2025-10-15
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ऐसे युग में जहाँ इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सिकुड़ रहे हैं, जबकि अधिक शक्ति पैक कर रहे हैं—अति-पतले स्मार्टफोन, छोटे चिकित्सा पहनने योग्य उपकरण, और कॉम्पैक्ट 5G मॉड्यूल के बारे में सोचें—हाई-डेंसिटी इंटरकनेक्ट (HDI) PCBs गुमनाम नायक बन गए हैं। मानक PCBs के विपरीत, जो छोटे स्थानों में जटिल सर्किट को फिट करने के लिए संघर्ष करते हैं, HDI PCBs कम क्षेत्र में अधिक कनेक्शन देने के लिए माइक्रोविया, बारीक ट्रेस और उन्नत लैमिनेशन का लाभ उठाते हैं। ग्रैंड व्यू रिसर्च के अनुसार, वैश्विक HDI PCB बाजार 2025 से 2033 तक 8% की CAGR से बढ़ने का अनुमान है, जो 2033 तक $28 बिलियन तक पहुंच जाएगा—5G, IoT और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स की मांग से प्रेरित होकर।
यह मार्गदर्शिका HDI PCBs को स्पष्ट करती है: वे क्या हैं, उनकी प्रमुख विशेषताएं, उनका निर्माण कैसे किया जाता है, और वे आधुनिक तकनीक के लिए क्यों महत्वपूर्ण हैं। हम चुनौतियों, भविष्य के रुझानों को भी तोड़ेंगे, और आपके इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन प्रोजेक्ट के लिए सूचित निर्णय लेने में आपकी सहायता करने के लिए सामान्य प्रश्नों का उत्तर देंगे।
मुख्य बातें
1.HDI PCBs कॉम्पैक्टनेस को फिर से परिभाषित करते हैं: माइक्रोविया (50 पैड/cm²), वे प्रदर्शन से समझौता किए बिना छोटे, हल्के उपकरणों को सक्षम करते हैं।
2.निर्माण के लिए सटीकता की आवश्यकता होती है: लेजर ड्रिलिंग, क्रमिक लैमिनेशन, और उन्नत प्लेटिंग विश्वसनीय HDI PCBs बनाने के लिए अपरिहार्य हैं—ये चरण सिग्नल अखंडता और स्थायित्व सुनिश्चित करते हैं।
3.वे अगली पीढ़ी की तकनीक को शक्ति प्रदान करते हैं: HDI PCBs 5G उपकरणों, चिकित्सा पहनने योग्य उपकरणों, EV इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT सेंसर के लिए आवश्यक हैं, जहाँ स्थान और गति महत्वपूर्ण हैं।
4.गुणवत्ता नियंत्रण बनाना या बिगाड़ना है: AOI, एक्स-रे निरीक्षण, और फ्लाइंग प्रोब परीक्षण माइक्रो-स्तरीय दोषों (जैसे, दोषपूर्ण माइक्रोविया) को पकड़ते हैं जो उच्च-घनत्व वाले सर्किट को अक्षम कर सकते हैं।
HDI PCB क्या है? (परिभाषा और मुख्य विशेषताएं)
HDI हाई-डेंसिटी इंटरकनेक्ट के लिए खड़ा है, जो एक प्रकार का PCB है जिसे न्यूनतम स्थान में सर्किट घनत्व को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मानक PCBs के विपरीत, जो बड़े थ्रू-होल विया और चौड़े ट्रेस पर निर्भर करते हैं, HDI PCBs अधिक घटकों को फिट करने के लिए छोटे, विशेष कनेक्शन और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन का उपयोग करते हैं—उन्हें उन उपकरणों के लिए आदर्श बनाते हैं जहाँ आकार और वजन सबसे महत्वपूर्ण होता है।
मुख्य परिभाषाएँ और उद्योग मानक
उद्योग मानकों (IPC-2226) द्वारा, एक HDI PCB को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
a.माइक्रोविया: व्यास ≤150μm (0.006 इंच) वाले विया जो पूरे बोर्ड को छेद किए बिना परतों को जोड़ते हैं।
b.बारीक ट्रेस/स्थान: ट्रेस चौड़ाई और अंतराल 0.1mm (4 mils) जितने छोटे होते हैं, मानक PCBs के लिए 0.2mm (8 mils) की तुलना में।
c.लेयर स्टैकअप: कॉन्फ़िगरेशन जैसे (1+N+1) या (2+N+2), जहाँ “1” या “2” माइक्रोविया वाली परतों को संदर्भित करता है, और “N” मानक कनेक्शन वाली आंतरिक परतों को संदर्भित करता है।
d.उच्च पैड घनत्व: ≥50 पैड प्रति वर्ग सेंटीमीटर, जिससे घटकों को एक साथ करीब से पैक किया जा सकता है (जैसे, 0.4mm पिच वाले BGA चिप्स)।
प्रमुख विशेषताएं जो HDI PCBs को अलग करती हैं
HDI PCBs मानक PCBs से पांच महत्वपूर्ण तरीकों से भिन्न होते हैं—ये विशेषताएं हैं कि वे उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए शीर्ष विकल्प क्यों हैं:
| फ़ीचर | HDI PCB | मानक PCB | वास्तविक दुनिया का प्रभाव |
|---|---|---|---|
| वाया तकनीक | माइक्रोविया, ब्लाइंड विया, दफन विया | थ्रू-होल विया, बड़े ब्लाइंड विया | HDI विया के लिए 70% कम जगह का उपयोग करता है—स्मार्टफोन मदरबोर्ड के लिए महत्वपूर्ण। |
| ट्रेस और स्पेस | 0.1mm (4 mils) या छोटा | 0.2mm (8 mils) या बड़ा | HDI समान क्षेत्र में 2x अधिक ट्रेस फिट करता है—जटिल 5G सिग्नल पथ को सक्षम करता है। |
| पैड घनत्व | >50 पैड/cm² | <30 पैड/cm² | HDI कॉम्पैक्ट उपकरणों में उच्च-पिन चिप्स (जैसे, 1000-पिन BGAs) का समर्थन करता है। |
| विद्युत प्रदर्शन | कम सिग्नल हानि, नियंत्रित प्रतिबाधा | उच्च गति पर उच्च सिग्नल हानि | 5G राउटर में HDI PCBs 6GHz तक सिग्नल अखंडता बनाए रखते हैं। |
| आकार और वजन | मानक PCBs से 30-50% छोटा/हल्का | बड़ा, भारी | HDI पहनने योग्य स्वास्थ्य मॉनिटर (जैसे, फिटनेस ट्रैकर्स) को हल्का बनाता है। |
| विनिर्माण विधियाँ | लेजर ड्रिलिंग, क्रमिक लैमिनेशन | यांत्रिक ड्रिलिंग, एकल लैमिनेशन | HDI की सटीकता 12+ परत बोर्डों के लिए स्टैक्ड माइक्रोविया को सक्षम करती है। |
आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए HDI PCBs क्यों महत्वपूर्ण हैं
HDI में बदलाव केवल आकार के बारे में नहीं है—यह प्रदर्शन और कार्यक्षमता के बारे में है:
1.तेज़ सिग्नल: छोटे ट्रेस लंबाई (कॉम्पैक्ट डिज़ाइन के लिए धन्यवाद) सिग्नल विलंब (तिरछापन) और क्रॉसस्टॉक को कम करते हैं, जो 5G और AI चिप्स के लिए महत्वपूर्ण हैं जो प्रति सेकंड टेराबिट पर डेटा संसाधित करते हैं।
2.बेहतर गर्मी प्रबंधन: घने तांबे की परतें और अनुकूलित ग्राउंड प्लेन मानक PCBs की तुलना में अधिक कुशलता से गर्मी को नष्ट करते हैं—EV बैटरी प्रबंधन प्रणालियों (BMS) और उच्च-शक्ति वाले LEDs के लिए आवश्यक।
3.डिज़ाइन लचीलापन: HDI PCBs घुमावदार या लचीले हो सकते हैं (पॉलीमाइड सब्सट्रेट का उपयोग करके), स्मार्टवॉच केसिंग या ऑटोमोटिव डैशबोर्ड जैसे गैर-पारंपरिक आकारों में फिट होते हैं।
4.EMI परिरक्षण: तंग ट्रेस रूटिंग और समर्पित ग्राउंड परतें विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) को कम करती हैं, जो चिकित्सा उपकरणों (जैसे, MRI मशीन) और एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए महत्वपूर्ण है।
HDI PCB अनुप्रयोग: उनका उपयोग कहाँ किया जाता है (उद्योग द्वारा)
HDI PCBs उन तकनीकों में सर्वव्यापी हैं जो कॉम्पैक्टनेस और उच्च प्रदर्शन की मांग करते हैं। नीचे उनके सबसे महत्वपूर्ण उपयोग मामले दिए गए हैं:
| उद्योग | उत्पाद/अनुप्रयोग | मुख्य HDI लाभ |
|---|---|---|
| उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | स्मार्टफोन, टैबलेट, लैपटॉप, वायरलेस ईयरबड | 5G और AI सुविधाओं के साथ पतले डिज़ाइन (जैसे, 7mm स्मार्टफोन बॉडी) को सक्षम करता है। |
| ऑटोमोटिव | EV BMS, ADAS (राडार/LiDAR), इन्फोटेनमेंट सिस्टम | तंग इंजन बे में फिट होते हुए उच्च तापमान और कंपन को संभालता है। |
| चिकित्सा उपकरण | पहनने योग्य ग्लूकोज मॉनिटर, पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड मशीन | रोगी गतिशीलता के लिए उपकरण को छोटा करता है; निदान के लिए विश्वसनीय सिग्नल सुनिश्चित करता है। |
| दूरसंचार | 5G बेस स्टेशन, छोटे सेल, सैटेलाइट मॉडेम | न्यूनतम हानि के साथ उच्च-आवृत्ति संकेतों (30-60GHz) का समर्थन करता है। |
| एयरोस्पेस और रक्षा | एवियोनिक्स सिस्टम, सैन्य ड्रोन | अत्यधिक तापमान (-55℃ से 125℃) का सामना करता है और विकिरण का प्रतिरोध करता है। |
| औद्योगिक IoT | स्मार्ट सेंसर, भविष्य कहनेवाला रखरखाव मॉड्यूल | छोटे बाड़ों में फिट बैठता है; धूलदार/गीले औद्योगिक वातावरण में विश्वसनीय रूप से संचालित होता है। |
उदाहरण: Apple का iPhone 15 अपने A17 Pro चिप के लिए 12-लेयर HDI PCB का उपयोग करता है, जिससे प्रोसेसर 35% तेज़ प्रदर्शन दे सकता है, जबकि 7.8mm-मोटी बॉडी में फिट हो सकता है। HDI के बिना, फोन 20-30% बड़ा होगा।
HDI PCB विनिर्माण प्रक्रिया: चरण-दर-चरण
एक HDI PCB बनाना एक मानक PCB के निर्माण की तुलना में कहीं अधिक सटीक है—इसके लिए विशेष उपकरण, सख्त गुणवत्ता नियंत्रण और माइक्रो-स्तरीय निर्माण में विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। नीचे पूरी प्रक्रिया दी गई है, डिज़ाइन से लेकर असेंबली तक।
1. डिज़ाइन और सामग्री चयन
पहला कदम PCB लेआउट को डिज़ाइन करना और उन सामग्रियों का चयन करना है जो एप्लिकेशन की आवश्यकताओं से मेल खाते हैं। प्रमुख विचारों में शामिल हैं:
a.सब्सट्रेट:
FR4: कम से मध्यम गति वाले उपकरणों (जैसे, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स) के लिए सबसे आम विकल्प। यह लागत प्रभावी, लौ-मंदक है, और अच्छी यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।
पॉलीमाइड: उच्च तापमान या लचीले HDI PCBs (जैसे, ऑटोमोटिव अंडर-हुड घटक, पहनने योग्य उपकरण) के लिए उपयोग किया जाता है। यह 300℃ तक का सामना करता है और झुकने का प्रतिरोध करता है।
PTFE (टेफ्लॉन): उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों (जैसे, 5G बेस स्टेशन) के लिए आदर्श है क्योंकि इसमें कम डाइइलेक्ट्रिक हानि होती है (<1GHz पर 0.002)।
b.कॉपर: बारीक ट्रेस के लिए पतले तांबे के फॉयल (12-35μm) का उपयोग किया जाता है—मोटे तांबे (70μm) को EV या औद्योगिक PCBs में पावर परतों के लिए आरक्षित किया जाता है।
c.सोल्डर मास्क: HDI PCBs के लिए लिक्विड फोटोइमेजेबल (LPI) सोल्डर मास्क पसंद किया जाता है, क्योंकि यह अंतराल को पाटे बिना बारीक ट्रेस को कोट कर सकता है।
| सब्सट्रेट प्रकार | तापमान प्रतिरोध | डाइइलेक्ट्रिक हानि (1GHz) | के लिए सर्वश्रेष्ठ | लागत (सापेक्ष) |
|---|---|---|---|---|
| FR4 | 130-180℃ | 0.02-0.03 | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, कम गति IoT | 1.0 |
| पॉलीमाइड | 250-300℃ | 0.008-0.015 | लचीले पहनने योग्य उपकरण, ऑटोमोटिव | 3.5 |
| PTFE | 260-300℃ | 0.001-0.002 | 5G, एयरोस्पेस, उच्च-आवृत्ति | 5.0 |
2. लेयर स्टैकअप डिज़ाइन
HDI PCBs घनत्व को अधिकतम करते हुए सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए विशेष स्टैकअप का उपयोग करते हैं। सबसे आम कॉन्फ़िगरेशन हैं:
a.(1+N+1): शीर्ष पर 1 परत माइक्रोविया, N आंतरिक परतें (मानक कनेक्शन), नीचे 1 परत माइक्रोविया (जैसे, पहनने योग्य उपकरणों के लिए 4-लेयर HDI PCBs)।
b.(2+N+2): शीर्ष/नीचे पर 2 परतें माइक्रोविया, N आंतरिक परतें (जैसे, 5G मॉडेम के लिए 8-लेयर HDI PCBs)।
प्रत्येक परत का एक विशिष्ट कार्य होता है:
| परत प्रकार | कार्य | उदाहरण उपयोग मामला |
|---|---|---|
| सिग्नल परत | घटकों के बीच डेटा सिग्नल ले जाता है (जैसे, CPU से मेमोरी)। | स्मार्टफोन A17 प्रो चिप-टू-डिस्प्ले ट्रेस |
| पावर परत | घटकों को वोल्टेज वितरित करता है (जैसे, सेंसर को 3.3V)। | EV BMS पावर वितरण |
| ग्राउंड परत | EMI को कम करता है और सिग्नल के लिए एक संदर्भ प्रदान करता है। | 5G मॉडेम ग्राउंड प्लेन |
| आंतरिक परत | दफन विया (आंतरिक परतों को जोड़ने) और घने ट्रेस रूटिंग को रखता है। | एयरोस्पेस एवियोनिक्स नियंत्रण सर्किट |
महत्वपूर्ण टिप: स्टैकअप डिज़ाइन को प्रतिबाधा आवश्यकताओं (जैसे, RF संकेतों के लिए 50Ω) के साथ संरेखित करना होगा। बेमेल प्रतिबाधा सिग्नल प्रतिबिंब का कारण बनती है, जो उच्च गति वाले उपकरणों में प्रदर्शन को कम करती है।
3. माइक्रोविया ड्रिलिंग (लेजर ड्रिलिंग)
माइक्रोविया HDI PCBs की रीढ़ हैं—और उन्हें केवल लेजर ड्रिलिंग से बनाया जा सकता है (यांत्रिक ड्रिल छेद नहीं बना सकते हैं<0.2mm)। यह कैसे काम करता है:
a.लेजर प्रकार: UV लेजर (तरंग दैर्ध्य 355nm) का उपयोग FR4 और पॉलीमाइड सब्सट्रेट के लिए किया जाता है—वे आसपास के ट्रेस को नुकसान पहुंचाए बिना सामग्री को हटा देते हैं (वाष्पीकरण)।
b.सटीकता: लेजर परतों के बीच संरेखण सुनिश्चित करते हुए ±0.01mm सटीकता के साथ माइक्रोविया ड्रिल करते हैं।
c.माइक्रोविया के प्रकार:
स्टैक्ड माइक्रोविया: विया जो परतों में ओवरलैप करते हैं (जैसे, शीर्ष माइक्रोविया → आंतरिक परत → नीचे माइक्रोविया) कई परतों को जोड़ने के लिए।
स्टैगर माइक्रोविया: ओवरलैप से बचने के लिए परतों में ऑफसेट विया—उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों (जैसे, चिकित्सा उपकरणों) के लिए उपयोग किया जाता है।
लेजर ड्रिलिंग यांत्रिक ड्रिलिंग पर दो प्रमुख लाभ प्रदान करता है:
1.कोई उपकरण घिसाव नहीं: लेजर में भौतिक बिट नहीं होते हैं, इसलिए समय के साथ छेद की गुणवत्ता में कोई गिरावट नहीं होती है।
2.साफ छेद: यांत्रिक ड्रिल बर्र (धातु के शेविंग) छोड़ते हैं जो शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं—लेजर चिकने, बर्र-मुक्त छेद उत्पन्न करते हैं।
4. क्रमिक लैमिनेशन
मानक PCBs के विपरीत, जिन्हें एक चरण में लैमिनेट किया जाता है, HDI PCBs परतों को क्रमिक रूप से बनाने के लिए क्रमिक लैमिनेशन का उपयोग करते हैं। यह प्रक्रिया स्टैक्ड माइक्रोविया और जटिल परत कनेक्शन बनाने के लिए महत्वपूर्ण है:
a.पहला लैमिनेशन: बेस लेयर (जैसे, पावर/ग्राउंड प्लेन के साथ 2-लेयर कोर) को प्रीप्रेग (रेजिन-इम्प्रिग्नेटेड फाइबरग्लास) और कॉपर फॉयल से बॉन्ड करें।
b.ड्रिल और प्लेट: नई तांबे की परत में लेजर-ड्रिल माइक्रोविया, फिर विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए उन्हें तांबे से प्लेट करें।
c.दोहराएँ: स्टैकअप पूरा होने तक अधिक प्रीप्रेग, तांबा और माइक्रोविया परत-दर-परत जोड़ें।
क्रमिक लैमिनेशन 20 परतों तक के HDI PCBs को सक्षम करता है—मानक PCBs की 4-8 परतों से कहीं अधिक। यह वारपेज को भी कम करता है, क्योंकि परतों को एक साथ बजाय धीरे-धीरे बॉन्ड किया जाता है।
5. प्लेटिंग और माइक्रोविया भरना
ड्रिलिंग के बाद, माइक्रोविया को बिजली का संचालन करने के लिए प्लेट किया जाना चाहिए। दो प्रमुख प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है:
a.इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग: एक रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करके माइक्रोविया की दीवारों पर तांबे की एक पतली परत (0.5-1μm) जमा की जाती है—यह आगे की प्लेटिंग के लिए एक आधार बनाता है।
b.इलेक्ट्रोप्लेटिंग: कनेक्शन को मजबूत करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिस के माध्यम से एक मोटी तांबे की परत (5-10μm) जोड़ी जाती है। विया-इन-पैड (जहां घटक सीधे विया पर बैठते हैं) के लिए, एक सपाट सतह बनाने के लिए माइक्रोविया को तांबे या एपॉक्सी से भरा जाता है।
| प्लेटिंग तकनीक | उद्देश्य | के लिए सर्वश्रेष्ठ |
|---|---|---|
| इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग | माइक्रोविया में एक समान बेस लेयर बनाता है। | सभी HDI PCBs |
| इलेक्ट्रोप्लेटिंग | उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों (जैसे, EV पावर मॉड्यूल) के लिए विया को मजबूत करता है। | पावर-भूखे उपकरण |
| कॉपर भरना | BGAs जैसे घटकों के लिए फ्लैट विया बनाता है (सोल्डर ब्रिजिंग से बचाता है)। | उच्च-पिन चिप्स (जैसे, 1000-पिन प्रोसेसर) |
6. सतह खत्म अनुप्रयोग
सतह खत्म तांबे के ट्रेस को ऑक्सीकरण से बचाता है और अच्छी सोल्डरबिलिटी सुनिश्चित करता है। HDI PCBs के लिए, सपाट, समान फिनिश महत्वपूर्ण हैं (HASL जैसे भारी फिनिश बारीक पैड को ब्रिज कर सकते हैं):
| सतह खत्म | मुख्य गुण | के लिए सर्वश्रेष्ठ |
|---|---|---|
| ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकल इमर्शन गोल्ड) | सपाट, संक्षारण-प्रतिरोधी, उच्च विश्वसनीयता। | चिकित्सा उपकरण, एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स |
| इमर्शन टिन | सीसा-मुक्त, सपाट, कम लागत। | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे, वायरलेस ईयरबड) |
| HASL (हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग) | भारी, सपाट नहीं—बारीक पैड को ब्रिज करने का जोखिम। | HDI PCBs के लिए अनुशंसित नहीं |
डेटा पॉइंट: ENIG फिनिश 12 महीने तक का शेल्फ जीवन प्रदान करते हैं, इमर्शन टिन के लिए 6 महीने की तुलना में—कम-वॉल्यूम HDI परियोजनाओं (जैसे, चिकित्सा उपकरण प्रोटोटाइप) के लिए महत्वपूर्ण।
7. परीक्षण और निरीक्षण (गुणवत्ता नियंत्रण)
HDI PCBs में माइक्रो-स्तरीय दोष होते हैं जो नग्न आंखों को दिखाई नहीं देते हैं—इसलिए कठोर परीक्षण आवश्यक है। सामान्य विधियों में शामिल हैं:
a.स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (AOI): सतह दोषों (जैसे, लापता ट्रेस, सोल्डर मास्क गैप) की जांच के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों का उपयोग करता है।
b.एक्स-रे निरीक्षण: माइक्रोविया गुणवत्ता (जैसे, तांबे से भरे विया में कोई शून्य नहीं) और परत संरेखण को सत्यापित करने के लिए परतों में प्रवेश करता है।
c.फ्लाइंग प्रोब टेस्टिंग: शॉर्ट्स, ओपन और प्रतिबाधा बेमेल के लिए परीक्षण करने के लिए मूवेबल प्रोब का उपयोग करता है—प्रोटोटाइप या कम-वॉल्यूम HDI PCBs के लिए आदर्श।
d.थर्मल साइक्लिंग टेस्टिंग: HDI PCBs को -40℃~125℃ पर 1000 चक्रों के लिए उजागर करता है ताकि डीलेमिनेशन (HDI PCBs में एक सामान्य विफलता) की जांच की जा सके।
उद्योग मानक: IPC-A-600G को HDI PCBs में माइक्रोविया में <0.1mm शून्य और थर्मल साइक्लिंग के बाद कोई डीलेमिनेशन नहीं होना आवश्यक है—इन मानकों को पूरा करने में विफलता से डिवाइस में खराबी आ सकती है।
8. घटक असेंबली
अंतिम चरण HDI PCB पर घटकों को माउंट करना है। इसके लिए सटीकता की आवश्यकता होती है, क्योंकि घटक अक्सर छोटे होते हैं (जैसे, 01005 पैसिव, 0.4mm-पिच BGAs):
a.पिक-एंड-प्लेस मशीनें: घटकों को ±0.02mm सटीकता के साथ रखने के लिए विजन सिस्टम का उपयोग करती हैं—मैनुअल असेंबली की तुलना में तेज़ और अधिक सटीक।
b.रिफ्लो सोल्डरिंग: सटीक तापमान नियंत्रण (±0.5℃) वाले ओवन HDI PCB के पतले ट्रेस को नुकसान पहुंचाए बिना सोल्डर पेस्ट को पिघलाते हैं।
c.असेंबली के बाद निरीक्षण: एक अंतिम AOI या एक्स-रे जांच यह सुनिश्चित करती है कि कोई सोल्डर ब्रिज (बारीक-पिच घटकों के साथ आम) या लापता हिस्से न हों।
मुख्य HDI PCB विनिर्माण तकनीक
उच्च गुणवत्ता वाले HDI PCBs का उत्पादन करने के लिए तीन तकनीकें महत्वपूर्ण हैं—वे विश्वसनीय निर्माताओं को कम लागत वाले लोगों से अलग करती हैं।
1. लेजर ड्रिलिंग (माइक्रोविया निर्माण)
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, लेजर ड्रिलिंग HDI PCBs के लिए अपरिहार्य है। उन्नत निर्माता पॉलीमाइड सब्सट्रेट के लिए फेमटोसेकंड लेजर (अति-लघु दालों) का उपयोग करते हैं, क्योंकि वे गर्मी के नुकसान को कम करते हैं (लचीले HDI PCBs के लिए महत्वपूर्ण)। फेमटोसेकंड लेजर 50μm जितने छोटे माइक्रोविया ड्रिल कर सकते हैं—अगली पीढ़ी के पहनने योग्य उपकरणों (जैसे, स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस) के लिए आदर्श।
2. क्रमिक लैमिनेशन (लेयर बिल्डिंग)
क्रमिक लैमिनेशन के लिए विशेष प्रेस की आवश्यकता होती है जो समान गर्मी (170-180℃) और दबाव (30-40kg/cm²) लागू करते हैं ताकि हवा के बुलबुले से बचा जा सके। शीर्ष निर्माता परतों के बीच हवा को हटाने के लिए वैक्यूम लैमिनेशन का उपयोग करते हैं—यह डीलेमिनेशन दरों को 5% (मानक लैमिनेशन) से कम करता है<0.5%।
3. बारीक रेखा नक़्क़ाशी (ट्रेस निर्माण)
बारीक रेखा नक़्क़ाशी का उपयोग करके 0.05mm (2 mils) जितने छोटे ट्रेस बनाता है:
a.सूखी फिल्म फोटोरेसिस्ट: एक प्रकाश-संवेदनशील सामग्री जो तांबे को नक़्क़ाशी रसायनों से बचाती है।
b.प्लाज्मा नक़्क़ाशी: ±0.005mm सटीकता के साथ तांबे को नक़्क़ाशी करने के लिए आयनित गैस का उपयोग करता है—रासायनिक नक़्क़ाशी (±0.01mm) से बेहतर।
बारीक रेखा नक़्क़ाशी 5G HDI PCBs के लिए महत्वपूर्ण है, जहाँ ट्रेस चौड़ाई में >0.01mm के बदलाव प्रतिबाधा बेमेल और सिग्नल हानि का कारण बन सकते हैं।
HDI PCB विनिर्माण में चुनौतियाँ
जबकि HDI PCBs भारी लाभ प्रदान करते हैं, वे अद्वितीय चुनौतियों के साथ आते हैं जो जटिलता और लागत को बढ़ाते हैं।
1. विनिर्माण जटिलता और लागत
HDI PCBs मानक PCBs की तुलना में 3-5x अधिक महंगे होते हैं, इसके कारण:
a.विशेष उपकरण: लेजर ड्रिल की लागत $100,000-$500,000 (बनाम $50,000 यांत्रिक ड्रिल के लिए)।
b.कुशल श्रम: तकनीशियनों को लेजर ड्रिल और क्रमिक लैमिनेशन प्रेस संचालित करने के लिए प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है।
c.लंबे समय तक लीड समय: क्रमिक लैमिनेशन उत्पादन में 1-2 सप्ताह जोड़ता है (मानक PCBs में 3-5 दिन लगते हैं)।
| PCB प्रकार | विनिर्माण जटिलता | प्रति वर्ग इंच लागत | लीड टाइम (प्रोटोटाइप) |
|---|---|---|---|
| मानक PCB | कम | $0.50-$1.50 | 1-3 दिन |
| HDI PCB (4-लेयर) | मध्यम | $2.50-$5.00 | 5-7 दिन |
| HDI PCB (12-लेयर) | उच्च | $8.00-$15.00 | 10-14 दिन |
2. गुणवत्ता नियंत्रण जोखिम
HDI PCBs माइक्रो-स्तरीय दोषों के लिए प्रवण होते हैं जो पूरे सर्किट को अक्षम कर सकते हैं:
a.माइक्रोविया शून्य: प्लेटेड माइक्रोविया में हवा के बुलबुले ओपन सर्किट का कारण बनते हैं—केवल एक्स-रे निरीक्षण के साथ पता लगाने योग्य।
b.ट्रेस ब्रिजिंग: बारीक ट्रेस के बीच सोल्डर या तांबा शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है—यदि सोल्डर मास्क गलत तरीके से लगाया जाता है तो आम।
c.डीलेमिनेशन: खराब लैमिनेशन (जैसे, असमान दबाव) के कारण परतें अलग हो जाती हैं—उच्च-तापमान अनुप्रयोगों (जैसे, EVs) के लिए घातक।
d.प्रतिबाधा बेमेल: असंगत ट्रेस चौड़ाई या डाइइलेक्ट्रिक मोटाई सिग्नल की गुणवत्ता को कम करती है—5G के लिए महत्वपूर्ण।
इन जोखिमों को कम करने के लिए, निर्माता हर कदम की निगरानी के लिए सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण (SPC) का उपयोग करते हैं—उदाहरण के लिए, स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए हर 100 बोर्ड पर माइक्रोविया व्यास को मापना।
3. डिज़ाइन जटिलता
एक HDI PCB डिज़ाइन करने के लिए विशेष सॉफ़्टवेयर (जैसे, Altium डिज़ाइनर, कैडेंस एलेग्रो) और विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है:
a.माइक्रोविया प्लेसमेंट: शॉर्ट्स का कारण बनने वाले ओवरलैपिंग विया से बचना।
b.थर्मल प्रबंधन: ज़्यादा गरम होने से रोकने के लिए पावर ट्रेस को रूट करना।
c.EMI में कमी: हस्तक्षेप को कम करने के लिए ग्राउंड प्लेन जोड़ना।
कई डिज़ाइन टीमें HDI लेआउट के साथ संघर्ष करती हैं—अनुभवी डिज़ाइनरों को आउटसोर्सिंग से त्रुटियों को 40% तक कम किया जा सकता है।
HDI PCB तकनीक में भविष्य के रुझान
HDI PCB बाजार तेजी से विकसित हो रहा है, जो और भी छोटे, तेज़ उपकरणों की मांग से प्रेरित है। नीचे देखने के लिए शीर्ष रुझान दिए गए हैं:
1. AI-संचालित डिज़ाइन और विनिर्माण
AI उपकरण HDI PCB डिज़ाइन को सुव्यवस्थित कर रहे हैं:
a.ऑटो-रूटिंग: AI सॉफ़्टवेयर (जैसे, सीमेंस Xcelerator) स्वचालित रूप से बारीक ट्रेस को रूट करता है और माइक्रोविया रखता है, जिससे डिज़ाइन समय 50% कम हो जाता है।
b.भविष्य कहनेवाला रखरखाव: AI लेजर ड्रिल और लैमिनेशन प्रेस की निगरानी करता है, विफलताओं का अनुमान लगाता है इससे पहले कि वे घटित हों (जैसे, लेजर डायोड को जलने से पहले बदलना)।
c.दोष का पता लगाना: AI-संचालित AOI सिस्टम 99.9% सटीकता के साथ दोषों (जैसे, माइक्रोविया शून्य) की पहचान कर सकते हैं—मानव निरीक्षकों (95%) से बेहतर।
2. लघुकरण और किसी भी परत HDI
“किसी भी परत HDI” अगली सीमा है—यह तकनीक माइक्रोविया को किसी भी परत (केवल शीर्ष/नीचे नहीं) को जोड़ने की अनुमति देती है, जिससे और भी अधिक घनत्व सक्षम होता है। उदाहरण के लिए:
a.16-लेयर किसी भी परत HDI PCBs: एयरोस्पेस एवियोनिक्स में उपय
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