PCB ultra HDI: avantages, caractéristiques de performance et principaux avantages pour l'électronique de nouvelle génération

Les PCB à interconnexion ultra haute densité (Ultra HDI) représentent le sommet de la miniaturisation et des performances des PCB, permettant le compact,les appareils à grande vitesse qui définissent la technologie moderne, des smartphones 5G aux implants médicauxContrairement aux PCB HDI standard, qui prennent en charge les microvias de 100 μm et l'espacement des traces de 50/50 μm, Ultra HDI repousse les limites avec les microvias de 45 μm, les traces de 25/25 μm et les technologies d'empilement avancées.

Ce guide explore comment les PCB Ultra HDI surpassent les conceptions traditionnelles, leurs caractéristiques critiques, leurs applications réelles et pourquoi ils sont essentiels pour l'électronique de nouvelle génération.Que vous conceviez un prototype 6G ou un moniteur de santé portable, comprendre les avantages d'Ultra HDI vous aidera à débloquer de nouveaux niveaux de performance et de miniaturisation.

Les principaux enseignements
1.Les PCB ultra HDI prennent en charge les microvias de 45 μm, l'espacement des traces de 25/25 μm et les BGA à hauteur de 0,3 mm, ce qui permet une densité de composants 2 fois plus élevée que l'HDI standard.
2La fabrication avancée (perçage au laser, stratification séquentielle) assure un alignement de couche de ±3 μm, essentiel pour l'intégrité du signal à grande vitesse (28 GHz+).
3Ils réduisent la taille des PCB de 30 à 50% tout en améliorant la gestion thermique et la résistance à l'EMI, ce qui les rend idéaux pour la 5G, l'IA et les dispositifs médicaux.
4Comparé à l'HDI standard, Ultra HDI réduit la perte de signal de 40% à 28 GHz et augmente la fiabilité de 50% dans les tests de cycle thermique.
5Les applications clés comprennent les modules 5G mmWave, les capteurs portables et les ADAS automobiles où la taille, la vitesse et la durabilité ne sont pas négociables.

Qu'est-ce qu'un PCB ultra-HDI?
Les circuits imprimés ultra HDI sont des circuits imprimés avancés conçus pour maximiser la densité des composants et les performances du signal grâce à:

a. Microvia: vias aveugles/enterrés (de diamètre 45 ¢ 75 μm) perforés au laser qui relient des couches sans voies perforées, ce qui permet d'économiser de l'espace.
b. Traces de ligne fine: largeur et espacement de trace de 25 μm (contre 50 μm dans l'IDH standard), permettant d'adapter 4 fois plus de routage dans la même zone.
c. Lamination séquentielle: planches de construction en sous-piles de 2 à 4 couches, permettant des conceptions de 8 à 16 couches avec un alignement serré (± 3 μm).

Cette combinaison permet à l'Ultra HDI de prendre en charge plus de 1 800 composants par pouce carré, soit le double de la densité de l'HDI standard et 4 fois celle des PCB traditionnels.

Comment l'IHD ultra diffère de l'IHD standard

Principaux avantages des PCB ultra HDI
Les innovations en matière de conception et de fabrication d'Ultra HDI® offrent des avantages auxquels les PCB standard et même HDI standard ne peuvent pas égaler:
1Une miniaturisation inégalée.
Les caractéristiques ultra HDI permettent une réduction spectaculaire de la taille:

a.Une empreinte plus faible: un module 5G utilisant Ultra HDI s'adapte à 30 mm×30 mm, soit la moitié de la taille d'une conception HDI standard avec la même fonctionnalité.
b. Profiles plus fins: les cartes Ultra HDI à 8 couches ont une épaisseur de 1,2 mm (contre 1,6 mm pour l'HDI standard), ce qui est essentiel pour les appareils portables et les appareils minces.
Intégration c.3D: les matrices empilées et les chiplets (IC plus petits) connectés via des microvias Ultra HDI réduisent la taille du système de 50% par rapport aux emballages traditionnels.

Exemple: Un moniteur de glycémie portable utilisant Ultra HDI insère un capteur, une puce Bluetooth et un système de gestion de la batterie dans un patch de 25 mm × 25 mm suffisamment petit pour adhérer confortablement à la peau.

2Intégrité supérieure du signal (SI)
Les signaux à grande vitesse (28 GHz+) exigent un contrôle précis pour éviter les pertes et les interférences.

a.Impédance contrôlée: traces de 50Ω (à une extrémité) et 100Ω (différentielle) avec une tolérance de ± 5%, minimisant les réflexions.
b.Réduction de l'écoute transversale: 25 μm d'espacement entre les traces + planes au sol solides réduisent l'écoute transversale de 60% par rapport à l'IHD standard, ce qui est essentiel pour les antennes 5G MIMO.
c. Faible perte de signal: les microvias perforées au laser (sans boutons) et les substrats à faible teneur en Dk (Rogers RO4350) réduisent la perte à < 0,8 dB/pouce à 28 GHz à la moitié de la perte de l'IDH standard.

Données d'essai: les PCB Ultra HDI ont maintenu l'intégrité du signal à 95% à 60 GHz, tandis que l'HDI standard est tombé à 70% en raison de via stubs et de traces plus larges.

3. Gestion thermique améliorée
Malgré leur petite taille, les PCB Ultra HDI dissipent la chaleur plus efficacement:

a.Couches de cuivre épaisses: les plans de puissance de 2 oz (70 μm) répandent la chaleur 2 fois plus rapidement que les couches de 1 oz dans l'IDH standard.
b.Via thermiques: les vias remplis de cuivre de 45 μm sous des composants chauds (par exemple, 5G PAs) transfèrent la chaleur vers les plans internes du sol, ce qui réduit la température des composants de 20 °C.
c. Choix des matériaux: les substrats remplis de céramique (conductivité thermique 1,0 W/m·K) dépassent le FR4 standard (0,3 W/m·K) dans les conceptions à haute puissance.

4. Une meilleure fiabilité
La construction robuste d'Ultra HDI résiste aux conditions les plus difficiles:

a.Circulation thermique: survit à 2 000 cycles (-40°C à 125°C) avec un taux de défaillance de < 1% – deux fois la durée de vie de l'IDH standard.
b. Résistance aux vibrations: les traces fines et les microvias résistent à la fissuration dans les environnements automobiles et aérospatiaux (testés selon MIL-STD-883H).
c. Résistance à l'humidité: la stratification séquentielle avec prépréparation à faible vide réduit l'absorption de l'eau à < 0,1%, empêchant ainsi la corrosion dans des conditions humides.

Principales caractéristiques de performance des PCB ultra HDI
Les capacités de l'Ultra HDI® découlent de techniques de fabrication avancées et de la science des matériaux:

1Microvias perforées au laser
L'Ultra HDI repose sur le forage au laser UV (longueur d'onde de 355 nm) pour créer des microvias avec:

a.Précision: précision positionnelle de ±5 μm, assurant une parfaite alignement des voies empilées (par exemple, haut → couche 2 → couche 3).
b. Vitesse: 150 trous/seconde, suffisamment rapide pour une production à grande échelle (10 000 unités/semaine).
c.Versatilité: les voies aveugles (connectant les couches extérieures aux couches intérieures) et les voies enfouies (connectant les couches intérieures) éliminent les voies perforées qui gaspillent de l'espace.

2. Lamination séquentielle
La construction de panneaux Ultra HDI en sous-piles (par exemple, 2+2+2+2 pour 8 couches) assure:

a.Alignement étroit: les marquages optiques et les systèmes de vision automatisés réalisent un alignement couche à couche de ±3 μm, ce qui est essentiel pour les microvias empilés.
b.Réduction de la déformation: le durcissement des sous-piles individuellement minimise le stress, ce qui permet de maintenir les planches plates (déformation < 0,5 mm/m2).
c. Flexibilité de conception: le mélange de matériaux (par exemple, Rogers pour les couches à grande vitesse, FR4 pour la puissance) optimise les performances et les coûts.

3Matériaux de pointe
Ultra HDI utilise des substrats à haute performance pour maximiser les performances SI et thermiques:

Applications des PCB ultra HDI
Le mélange unique de taille, de vitesse et de fiabilité de l'Ultra HDI le rend indispensable dans les industries de pointe:
1. Communication 5G/6G
a.Petites cellules et stations de base: Ultra HDI prend en charge des émetteurs-récepteurs mmWave de 28 GHz/39 GHz avec une perte inférieure à 1 dB, ce qui étend la portée de 20% par rapport à l'HDI standard.
b.Smartphones: les modems 5G de 0,3 mm de hauteur s'adaptent à des conceptions minces, permettant des débits de données plus rapides (10 Gbps+) dans les appareils de poche.

2. Produits médicaux
a.Implantables: PCB ultra HDI miniaturisés, stimulateurs cardiaques et neurostimulants, montés dans des emballages de 10 mm × 10 mm.
b.Portables: capteurs de patch sur la peau avec Ultra HDI pour suivre les signaux vitaux (fréquence cardiaque, glycémie) sans volume, améliorant le confort du patient.

3. ADAS automobile
a.Radar/LiDAR: les modules radar à 77 GHz utilisant Ultra HDI détectent les objets à 200 m de distance avec une précision de 0,1 m, ce qui est essentiel pour la conduite autonome.
b.EV BMS: les cartes Ultra HDI à 16 couches gèrent des batteries de 800 V, avec du cuivre épais (4 oz) gérant des courants de 500 A.

4Aérospatiale et Défense
a.Communication par satellite: la faible perte de signal (0,5 dB/pouce à 60 GHz) du système Ultra HDI permet des liaisons à haut débit entre les satellites et les stations au sol.
b.Radar militaire: les systèmes radar à 100 GHz utilisant Ultra HDI suivent des cibles furtives avec une résolution 3 fois supérieure à celle des conceptions HDI standard.

Ultra HDI par rapport aux alternatives: comparaison des performances
Pour comprendre la valeur d'Ultra HDI, comparez-la à d'autres technologies de PCB à travers des mesures clés:

Considérations sur les coûts-avantages: alors qu'Ultra HDI coûte 3 fois plus cher que les PCB traditionnels, sa taille réduite de 50% et sa durée de vie deux fois plus longue réduisent les coûts totaux du système de 20 à 30% dans les applications à haut volume (par exemple,Les smartphones 5G).

Questions fréquemment posées sur les PCB ultra HDI
Q1: Quelle est la plus petite taille de microvia dans Ultra HDI?
R: La plupart des fabricants prennent en charge les microvias de 45 μm, avec des processus avancés atteignant 30 μm pour les conceptions ultra-compactes (par exemple, les implants médicaux).

Q2: Les PCB ultra HDI peuvent-ils être flexibles?
R: Oui, l'Ultra HDI flexible utilise des substrats polyimides avec des microvias de 45 μm et des traces de 25 μm, pliant jusqu'à un rayon de 1 mm (100 000 cycles) sans dommage.

Q3: Comment Ultra HDI gère-t-il les applications à haute puissance?
R: Les plans d'alimentation et les voies thermiques en cuivre épais gèrent des courants élevés (jusqu'à 100 A).

Q4: Quel est le délai pour les PCB Ultra HDI?
R: Les prototypes prennent 7 à 10 jours, tandis que la production en grande quantité (10 000 unités et plus) prend 14 à 21 jours, un peu plus longtemps que le HDI standard en raison des étapes complexes de stratification et de forage.

Q5: L'ultra HDI vaut-il le coût des appareils électroniques grand public?
R: Pour les appareils phares (par exemple, les smartphones haut de gamme), oui, leur miniaturisation et leur vitesse justifient le coût, permettant des fonctionnalités (par exemple, la 5G, les systèmes multi-caméras) qui différencient les produits.

Conclusion
Les circuits imprimés ultra HDI sont l'épine dorsale de l'électronique de nouvelle génération, permettant la petite taille, la vitesse élevée et la fiabilité exigées par la 5G, l'IA et l'innovation médicale.science des matériaux, et la précision de fabrication, Ultra HDI offre des capacités que les PCB standard et même HDI standard ne peuvent pas égaler.

Bien qu'Ultra HDI ait un prix avantageux, ses avantages de taille réduite de 30 à 50%, de perte de signal réduite de 40% et de durée de vie deux fois plus longue en font un choix rentable pour les applications hautes performances.Comme les appareils continuent de se rétrécir et les vitesses grimpent vers 6G (100GHz+), Ultra HDI restera essentiel pour les ingénieurs et les fabricants qui cherchent à rester à l'avant-garde.

Pour ceux qui conçoivent l'électronique de demain,Le partenariat avec un fabricant ultra HDI expérimenté (comme LT CIRCUIT) vous assure de tirer pleinement parti de ces avantages, plus rapide et plus fiable que jamais.