2025-09-16
उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) पीसीबी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स की रीढ़ हैं, जो 5जी स्मार्टफोन, ऑटोमोटिव एडीएएस सेंसर,और चिकित्सा पहनने योग्य उपकरणमानक पीसीबी के विपरीत, एचडीआई डिजाइन माइक्रोविया (≤150μm), ठीक-पीच निशान (3/3 मिली) और उच्च आवृत्ति संकेतों (100GHz तक) का समर्थन करने के लिए उन्नत सामग्रियों पर निर्भर करते हैं।सही सामग्री का चयन सिग्नल अखंडता को सीधे प्रभावित करता है, थर्मल प्रबंधन, और स्थायित्व यह इंजीनियरों के लिए प्रत्येक विकल्प की ताकत और व्यापार को समझने के लिए महत्वपूर्ण बना रहा है।
यह मार्गदर्शिका एचडीआई पीसीबी निर्माण के लिए सबसे आवश्यक उन्नत सामग्री को तोड़ती है, उनके प्रमुख गुणों की तुलना करती है, और उन्हें वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए मैप करती है।चाहे आप 10Gbps डेटा लिंक या एक लचीला स्वास्थ्य मॉनिटर डिजाइन कर रहे हैं, यह विश्लेषण आपको उन सामग्रियों का चयन करने में मदद करेगा जो प्रदर्शन, लागत और विनिर्माण क्षमता को संतुलित करते हैं।
महत्वपूर्ण बातें
1सामग्री प्रदर्शन ड्राइवर्सः डाईलेक्ट्रिक स्थिर (Dk), अपव्यय कारक (Df), कांच संक्रमण तापमान (Tg),और थर्मल चालकता एचडीआई सफलता के लिए गैर-वार्तालाप योग्य हैं~कम डीके/डीएफ सामग्री उच्च आवृत्ति (>10GHz) डिजाइनों में उत्कृष्ट हैं.
2कोर सामग्री श्रेणियाँ: उन्नत एफआर 4, पॉलीमाइड, बीटी-इपॉक्सी, पीटीएफई और एबीएफ (एजिनोमोटो बिल्ड-अप फिल्म) एचडीआई विनिर्माण में हावी हैं, प्रत्येक अद्वितीय चुनौतियों (जैसे लचीलापन,उच्च गर्मी प्रतिरोध).
3तांबा नवाचारः अल्ट्रा-नरम और पतली तांबा पन्नी बेहतर निशान (50μm) को सक्षम करती है और 5G/mmWave अनुप्रयोगों में सिग्नल हानि को कम करती है।
4अनुप्रयोग संरेखण: पॉलीमाइड लचीले एचडीआई में अग्रणी है; ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स में बीटी-इपॉक्सी चमकता है; पीटीएफई एमएमवेव रडार पर हावी है।
5विनिर्माण सिनर्जीः सामग्री को एचडीआई प्रक्रियाओं (लेजर ड्रिलिंग, अनुक्रमिक लेमिनेशन) के साथ एकीकृत किया जाना चाहिए।
उन्नत एचडीआई पीसीबी के लिए महत्वपूर्ण सामग्री
एचडीआई पीसीबी एक सावधानीपूर्वक क्यूरेट किए गए सामग्रियों के सेट पर निर्भर करते हैं, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट विद्युत, तापीय और यांत्रिक मांगों को पूरा करने के लिए अनुकूलित होता है। नीचे सबसे प्रभावशाली श्रेणियों का विस्तृत टूटना दिया गया हैः
1डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेटः सिग्नल अखंडता की नींव
डायलेक्ट्रिक सामग्री सिग्नल की गति, हानि और प्रतिबाधा को नियंत्रित करने के लिए प्रवाहकीय परतों को अलग करती है।उच्च आवृत्ति लेआउट.
| सामग्री का प्रकार | Dk (10GHz) | डीएफ (10GHz) | Tg (°C) | थर्मल चालकता (W/m·K) | मुख्य लाभ | आदर्श अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|---|---|
| उन्नत FR4 (जैसे, Isola FR408HR) | 4.244.8 | 0.015 ₹0.025 | 170 ¥180 | 0.3 ¢ 0.5 | कम लागत, आसान विनिर्माण, अच्छा प्रदर्शन संतुलन | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (स्मार्टफोन, टैबलेट), आईओटी सेंसर |
| पॉलीमाइड (जैसे, डुपोंट कैप्टन) | 3.0 ¥3.5 | 0.008 ¢0.012 | 250 ¢ 300 | 0.3 ¢ 0.5 | लचीला, उच्च तापमान प्रतिरोधी, कम नमी अवशोषण | पहनने योग्य उपकरण, ऑटोमोबाइल सेंसर, फोल्डेबल डिस्प्ले |
| बीटी-इपॉक्सी (बिस्मालेमाइड-ट्रियाज़ीन) | 3.8 ¢4.2 | 0.008 ¢0.010 | 180 ¢ 200 | 0.6 ¢0.8 | आयामी स्थिरता, उत्कृष्ट वेल्ड करने की क्षमता | ऑटोमोटिव एडीएएस, 5जी बेस स्टेशन, पावर मॉड्यूल |
| पीटीएफई (जैसे, रोजर्स आरटी/ड्यूरोइड 5880) | 2.222.5 | 0.0009 ¢ 0.002 | >260 | 0.29 ¢ 0.35 | अल्ट्रा-लो सिग्नल हानि, उच्च आवृत्ति प्रदर्शन | मिमीवेव रडार, उपग्रह संचार, 5जी मिमीवेव |
| एबीएफ (अजिनोमोटो बिल्ड-अप फिल्म) | 3.0 ¥3.3 | 0.006 ¢0.008 | >210 | 0.4 ¥0.6 | अल्ट्रा-फाइन लाइन क्षमता (2/2 मिलीलीटर), कम फैलाव | उच्च गति सर्वर, एआई त्वरक, आईसी सब्सट्रेट |
एक नज़र में प्रदर्शन: उच्च आवृत्ति संकेत हानि
60 गीगाहर्ट्ज़ पर (5जी मिमीवेव के लिए महत्वपूर्ण), सामग्री का चयन सिग्नल मंदता को सीधे प्रभावित करता हैः
a.PTFE: 0.3dB/इंच (न्यूनतम हानि, लंबी दूरी के लिंक के लिए आदर्श)
b.पोलीमाइडः 0.8dB/इंच (लचीले 5G उपकरणों के लिए संतुलित)
उन्नत FR4: 2.0dB/इंच (> 30GHz अनुप्रयोगों के लिए बहुत अधिक)
2तांबे की पन्नीः ठीक निशान और कम हानि के लिए अनुमति देता है
तांबे की पन्नी एचडीआई पीसीबी में प्रवाहकीय मार्ग बनाती है,और उनकी गुणवत्ता उच्च आवृत्ति संकेत की अखंडता के लिए बनाने या तोड़ने के लिए विशेष रूप से त्वचा प्रभाव के कारण है (उच्च आवृत्तियों पर तांबे की सतह के पास वर्तमान प्रवाह).
| तांबे की पन्नी का प्रकार | मोटाई सीमा | सतह रफनेस (μm) | मुख्य लाभ | लक्षित अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|
| पतला इलेक्ट्रोडेपोजिटेड (ईडी) तांबा | 9 ‰ 18 μm (0.25 ‰ 0.5 औंस) | 0.5 ¢1.0 | घने लेआउट के लिए 50μm ट्रेस/स्पेस को सक्षम करता है | स्मार्टफ़ोन, पहनने योग्य उपकरण, आईओटी सेंसर |
| अति-नरम ईडी तांबा | 1235μm (0.35μ1 औंस) | <0.1 | >28GHz डिजाइन में त्वचा-प्रभाव हानि को कम करता है | 5जी मिमीवेव मॉड्यूल, रडार सिस्टम |
| रोल्ड एनील्ड (आरए) कॉपर | 18 ‰ 70 ‰ (0.5 ‰ 2 औंस) | 0.3 ¢ 0.5 | कठोर-लचीला HDI के लिए बढ़ी हुई लचीलापन | ऑटोमोबाइल सेंसर, फोल्डेबल डिस्प्ले |
सतह की कठोरता का महत्व: एक 1μm कच्ची तांबे की सतह 60GHz पर अल्ट्रा-नरम (0.1μm) तांबे की तुलना में 0.5dB/इंच तक सिग्नल हानि को बढ़ाता है जो 5G बेस स्टेशन की सीमा को 20% तक कम करने के लिए पर्याप्त है।
3प्रबलित सामग्रीः शक्ति और प्रक्रिया संगतता
सुदृढीकरण (आमतौर पर ग्लास आधारित) डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेट को यांत्रिक कठोरता जोड़ते हैं और लेजर ड्रिलिंग और अनुक्रमिक लेमिनेशन जैसी एचडीआई विनिर्माण प्रक्रियाओं के साथ संगतता सुनिश्चित करते हैं।
| सुदृढीकरण प्रकार | सामग्री संरचना | प्रमुख संपत्ति | एचडीआई विनिर्माण लाभ |
|---|---|---|---|
| लेजर ड्रिल करने योग्य ग्लास | ई-ग्लास के फैलाव वाले यार्न | एक समान बुनाई, ड्रिलिंग के दौरान न्यूनतम राल smear | माइक्रोविया निर्माण को सरल बनाता है (50-100μm व्यास) |
| कम सीटीई वाला ग्लास | एस ग्लास या क्वार्ट्ज | थर्मल विस्तार गुणांक (सीटीई): 3-5 पीपीएम/°C | मल्टी-लेयर एचडीआई (10+ परतें) में बोर्ड warpage को कम करता है |
| कम डीके ग्लास | बोरोसिलिकेट कांच | Dk: 3.8 √4.0 (मानक ई ग्लास के लिए 4.8 के मुकाबले) | उच्च आवृत्ति (>10GHz) डिजाइनों में संकेत हानि को कम करता है |
4सतह परिष्करण और सोल्डर मास्कः सुरक्षा और कनेक्शन
सतह की समाप्ति तांबे के ऑक्सीकरण को रोकती है और विश्वसनीय मिलाप सुनिश्चित करती है, जबकि मिलाप मुखौटे निशान को अलग करते हैं और HDI के घने लेआउट के लिए महत्वपूर्ण शॉर्ट सर्किट को रोकते हैं।
| सतह खत्म | मुख्य लाभ | डीएफ प्रभाव (10GHz) | आदर्श अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकेल इमर्शन गोल्ड) | सपाट सतह, संक्षारण प्रतिरोध, लंबे शेल्फ जीवन | 0.001 ₹ 0.002 वृद्धि | ठीक पिच बीजीए (0.4 मिमी), उच्च विश्वसनीयता ऑटोमोटिव |
| विसर्जन चांदी | चिकनी सतह, न्यूनतम संकेत हानि | <0.001 वृद्धि | 5जी आरएफ मॉड्यूल, रडार सिस्टम |
| एनईपीआईजी (इलेक्ट्रोलेस निकेल-पल्लैडियम-डूबने वाला सोना) | मजबूत आसंजन, सीसा मुक्त संगतता | 0.001 ₹ 0.003 वृद्धि | एयरोस्पेस, चिकित्सा उपकरण |
| सोल्डर मास्क का प्रकार | संकल्प (न्यूनतम निशान/स्थान) | थर्मल प्रतिरोध | के लिए सर्वश्रेष्ठ |
|---|---|---|---|
| एलपीआई (तरल फोटो-कल्पनीय) | 50μm/50μm | 150°C तक | सूक्ष्म पिच घटकों, माइक्रोविया |
| लेजर डायरेक्ट इमेजिंग (एलडीआई) | 30μm/30μm | 180°C तक | अल्ट्रा-घन एचडीआई (2/2 मिली ट्रैक/स्पेस) |
एचडीआई अनुप्रयोग द्वारा सामग्री चयन
सही सामग्री आवेदन की आवृत्ति, पर्यावरण और विश्वसनीयता आवश्यकताओं पर निर्भर करती है। नीचे सामान्य उपयोग के मामले और उनके इष्टतम सामग्री युग्मन हैंः
15जी बुनियादी ढांचा और उपकरण
चुनौतीः उच्च आवृत्तियों (2860 गीगाहर्ट्ज) में अति-कम हानि और स्थिर डीके की आवश्यकता होती है।
समाधानः पीटीएफई सब्सट्रेट + अति-नरम तांबा + विसर्जन चांदी खत्म।
उदाहरण: एक 5जी छोटी सेल 12μm अल्ट्रा-नरम तांबे के साथ रोजर्स आरटी/ड्यूरोइड 5880 (पीटीएफई) का उपयोग करती है, जो उन्नत एफआर4 डिजाइनों की तुलना में 25% कम बिजली की खपत के साथ 10 जीबीपीएस डेटा दर प्राप्त करती है।
2ऑटोमोटिव एडीएएस और ईवी इलेक्ट्रॉनिक्स
चुनौतीः अत्यधिक तापमान (-40° से 125° सेल्सियस), कंपन और आर्द्रता।
समाधान: बीटी-इपॉक्सी सब्सट्रेट + लेजर-ड्रिल करने योग्य ग्लास + एनईपीआईजी फिनिश।
उदाहरण: एक 77GHz रडार मॉड्यूल बीटी-इपॉक्सी एचडीआई का उपयोग करता है, 100,000+ मील पर ±5 सेमी का पता लगाने की सटीकता बनाए रखता है, जो टकराव से बचने के लिए महत्वपूर्ण है।
3लचीले पहनने योग्य उपकरण और चिकित्सा सेंसर
चुनौतीः मोड़ (1 मिमी त्रिज्या), जैव संगतता और दीर्घकालिक स्थायित्व।
समाधानः पॉलीमाइड सब्सट्रेट + आरए तांबा + एलपीआई सोल्डर मास्क।
उदाहरण: एक फिटनेस ट्रैकर 18μm आरए तांबे के साथ पॉलीमाइड एचडीआई का उपयोग करता है, जो 40 मिमी के मामले में दिल की दर मॉनिटर, जीपीएस और बैटरी को फिट करते हुए निशान दरार के बिना 100,000+ मोड़ से बचता है।
4उच्च गति डेटा (सर्वर और एआई)
चुनौतीः 112Gbps PAM4 संकेतों को न्यूनतम फैलाव और प्रतिबाधा नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
समाधानः एबीएफ फिल्म + अति-नरम तांबा + एनआईजी फिनिश।
उदाहरण: एक डेटा सेंटर स्विच 2/2 मिली ट्रैक के साथ ABF HDI का उपयोग करता है, मानक FR4 डिजाइनों की तुलना में 30% कम विलंबता के साथ 800Gbps थ्रूपुट का समर्थन करता है।
एचडीआई सामग्री में उभरते रुझान
एचडीआई उद्योग 6जी, एआई और अगली पीढ़ी के ऑटोमोटिव सिस्टम की मांगों को पूरा करने के लिए तेजी से विकसित हो रहा है। प्रमुख नवाचारों में शामिल हैंः
1कम डीके नैनोकॉम्पोसिट्सः नई सामग्री (जैसे, सिरेमिक से भरे पीटीएफई) के साथ डीके <2.0 लक्ष्य 100GHz+ अनुप्रयोग, 6G अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण है।
2एम्बेडेड घटक: एम्बेडेड प्रतिरोधक/संधारित्रों वाले डाईलेक्ट्रिक IoT और पहनने योग्य उपकरणों में बोर्ड के आकार को 40% तक कम करते हैं।
3पर्यावरण के अनुकूल विकल्पः हेलोजन मुक्त उन्नत FR4 और पुनर्नवीनीकरण योग्य तांबे की पन्नी यूरोपीय संघ के RoHS और अमेरिकी EPA स्थिरता नियमों के अनुरूप हैं।
4एआई-संचालित सामग्री चयनः Ansys Granta जैसे उपकरण अनुप्रयोग मापदंडों (आवृत्ति, तापमान) के आधार पर इष्टतम सामग्री का चयन करते हैं, डिजाइन चक्र को 20% तक कम करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: एचडीआई सामग्री मानक पीसीबी सामग्री से कैसे भिन्न होती है?
एः एचडीआई सामग्री में सख्त सहिष्णुता होती है (उदाहरण के लिए, मानक FR4 के लिए Dk ±0.05 बनाम ±0.3), उच्च Tg (मानक FR4 के लिए 180°C+ बनाम 130°C),और लेजर ड्रिलिंग के साथ संगतता माइक्रोविया और ठीक निशान के लिए आवश्यकउच्च Df के कारण उच्च आवृत्तियों (> 10GHz) पर मानक सामग्री विफल हो जाती है।
प्रश्न: मुझे बीटी-इपॉक्सी के बजाय पॉलीमाइड कब चुनना चाहिए?
उत्तरः पॉलीमाइड लचीले डिजाइन (पहने जाने वाले, तह करने योग्य) या उच्च तापमान वाले वातावरण (> 200°C) के लिए आदर्श है। बीटी-इपॉक्सी कठोर अनुप्रयोगों (ऑटोमोटिव एडीएएस,5G बेस स्टेशनों) को कम नमी अवशोषण और आयामी स्थिरता की आवश्यकता होती है.
प्रश्न: क्या एच.डी.आई. के लिए अति चिकनी तांबा लागत के लायक है?
A: हाँ ′′> 28GHz डिजाइनों के लिए (5G मिमीवेव, रडार), अल्ट्रा-नरम तांबा संकेत हानि को 30% तक कम करता है, रेंज का विस्तार करता है और बिजली की जरूरतों को कम करता है। <10GHz अनुप्रयोगों के लिए (वाई-फाई 6)मानक ईडी तांबा पर्याप्त है.
प्रश्न: पीटीएफई और उन्नत एफआर4 के बीच लागत अंतर क्या है?
उत्तरः पीटीएफई की कीमत उन्नत एफआर4 से 5 से 10 गुना अधिक है, लेकिन यह उच्च प्रदर्शन वाले अनुप्रयोगों (उपग्रह संचार, एमएमवेव रडार) के लिए उचित है।उन्नत FR4 संतुलन लागत और प्रदर्शन.
प्रश्न: मैं एचडीआई प्रक्रियाओं के साथ सामग्री संगतता कैसे सुनिश्चित करूं?
उत्तरः एलटी सर्किट जैसे निर्माताओं के साथ जल्दी काम करें_ वे यह सत्यापित कर सकते हैं कि सामग्री (जैसे, लेजर-ड्रिल करने योग्य कांच) लेजर ड्रिलिंग, अनुक्रमिक लेमिनेशन और एओआई निरीक्षण के साथ एकीकृत है,महंगी रीवर्किंग से बचना.
निष्कर्ष
उन्नत सामग्री एचडीआई पीसीबी नवाचार के अज्ञात नायक हैं, जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स को परिभाषित करने वाले कॉम्पैक्ट, उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों को सक्षम करती हैं।5जी मिमीवेव के लिए पीटीएफई के अति-कम नुकसान से लेकर पोलीमाइड के लिए लचीलापन तक, प्रत्येक सामग्री अद्वितीय चुनौतियों का समाधान करती है, लेकिन सफलता सामग्री गुणों को अनुप्रयोग आवश्यकताओं के साथ संरेखित करने पर निर्भर करती है।
प्रमुख मीट्रिक (Dk, Df, Tg) को प्राथमिकता देकर और अनुभवी निर्माताओं के साथ सहयोग करके, इंजीनियर HDI प्रौद्योगिकी की पूरी क्षमता को खोल सकते हैं।और इलेक्ट्रिक वाहन प्रदर्शन की सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं, सामग्री नवाचार एचडीआई पीसीबी की अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स को चालू रखने के लिए एक आधारशिला बने रहेंगे।
एलटी सर्किट जैसे निर्माताओं के लिए,इन उन्नत सामग्रियों का लाभ उठाते हुए लेजर ड्रिलिंग और एलडीआई जैसी सटीक प्रक्रियाओं के साथ मिलकर एचडीआई पीसीबी को आज के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों की कठोर मांगों को पूरा करने की गारंटी देता है।, जीवन रक्षक चिकित्सा उपकरणों से लेकर वैश्विक 5जी नेटवर्क तक।
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