenir compte de la valeur des matériaux des composants, y compris le remplissage à l'intérieur des vias.

Le matériau de chaque couche centrale et le nombre de couches affectent également le coût. Parmi celles-ci, la fibre de verre est la plus fonctionnelle et la moins chère. Ces couches peuvent déterminer le nombre de couches de laminage de cuivre que la carte aura. Plus il y a de couches, plus le coût sera élevé.

Un autre facteur dont vous devez tenir compte lors de l'assemblage du produit est un espace de trace minimum. Le principal point à retenir est que même si la fabrication et la fabrication de PCB HDI peuvent être coûteuses, les coûts peuvent être minimisés dans le processus de conception.

Ainsi, les concepteurs et les ingénieurs en électronique doivent s'assurer que leur conception correspond aux capacités du CM. Le PCB HDI peut être finalement moins cher que les PCB standard, selon la conception et les matériaux utilisés.

Image 10 :Circuit imprimé HDI

10、Conclusion

Dans l'ensemble, les PCB HDI donnent de meilleurs rendements et garantissent des performances idéales. Cependant, trouver un fabricant qui peut vous fournir des services fiables peut être difficile. C'est là que nous, chez WellPCB, intervenons. Nos capacités de fabrication sont complètes et nous pouvons donc facilement fabriquer des prototypes selon vos conceptions.

Nos tests de fiabilité déterminent la qualité de tous les produits pour assurer un service satisfaisant. Alors, rendez-vous sur notre site Web et obtenez votre devis maintenant !