Interkoneksi Kepadatan Tinggi Menjadi Sederhana. Tingkatkan Kinerja sebesar 40%.

Ketika saya pertama kali melihat desain HDI PCB, saya melihat kekhawatiran yang sama dari banyak tim teknik: lebih banyak komponen, lebih sedikit ruang papan, aturan sinyal lebih ketat, dan tidak ada ruang untuk penundaan yang dapat dihindari. Ungkapan “kinerja 40% lebih baik” terdengar menarik, namun memerlukan konteks. HDI tidak menciptakan peningkatan kinerja yang tetap untuk setiap board. Hasilnya bergantung pada desain tumpukan, panjang jejak, kecepatan sinyal, material, perencanaan termal, dan kualitas produksi. Desain HDI yang terencana dengan baik dapat membantu produk menggunakan ruang secara lebih efektif, memperpendek koneksi penting, dan mendukung kepadatan komponen yang lebih tinggi. ### Ketika HDI dapat meningkatkan HDI papan, atau Interkoneksi Densitas Tinggi, menggunakan fitur seperti mikrovia, jejak halus, dan lapisan penumpukan berurutan. Fitur-fitur ini membantu menghubungkan komponen-komponen dengan nada kecil tanpa membuat papan menjadi lebih besar. Saya biasanya memperhatikan empat area: - Panjang jalur sinyal - Penempatan komponen - Penyaluran daya - Keseimbangan termal Jalur sinyal yang lebih pendek dapat mengurangi penundaan dan kebisingan yang tidak diinginkan. Penempatan yang lebih baik dapat mengosongkan ruang untuk baterai, sensor, konektor, atau komponen pendingin. Tata letak daya yang lebih kuat dapat membantu papan menangani perubahan beban dengan penurunan tegangan yang lebih sedikit. Keuntungan sebenarnya harus diukur melalui pengujian. Data yang berguna mungkin termasuk kehilangan sinyal, pembacaan termal, waktu booting, stabilitas daya, dan ukuran papan. ### Contoh desain praktis Bayangkan sebuah perangkat pemantauan medis ringkas yang memerlukan prosesor, modul nirkabel, memori, konektor layar, dan beberapa sensor. PCB multilayer tradisional mungkin memerlukan lebih banyak luas permukaan untuk merutekan semua koneksi. Tim produk mungkin menghadapi ruangan yang lebih besar atau ruang terbatas untuk baterai. Struktur HDI dapat menempatkan komponen lebih dekat dan mengarahkan sinyal melalui mikrovia. Papan mungkin muat di dalam wadah yang lebih kecil dengan tetap mempertahankan fungsi utama yang sama. Peningkatannya bukan hanya soal kecepatan. Papan yang lebih kecil juga dapat mendukung penutup yang lebih ringan dan jalur koneksi yang lebih pendek antara bagian-bagian berkecepatan tinggi. Hasil akhirnya masih bergantung pada pemilihan material, kontrol impedansi, akurasi perakitan, dan cakupan pengujian. ### Bagaimana saya menilai kemungkinan keuntungan Saya memulai dengan persyaratan produk alih-alih menjanjikan persentase tetap. 1. Tinjau papan saat ini Saya memeriksa ukuran papan, jumlah lapisan, jarak komponen, antarmuka kecepatan tinggi, rel listrik, area termal, dan masalah produksi yang diketahui. Ini memberi saya garis dasar. Tanpa dasar, “kinerja 40% lebih baik” tidak memiliki arti yang jelas. 2. Tandai sinyal penting PCIe, USB, MIPI, DDR, RF, dan antarmuka cepat lainnya mungkin memerlukan impedansi terkontrol dan jalur perutean pendek. Saya meninjau panjangnya, melalui hitungan, jalur kembali, dan sumber kebisingan terdekat. Rute yang lebih pendek dapat membantu, namun tidak menggantikan perencanaan penumpukan yang tepat. 3. Bangun tumpukan HDI Struktur lapisan harus sesuai dengan kebutuhan sinyal dan manufaktur. Ukuran mikrovia, ketebalan dielektrik, berat tembaga, lebar jejak, dan laminasi sekuensial semuanya mempengaruhi desain. Saya juga memastikan bahwa perakit yang dipilih dapat menghasilkan struktur yang diusulkan dengan hasil yang stabil. 4. Periksa daya dan panas Papan yang padat dapat menghemat ruang sekaligus menimbulkan masalah panas baru. Saya meninjau jalur saat ini, area tembaga, vias termal, penempatan regulator, dan aliran udara. Tata letak yang terlihat efisien di layar mungkin masih memerlukan perubahan setelah pengujian termal. 5. Bandingkan hasil yang diukur Saya membandingkan versi HDI dengan desain sebelumnya menggunakan kondisi pengujian yang sama. Perbandingannya dapat mencakup: - Area papan - Integritas sinyal - Stabilitas daya - Suhu maksimum - Kecepatan transfer data - Hasil perakitan - Jumlah revisi desain Proses ini menunjukkan apakah papan memperoleh kecepatan, menghemat ruang, mengurangi panas, atau meningkatkan stabilitas produksi. ### Apa yang dapat mempengaruhi hasil HDI bukanlah jalan pintas untuk perencanaan sirkuit yang lemah. Tumpukan yang buruk dapat menimbulkan masalah impedansi. Via kecil dapat meningkatkan permintaan manufaktur. Jarak yang sempit dapat meningkatkan kesulitan inspeksi dan perbaikan. Pilihan material juga penting. Papan berkecepatan tinggi mungkin memerlukan material dengan kinerja dielektrik yang sesuai dan perilaku stabil terhadap perubahan suhu. Papan kendali kecepatan rendah mungkin tidak memerlukan struktur material yang sama. Biaya harus ditinjau dengan mempertimbangkan keseluruhan produk. HDI dapat meningkatkan persyaratan fabrikasi, namun dapat mengurangi ukuran enclosure, jumlah kabel, atau jumlah papan terpisah. ### Cara yang lebih aman untuk mengajukan klaim 40% Saya tidak akan menyajikan “kinerja 40% lebih baik” sebagai hasil yang dijamin. Pesan yang lebih jelas adalah: "Desain HDI dapat membantu produk elektronik kompak meningkatkan efisiensi routing dan kinerja sinyal. Beberapa proyek mungkin mencapai peningkatan hampir 40% setelah pengujian, namun hasilnya bergantung pada desain asli dan proses manufaktur yang dipilih." Kata-kata ini memberikan arahan yang berguna bagi para insinyur tanpa menyembunyikan kondisi di balik klaim tersebut. Untuk proyek saya, hasil HDI terbaik bukan hanya pada papan terkecil saja. Ini adalah papan yang memenuhi target kelistrikan, lolos pemeriksaan termal, dapat diproduksi dengan kualitas stabil, dan memberikan ruang yang cukup untuk pengujian dan servis. Persyaratan yang jelas dan data yang terukur membuat klaim kinerja lebih berguna dibandingkan persentase tunggal.

Ketika suatu produk membutuhkan lebih banyak fungsi tetapi lebih sedikit ruang, PCB sering kali menjadi faktor pembatas. Komponen bersaing untuk mendapatkan ruang, jalur sinyal menjadi lebih sulit untuk dirutekan, dan papan mungkin memerlukan lebih banyak lapisan untuk mendukung desain yang kompak. Saya melihat tantangan ini pada ponsel pintar, perangkat wearable, peralatan medis, sensor otomotif, dan pemindai genggam. Interkoneksi Kepadatan Tinggi, atau teknologi HDI PCB, menawarkan cara praktis untuk menempatkan lebih banyak koneksi ke area papan yang lebih kecil. HDI tidak hanya berarti “memperkecil ukuran papan”. Ini berarti menggunakan mikrovia yang terkontrol, jejak halus, bantalan yang lebih kecil, dan sambungan bertumpuk atau terhuyung-huyung untuk menggunakan ruang yang tersedia dengan lebih hati-hati. Papan yang lebih kecil dapat mendukung desain produk yang lebih kuat ketika tata letak, bahan, proses produksi, dan rencana pengujian bekerja sama. ### Mengapa HDI membantu mengurangi ukuran papan Via lubang tembus tradisional melewati seluruh ketebalan PCB. Mereka mengambil lebih banyak ruang dan mungkin memblokir ruang perutean di beberapa lapisan. PCB HDI menggunakan mikrovia, yang merupakan sambungan bor laser yang jauh lebih kecil antara lapisan yang dipilih. Hal ini memberi desainer lebih banyak opsi perutean di dekat area komponen padat. Saya dapat menempatkan microvia di dalam atau di dekat bantalan komponen jika desain dan proses pembuatannya memungkinkan. Ini memperpendek jalur koneksi dan memberi ruang bagi sinyal di dekatnya. Fitur-fitur HDI yang umum meliputi: - Microvias - Pola garis halus dan ruang halus - Struktur via-in-pad - Laminasi berurutan - Kepadatan koneksi lapisan-ke-lapisan yang tinggi - Jalur yang lebih pendek untuk sinyal berkecepatan tinggi Fitur-fitur ini mendukung garis luar papan yang lebih kecil sekaligus menjaga tata letak tetap teratur. ### Contoh praktis Pertimbangkan pemindai kode batang genggam yang digunakan di gudang. Produk mungkin memerlukan modul kamera, komunikasi nirkabel, layar, sistem baterai, tombol, dan sirkuit pengisian daya. PCB yang lebih besar dapat mempermudah perutean, namun dapat meningkatkan ukuran wadah pemindai. Hal ini dapat memengaruhi kenyamanan genggaman, penempatan baterai, dan ruang yang tersedia untuk komponen lainnya. PCB HDI dapat menempatkan prosesor, memori, konektor kamera, dan bagian nirkabel lebih berdekatan. Microvias dapat membantu mengarahkan sinyal melalui area padat tanpa menggunakan via lubang besar. Hasilnya tidak serta merta menjadi produk yang lebih baik. Tim desain masih perlu meninjau panas, integritas sinyal, batas perakitan, kebutuhan perbaikan, dan biaya produksi. HDI menciptakan lebih banyak kebebasan tata letak, namun setiap pilihan desain harus sesuai dengan kebutuhan produk. ### Dari mana nilai desain ekstra berasal Saya biasanya melihat manfaat HDI melalui empat bidang. Lebih banyak ruang perutean yang dapat digunakan Jejak halus dan vias kecil memungkinkan lebih banyak koneksi di bagian yang ramai. Hal ini dapat mengurangi kebutuhan akan kerangka papan yang lebih besar. Jalur sinyal yang lebih pendek Koneksi pendek dapat mendukung desain kecepatan tinggi dengan mengurangi panjang jejak yang tidak diperlukan. Hasil kelistrikan bergantung pada kontrol impedansi, perencanaan tumpukan, pemilihan material, dan kualitas tata letak. Penempatan komponen yang lebih baik Teknologi HDI memberikan kebebasan lebih bagi desainer untuk menempatkan paket kecil dan modul ringkas. Tata letak yang terencana dengan baik dapat mengurangi area yang tidak terpakai antar bagian. Potensi pengurangan lapisan Beberapa papan dapat mencapai kepadatan perutean yang diperlukan dengan struktur lapisan yang lebih efisien. Jumlah lapisan sebenarnya bergantung pada kuantitas sinyal, desain daya, batas mekanis, dan kemampuan manufaktur. ### Bagaimana saya mendekati proyek HDI PCB Saya tidak memulai dengan garis besar papan sekecil mungkin. Pendekatan itu nantinya dapat menimbulkan masalah manufaktur dan pengujian. Saya mulai dengan persyaratan produk: 1. Tentukan ukuran dan bentuk papan target. 2. Sebutkan komponen utama dan tipe paketnya. 3. Tandai area analog berkecepatan tinggi, daya, RF, dan sensitif. 4. Tinjau volume produksi yang diharapkan. 5. Konfirmasikan batas jejak, ruang, dan mikrovia minimum pembuat PCB. 6. Bangun tumpukan lapisan sebelum perutean mendetail. 7. Periksa jalur termal dan akses komponen. 8. Tinjau metode perakitan, inspeksi, dan pengujian. 9. Jalankan pemeriksaan sinyal, daya, dan keandalan. 10. Konfirmasikan desain dengan pengujian prototipe. Proses ini membantu menghubungkan desain kelistrikan dengan rencana produksi. Tata letak yang terlihat bagus di layar mungkin masih memerlukan perubahan saat mempertimbangkan batas pengeboran, laminasi, penyolderan, atau inspeksi. ### Biaya memerlukan peninjauan yang cermat HDI dapat mengurangi ukuran dewan direksi, namun dapat meningkatkan biaya produksi. Pengeboran laser, laminasi berurutan, kontrol registrasi yang lebih ketat, dan pemeriksaan yang lebih menuntut dapat memengaruhi penawaran. Saya membandingkan dampak produk secara keseluruhan daripada hanya melihat harga PCB. Papan yang lebih kecil dapat mengurangi ukuran penutup, panjang kabel, ruang perakitan, atau berat produk. Ini juga memungkinkan lebih banyak fungsi di dalam rumah yang sama. Faktor-faktor tersebut dapat mengubah nilai IPM setiap proyek. Untuk papan kontrol sederhana dengan kepadatan rendah, PCB multilapis standar mungkin lebih cocok. Untuk perangkat kompak dengan komponen halus dan ruang internal terbatas, HDI mungkin menawarkan jalur desain yang lebih kuat. ### Pertanyaan untuk ditanyakan kepada pemasok PCB Anda Sebelum memulai produksi, saya akan bertanya kepada pemasok: - Berapa ukuran minimum microvia yang dibor dengan laser? - Bisakah Anda mendukung via-in-pad, dan bagaimana cara pengisiannya? - Struktur tumpukan apa yang Anda produksi secara rutin? - Berapa lebar dan jarak jejak yang dapat Anda kendalikan volumenya? - Bagaimana Anda memeriksa mikrovia dan keselarasan lapisan dalam? - Permukaan akhir apa yang tersedia? - Dapatkah Anda mendukung nilai impedansi yang diperlukan? - Metode pengujian prototipe dan produksi apa yang Anda gunakan? - File desain dan catatan fabrikasi apa yang Anda perlukan? Jawaban yang jelas pada tahap ini dapat mencegah perubahan tata letak setelah pekerjaan teknik selesai. ### Lebih kecil tidak berarti lebih sederhana PCB HDI yang ringkas dapat meningkatkan penggunaan ruang, namun kepadatan juga memerlukan perencanaan yang cermat. Panas mungkin menumpuk di dekat prosesor atau komponen listrik. Akses perbaikan mungkin menjadi terbatas. Paket dengan nada halus memerlukan kontrol perakitan yang lebih ketat. Saya merekomendasikan untuk memperlakukan HDI sebagai metode desain yang lengkap daripada sebagai fitur PCB tunggal. Hasil terbaik diperoleh dari kerjasama antara layout engineer, tim mekanik, komponen engineer, assembler, dan produsen PCB. Ketika tujuan desain jelas dan batasan proses diketahui, HDI dapat membantu produk menggunakan lebih sedikit ruang papan sekaligus mendukung fungsi yang diperlukan. Pertanyaan yang tepat bukan hanya “Seberapa kecil papan tersebut?” Pertanyaannya juga “Ukuran apa yang memberikan keseimbangan terbaik antara kinerja, keandalan, biaya, dan kontrol produksi?”

Banyak tim PCB menghadapi masalah yang sama: papan harus membawa lebih banyak sinyal, masuk ke dalam ruang yang lebih kecil, dan mempertahankan kinerja yang stabil. PCB multilapis standar mungkin mencapai batas peruteannya sebelum desain siap diproduksi. Jalur yang panjang, area pelarian yang padat, dan jalur listrik yang buruk dapat mempengaruhi kualitas sinyal dan membuat perubahan tata letak menjadi mahal. Teknologi HDI PCB dapat membantu mengatasi masalah ini. Ia menggunakan mikrovia, garis halus, bantalan yang lebih kecil, dan struktur perutean dengan kepadatan tinggi untuk membuat koneksi yang lebih pendek dan langsung. Peningkatan kinerja hingga 40% dimungkinkan dalam desain tertentu, namun hasilnya bergantung pada struktur PCB asli, kecepatan sinyal, tata letak daya, bahan, dan metode pengujian. HDI bukanlah persentase peningkatan yang tetap untuk setiap produk. ## Dimana HDI Dapat Meningkatkan Kinerja PCB Saya biasanya melihat empat area sebelum merekomendasikan HDI: integritas sinyal, kepadatan routing, ukuran board, dan pengiriman daya. Interkoneksi yang lebih pendek dapat mengurangi induktansi parasit dan refleksi sinyal yang tidak diinginkan. Ini dapat mendukung antarmuka berkecepatan tinggi seperti USB 3.x, PCIe, MIPI, memori DDR, dan tautan digital cepat lainnya. Microvias juga memberi desainer lebih banyak opsi perutean antar lapisan. Sinyal dapat berpindah antar lapisan di dekatnya tanpa menggunakan lubang besar yang menghalangi ruang di seluruh papan. Hal ini membantu jika desain berisi paket BGA bernada halus, konektor ringkas, atau modul sensor padat. Dewan yang lebih kecil juga dapat meningkatkan integrasi produk. Ponsel pintar, perangkat yang dapat dikenakan, instrumen medis, dan pengontrol industri kompak sering kali menggunakan struktur HDI karena kepadatan komponen yang tinggi dan ruang lingkup yang terbatas. Manfaatnya tidak terbatas pada ukuran. Struktur lapisan yang lebih baik dapat memperpendek jalur kritis dan membuat jalur arus balik lebih mudah dikendalikan. Hal ini dapat mengurangi pekerjaan debugging selama pengujian prototipe. ## Cara Saya Mengevaluasi Klaim Kinerja 40% Klaim persentase memerlukan metode pengukuran yang jelas. Saya tidak menganggap “40% lebih baik” sebagai janji umum. Saya mengajukan pertanyaan berikut: - Apa yang dimaksud dengan kinerja dalam proyek ini? - Apakah target memiliki kecepatan data yang lebih tinggi, kehilangan penyisipan yang lebih rendah, ukuran papan yang lebih kecil, perilaku termal yang lebih baik, atau kesalahan sinyal yang lebih sedikit? - Apa susunan PCB aslinya? - Peralatan uji dan titik uji mana yang akan digunakan? - Apakah perbandingannya akan menggunakan komponen, firmware, dan kondisi pengoperasian yang sama? Misalnya, jika papan konvensional memiliki jejak kecepatan tinggi yang panjang sehingga menyebabkan hilangnya sinyal, desain ulang HDI dapat mengurangi panjang jalur dan meningkatkan hasil diagram mata. Jika board asli sudah memiliki tumpukan yang kuat dan perutean yang terkontrol dengan baik, penguatan HDI mungkin lebih kecil. Pendekatan ini melindungi proyek dari klaim pemasaran yang tidak jelas. Hal ini juga memberi tim teknik target berguna yang dapat diperiksa melalui simulasi dan pengujian. ## Langkah 1: Tinjau PCB yang Ada Saya mulai dengan file desain saat ini, tumpukan, penempatan komponen, dan catatan kegagalan. Tinjauan tersebut harus mencakup: - Jumlah lapisan dan ketebalan tembaga - Batasan tipe via dan via lapangan - Lebar dan jarak lintasan - Pitch BGA dan rute pelepasan - Panjang jaring berkecepatan tinggi - Distribusi daya dan tanah - Hasil uji EMI - Batas termal - Hasil fabrikasi dan riwayat perbaikan Papan mungkin tampak penuh sesak karena penempatan yang buruk, bukan karena kurangnya lapisan. Memindahkan prosesor, perangkat memori, atau konektor dapat mengurangi tekanan perutean sebelum HDI diperkenalkan. ## Langkah 2: Memilih Struktur HDI yang Tepat HDI tidak berarti menggunakan struktur paling rumit yang ada. Desain sederhana 1+N+1 mungkin cukup untuk satu produk, sedangkan perangkat seluler yang padat mungkin memerlukan struktur mikrovia bertumpuk atau terhuyung yang lebih canggih. Pilihan umum mencakup: - Lapisan penumpukan mikrovia - Mikrovia terhuyung - Mikrovia bertumpuk - Via terkubur - Via-in-pad - HDI lapisan apa pun Setiap pilihan memengaruhi biaya, kontrol produksi, keandalan, dan kebutuhan inspeksi. Via-in-pad dapat membantu perutean BGA dengan nada halus, namun memerlukan pengisian dan planarisasi yang tepat. Proses yang tidak sesuai dapat menimbulkan masalah penyolderan atau keandalan. Saya lebih memilih struktur HDI paling sederhana yang memenuhi target kelistrikan dan mekanik. Hal ini membuat desain lebih mudah dibuat dan ditinjau. ## Langkah 3: Membangun Stackup Terkendali Stackup HDI yang baik mendukung routing dan perilaku sinyal. Tumpukan harus menentukan: - Ketebalan dielektrik - Berat tembaga - Target impedansi - Bidang referensi - Diameter mikrovia - Ukuran bantalan penangkap - Ketebalan papan akhir - Pemilihan material Jejak berkecepatan tinggi memerlukan bidang referensi yang stabil. Jejak yang sempit tanpa jalur kembali yang berkesinambungan dapat menimbulkan kebisingan, meskipun panjang jejak terlihat dapat diterima. Pilihan material juga penting. Standar FR-4 dapat digunakan untuk banyak produk, sedangkan desain dengan kecepatan lebih tinggi atau suhu lebih tinggi mungkin memerlukan material dengan sifat dielektrik dan termal yang sesuai. Keputusan harus diambil berdasarkan simulasi, kondisi pengoperasian, dan kemampuan produksi, bukan berdasarkan label bahan secara umum. ## Langkah 4: Simulasi Sebelum Fabrikasi Saya menggunakan simulasi untuk memeriksa apakah perubahan HDI menyelesaikan masalah sebenarnya. Pemeriksaan yang berguna mencakup: - Kontrol impedansi - Kerugian penyisipan - Kerugian pengembalian - Crosstalk - Diagram mata - Integritas daya - Penurunan DC - Distribusi termal Rute yang lebih pendek dapat meningkatkan perilaku sinyal, namun tidak menyelesaikan setiap masalah. Kualitas konektor, pelepasan paket, transisi lapisan, gangguan daya, dan grounding masih dapat membatasi kinerja sistem. Contoh praktisnya adalah modul kamera saku dengan sensor gambar berkecepatan tinggi. Jika jalur data melewati beberapa rute panjang dan transisi lapisan, desain ulang HDI dapat mendekatkan sensor dan prosesor, mengurangi panjang rute, dan menciptakan jalur referensi yang lebih bersih. Perolehan sebenarnya harus dikonfirmasi melalui pengukuran dan bukan diasumsikan dari label HDI. ## Langkah 5: Periksa Risiko Manufaktur Kinerja HDI bergantung pada pengendalian proses. Sebelum dirilis, saya memastikan kemampuan fabrikator untuk: - Mikrovia yang dibor dengan laser - Pengisian tembaga - Pengetsaan garis halus - Akurasi registrasi - Melalui pengujian keandalan - Inspeksi AOI dan sinar-X - Pengujian impedansi - Penyelesaian permukaan akhir Aturan desain harus sesuai dengan pemasok yang dipilih. Lebar jejak yang berfungsi dalam prototipe laboratorium dapat menghasilkan hasil yang rendah dalam volume produksi. Saya juga meninjau siklus termal, melalui kelelahan, kondisi penyolderan, dan perakitan komponen. Papan dapat lulus uji kelistrikan dan masih menghadapi masalah lapangan jika struktur via tidak sesuai dengan lingkungan produk. ## Pengorbanan Biaya dan Desain HDI dapat mengurangi area papan dan mendukung kepadatan perutean yang lebih tinggi, namun hal ini dapat meningkatkan biaya fabrikasi dan inspeksi. Lebih banyak lapisan yang menumpuk, tumpukan mikrovia, struktur via-in-pad yang terisi, dan persyaratan registrasi yang lebih ketat dapat meningkatkan beban produksi. Oleh karena itu, saya membandingkan biaya proyek secara keseluruhan dan bukan harga satuan PCB saja. Papan yang lebih kecil dapat mengurangi ukuran penutup, kerumitan perakitan, atau jumlah bagian yang saling berhubungan. Jalur sinyal yang lebih baik juga dapat mengurangi siklus prototipe yang berulang. Penghematan ini harus dihitung dari rencana produk sebenarnya. HDI adalah pilihan yang baik ketika board memiliki komponen padat, sinyal cepat, ruang terbatas, atau kegagalan perutean berulang. Ini mungkin bukan pilihan yang tepat untuk papan berkecepatan rendah dengan banyak ruang dan kebutuhan manufaktur sederhana. Hasil terbaik diperoleh dengan mencocokkan struktur HDI dengan masalah teknis yang terukur. Tentukan target kinerja, tinjau tata letak yang ada, pilih tumpukan yang sesuai, simulasikan jaringan kritis, dan konfirmasikan hasilnya melalui pengujian. Peningkatan sebesar 40% dapat menjadi target proyek yang valid dalam beberapa kasus, namun struktur dewan dan data pengujian harus mendukung klaim tersebut.

Banyak tim PCB menghadapi masalah desain yang sama: produk memerlukan lebih banyak fungsi, namun ruang papan yang tersedia terus menyusut. Semakin banyak komponen yang dimasukkan ke dalam area yang lebih kecil, jalur sinyal menjadi lebih sulit dikendalikan, dan penyaluran daya menyisakan lebih sedikit ruang untuk kesalahan. Teknologi HDI dapat membantu, namun hanya memilih tumpukan HDI tidak menjamin papan yang lebih baik. Hasilnya bergantung pada bagaimana tata letak, bahan, batas fabrikasi, dan rencana pengujian bekerja sama. Saya melihat HDI dari sudut pandang praktis: mengurangi ruang yang terbuang, melindungi kualitas sinyal, dan membuat board lebih mudah dibuat dan diuji. ### Apa yang diubah HDI Papan interkoneksi kepadatan tinggi menggunakan fitur seperti mikrovia, garis halus, bantalan kecil, dan lapisan penumpukan berurutan. Fitur-fitur ini memungkinkan koneksi melewati lapisan-lapisan terdekat, alih-alih merutekan setiap sinyal melalui jalur lubang penuh. Perubahan tersebut dapat mendukung: - Lebih banyak komponen dalam area papan yang sama - Koneksi yang lebih pendek antara chip dan memori - Perutean yang lebih baik di sekitar paket fine-pitch - Penempatan daya dan jalur ground yang lebih fleksibel - Bidang via yang lebih kecil di bawah atau di dekat komponen kompak Sebuah through-hole via konvensional dapat melewati beberapa lapisan bahkan ketika koneksi hanya perlu memindahkan satu lapisan ke bawah. Itu dapat menempati ruang perutean di setiap lapisan di sepanjang jalan. Microvia menggunakan jalur koneksi yang lebih pendek, yang memberikan lebih banyak ruang bagi tim tata letak. Manfaatnya bukan hanya pengurangan ukuran. Jalur yang lebih pendek juga dapat mengurangi induktansi yang tidak diinginkan dan membantu mengontrol sinyal berkecepatan tinggi, asalkan jalur penumpukan dan jalur kembali dirancang dengan benar. ### Desain yang lebih cepat dimulai dengan batasan yang jelas Saya tidak memulai proyek HDI dengan menanyakan berapa banyak lapisan yang dapat dimasukkan ke dalam papan. Saya mulai dengan persyaratan produk. Tim desain membutuhkan jawaban yang jelas tentang: - Garis besar dan ketebalan papan - Jenis paket komponen - Kecepatan sinyal dan standar antarmuka - Level saat ini dan zona daya - Jumlah lapisan yang diperlukan - Jejak dan ruang minimum - Diameter via dan ukuran bantalan penangkap - Pemilihan material - Proses perakitan - Volume produksi yang diharapkan Papan prosesor dengan memori LPDDR memiliki kebutuhan yang berbeda dari papan sensor kompak. Antarmuka berkecepatan tinggi mungkin memerlukan impedansi yang terkontrol dan jalur balik yang direncanakan dengan cermat. Papan kontrol kecepatan rendah dapat memperoleh manfaat lebih dari penghematan ruang dan fleksibilitas penempatan komponen. Ringkasan desain yang jelas mengurangi perubahan yang terlambat. Hal ini juga membantu fabrikator memeriksa apakah struktur yang diusulkan sesuai dengan peralatan dan kontrol proses yang tersedia. ### Jalur desain HDI yang praktis #### 1. Buat rencana lapisan di sekitar aliran sinyal Tumpukan harus mendukung cara sinyal bergerak melalui papan. Lapisan sinyal berkecepatan tinggi memerlukan bidang referensi terdekat. Lapisan daya membutuhkan tembaga yang cukup dan jalur yang sesuai menuju beban. Lapisan luar harus memberikan ruang untuk bantalan komponen, kipas keluar, dan perutean. Kesalahan umum adalah menambahkan lapisan setelah masalah perutean muncul. Hal ini dapat menyelesaikan satu masalah sekaligus menimbulkan masalah baru terkait ketebalan, impedansi, biaya, atau laminasi. Saya lebih suka meninjau rencana lapisan dengan perakit PCB sebelum tata letak detail dimulai. Perubahan kecil pada tahap ini dapat mencegah desain ulang yang besar di kemudian hari. #### 2. Pilih struktur via yang tepat Papan HDI dapat menggunakan: - Microvia laser - Microvia bertumpuk - Microvia terhuyung - Via terkubur - Via tembus - Struktur via-in-pad Setiap opsi memengaruhi biaya, keandalan, inspeksi, dan langkah produksi. Microvias yang terhuyung-huyung dapat mengurangi tekanan produksi dibandingkan dengan struktur yang ditumpuk penuh. Via yang ditumpuk mungkin menghemat lebih banyak ruang, namun memerlukan kontrol proses yang lebih kuat. Via-in-pad dapat membantu dengan paket yang halus, tetapi vias sering kali memerlukan pengisian dan planarisasi sebelum perakitan komponen. Pilihan yang tepat bergantung pada kemasan, transisi lapisan, ketebalan papan, dan rencana produksi. Fitur yang lebih kecil tidak secara otomatis merupakan jawaban yang tepat. #### 3. Merutekan sinyal berkecepatan tinggi dengan jalur baliknya Jejak sinyal hanyalah sebagian dari jalur listrik. Arus baliknya juga memerlukan rute yang stabil melalui bidang referensi. Ketika sinyal berganti lapisan, jalur kembali mungkin memerlukan ground terdekat. Jika bidang referensi berubah dari darat ke listrik, transisi tersebut perlu ditinjau lebih lanjut. Celah yang panjang atau perpecahan di bawah jejak dapat meningkatkan kebisingan dan mempengaruhi impedansi. Untuk antarmuka seperti USB, PCIe, MIPI, atau memori berkecepatan tinggi, saya meninjau: - Panjang jejak dan pencocokan - Jarak pasangan - Target impedansi - Transisi lapisan - Kontinuitas bidang referensi - Panjang stub melalui - Risiko crosstalk - Desain peluncuran konektor Simulasi dapat mendukung pemeriksaan ini, namun keputusan tata letak yang baik tetap dimulai dengan tumpukan yang masuk akal. #### 4. Usahakan penyaluran daya dekat dengan beban Papan kompak masih dapat mengalami masalah daya. Jalur yang sempit, sambungan bidang yang buruk, dan rute yang panjang antara regulator dan perangkat dapat menyebabkan penurunan tegangan atau kebisingan yang tidak diinginkan. Saya melihat jalur daya lengkap: 1. Output regulator 2. Jalur atau bidang tembaga 3. Vias antar lapisan 4. Kapasitor decoupling lokal 5. Pin daya komponen 6. Pengembalian ground Kapasitor yang ditempatkan di dekat perangkat hanya berguna jika sambungan ke pin daya dan ground pendek dan impedansinya rendah. Area tembaga yang besar tidak menyelesaikan setiap masalah daya jika arus harus melewati leher kecil atau dibatasi melalui grup. ### Contoh umum: perutean memori ringkas Bayangkan sebuah papan komputasi kecil yang menggunakan prosesor dan memori LPDDR. Penawaran paket mungkin menyisakan sedikit ruang untuk rute penyebaran tradisional. Via yang berlubang dapat memakan saluran yang berharga, dan rute yang panjang dapat membuat pencocokan panjangnya menjadi lebih sulit. Struktur HDI dapat menempatkan mikrovia di dekat bantalan paket dan memindahkan koneksi yang dipilih ke lapisan dalam. Hal ini dapat menciptakan lebih banyak saluran perutean di sekitar prosesor sekaligus menjaga panjang jejak memori lebih dekat. Peningkatan tersebut tidak hanya berasal dari kata “HDI”. Hal ini berasal dari kombinasi: - Pola pelepasan paket yang sesuai - Penumpukan yang terkontrol - Transisi lapisan pendek - Bidang referensi yang stabil - Pencocokan panjang yang cermat - Tinjauan fabrikasi awal Jika antarmuka memori masih menunjukkan masalah waktu atau kebisingan, tim harus memeriksa seluruh jalur listrik daripada berasumsi bahwa lebih banyak mikrovia yang akan memperbaikinya. ### Kinerja yang lebih baik memerlukan pemeriksaan desain Papan HDI memerlukan pemeriksaan pada beberapa tahap. #### Tinjauan desain Tinjau tumpukan, kumpulan material, melalui aturan, target impedansi, dan strategi pelepasan komponen. Konfirmasikan bahwa desain yang diusulkan dapat diproduksi dengan proses yang dipilih. #### Tinjauan tata letak Periksa kontinuitas bidang, jarak, keseimbangan tembaga, jalur termal, melalui lokasi, dan zona penahan. Perhatikan baik-baik konektor, sirkuit kristal, antena, dan catu daya switching. #### Analisis sinyal dan daya Gunakan simulasi yang berguna karena kecepatan antarmuka atau kebutuhan daya. Tinjau kehilangan penyisipan, kehilangan pengembalian, crosstalk, margin waktu, penurunan tegangan, dan kepadatan arus berdasarkan kebutuhan proyek. #### Tinjauan fabrikasi Minta produsen untuk mengonfirmasi batas bor laser, melalui kebutuhan pengisian, toleransi registrasi, ketebalan tembaga, siklus laminasi, dan kompatibilitas penyelesaian permukaan. #### Pengujian prototipe Menguji tautan berkecepatan tinggi, rel listrik, perilaku termal, dan kesesuaian mekanis. Periksa bagian mikro atau sampel proses lainnya ketika risiko proyek membenarkan peninjauan tambahan. Pengujian harus menjawab pertanyaan spesifik. “Apakah papannya berfungsi?” terlalu luas. Pertanyaan yang lebih baik adalah apakah mata memori tetap berada dalam margin yang disyaratkan, apakah rel daya tetap berada dalam jangkauan yang diizinkan, atau apakah struktur via lulus uji keandalan yang direncanakan. ### Pengendalian biaya tanpa pemotongan fitur yang berguna HDI dapat meningkatkan biaya fabrikasi karena mungkin memerlukan pengeboran laser, laminasi berurutan, melalui pengisian, registrasi yang lebih ketat, dan pemeriksaan ekstra. Pembahasan biaya harus mencakup dampak produk secara keseluruhan. Papan yang lebih kecil dapat mengurangi ukuran penutup, panjang kabel, area perakitan, atau berat sistem. Pola pelepasan komponen yang lebih baik dapat mengurangi jumlah lapisan di bagian lain desain. Struktur via yang lebih sederhana dapat menurunkan biaya dewan namun tetap memenuhi target kelistrikan. Saya menghindari menambahkan fitur HDI secara keseluruhan tanpa alasan yang jelas. Beberapa wilayah mungkin memerlukan mikrovia, sementara wilayah lain mungkin menggunakan via standar. Pendekatan campuran dapat memberikan keseimbangan praktis antara kepadatan dan upaya produksi. ### Kesalahan umum yang saya lihat dalam proyek HDI Memperlakukan setiap microvia sebagai titik perutean gratis Microvia masih memerlukan jarak, geometri bantalan, toleransi bor, dan registrasi yang andal. Menggunakan via-in-pad tanpa memeriksa proses perakitan Via yang tidak terisi atau dikontrol dengan buruk dapat menyebabkan hilangnya solder, rongga, atau dudukan komponen yang tidak rata. Mengabaikan keseimbangan tembaga Distribusi tembaga yang tidak merata dapat menyebabkan lengkungan dan variasi ketebalan selama laminasi. Perutean melintasi celah bidang Sinyal mungkin memenuhi aturan penelusurannya sementara jalur kembali menjadi buruk. Memilih bahan hanya berdasarkan harga Kehilangan, perilaku termal, tenunan kaca, dan keandalan dapat memengaruhi desain akhir. Menunggu hingga tata letak selesai untuk menghubungi fabrikator Tumpukan yang terlihat dapat diterima dalam CAD mungkin tidak sesuai dengan proses produksi yang dipilih. Dengan asumsi papan yang lebih kecil selalu lebih baik Tata letak yang sangat kompak dapat menimbulkan masalah termal, perbaikan, inspeksi, atau perakitan. ### Daftar periksa proyek sederhana Sebelum merilis desain HDI, saya memeriksa poin-poin berikut: - Apakah tumpukannya sesuai dengan kebutuhan sinyal dan daya? - Apakah semua transisi lapisan kritis didukung oleh jalur balik? - Apakah tipe via cocok untuk proses pengemasan dan fabrikasi? - Apakah target impedansi dan panjang didokumentasikan? - Apakah area yang sempit ditinjau untuk mengetahui risiko berkumpulnya? - Apakah distribusi tembaga cukup seimbang? - Apakah jalur termal sudah diperiksa? - Apakah pabrikan sudah memastikan dimensi kuncinya? - Apakah pengujian prototipe dikaitkan dengan target kinerja yang jelas? - Dapatkah papan diperiksa, dirakit, dan diperbaiki sesuai rencana? HDI berfungsi paling baik jika diperlakukan sebagai metode desain yang lengkap, bukan sebagai fitur kecil yang ditambahkan di dekat akhir tata letak. Tujuannya bukan untuk menggunakan jejak terkecil atau struktur yang paling rumit. Tujuannya adalah untuk menciptakan papan yang memanfaatkan ruang dengan baik, membawa sinyal dengan kontrol, menyalurkan daya dengan andal, dan sesuai dengan proses produksi. Ketika tim kelistrikan, tim tata letak, insinyur komponen, dan produsen PCB meninjau desain bersama-sama, HDI dapat mendukung produk yang lebih kecil dan lebih mumpuni tanpa menimbulkan risiko produksi yang dapat dihindari. Kami menyambut pertanyaan Anda: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

Referensi Panduan Desain IPC 2023 untuk Interkoneksi Kepadatan Tinggi dan Teknologi Microvia John Lau 2022 Desain Semikonduktor dan Paket untuk Aplikasi PCB Berkecepatan Tinggi Lee Ritchey 2021 Saat Pertama Kalinya Merancang Sistem Digital Berkecepatan Tinggi Eric Bogatin 2020 Integritas Sinyal dan Daya Sederhana Standar Generik IPC 2020 pada Desain Papan Cetak Ragnar HK 2019 Bahan PCB Tingkat Lanjut dan Desain Sirkuit Frekuensi Tinggi