ควรพิจารณาอะไรบ้างเมื่อเลือกผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ HDI

การเข้าใจเทคโนโลยี HDI PCB

High-Density Interconnect (HDI) PCB คืออะไร

แผ่นวงจรพิมพ์แบบเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง หรือ HDI PCBs เป็นหนึ่งในรูปแบบขั้นสูงที่สุดของเทคโนโลยีแผ่นวงจร ซึ่งช่วยให้เกิดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์รุ่นล่าสุดในปัจจุบัน ต่างจากแผ่นวงจรพิมพ์ทั่วไป HDI PCB มีการรวมเอา ไมโครเวีย เส้นทางสายไฟและช่องว่างขนาดละเอียดมาก และโครงสร้างไวอาที่ซับซ้อน เช่น เวียแบบบอด และ วายัสแบบฝัง เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นส่วนและการวางเส้นทางอย่างยืดหยุ่นอย่างมาก

แก่นหลักของเทคโนโลยี HDI ถูกกำหนดโดย ความหนาแน่นของการเดินสายสูงขึ้น —จำนวนตัวนำต่อพื้นที่มากขึ้น—และสามารถรองรับความกว้างของลายเส้นที่ละเอียดมากและระยะห่างระหว่างลายเส้นที่แคบที่สุด สิ่งเหล่านี้ทำให้ผู้ออกแบบที่ใช้แผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI สามารถ:

• จัดวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในพื้นที่จำกัด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้งานในยานยนต์สมัยใหม่ที่มีพื้นที่จำกัด
• จัดเส้นทางสัญญาณให้กับชิ้นส่วนที่มีขาจำนวนมาก เช่น BGA ขนาด pitch 0.4 มม. และ FPGA โดยไม่จำเป็นต้องใช้หลายชั้นหรือกลยุทธ์การแยกขาที่ซับซ้อน
• บรรลุประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า ด้วยการปรับปรุง ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และลดการรบกวนให้น้อยที่สุด การรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) .

คุณสมบัติหลักของเทคโนโลยี HDI PCB

วิวัฒนาการของ HDI สำหรับการผลิตแผ่นวงจรพีซีบีเพื่อยานยนต์

แรงผลักดันสู่ การลดขนาดและเพิ่มฟังก์ชันการทำงาน ในยานพาหนะ—เช่น โมดูลความบันเทิง, ADAS และระบบจัดการแบตเตอรี่—ได้ผลักดันการนำเอา HDI ไปใช้ในแอปพลิเคชันยานยนต์ โครงสร้างแบบอัจฉริยะที่กะทัดรัดซึ่งขับเคลื่อนโดยเทคโนโลยี HDI ไม่เพียงแต่ลดขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์เท่านั้น แต่ยังเพิ่มความน่าเชื่อถือได้โดยการสร้างเส้นทางสัญญาณที่สั้นและควบคุมความต้านทานได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการส่งข้อมูลความเร็วสูง

ประโยชน์ของแผ่นวงจรพีซีบีแบบ HDI ในการออกแบบยานยนต์

กรณีศึกษา: โมดูลเรดาร์สำหรับยานยนต์

เทคโนโลยีเอชดีไอพีซีบีในภาพรวม

• ความยืดหยุ่นของโครงสร้างชั้น: สามารถปรับแต่งได้ง่ายตามการใช้งาน (1-N-1, 2-N-2, โครงสร้างผสม, ไม่มีแกนกลาง)
• โครงสร้างวิอาแบบซับซ้อน: เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตให้ได้อัตราผลผลิตสูงด้วยระยะพิทช์ที่แน่นและเส้นลวดละเอียด
• เทคนิคการเจาะขั้นสูง:  การเจาะเลเซอร์ มอบความแม่นยำสูงสุด (±1 มิล) ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับไมโครเวียส์และแผงวงจรหลายชั้น
• ต้นแบบผลิตเร็ว : สามารถจัดส่งตัวอย่างได้ภายใน 24 ชั่วโมง สำหรับการตรวจสอบการออกแบบเร่งด่วน
• ความพร้อมสำหรับการผลิตจำนวนมาก : การเปลี่ยนผ่านอย่างราบรื่นจาก NPI สู่การผลิตเชิงปริมาณ โดยมีเครื่องมือและการควบคุมกระบวนการที่สามารถขยายขนาดได้
• Integrated logistics : การจัดส่งแบบครบวงจรภายในสถานประกอบการหรือภายใต้การควบคุมอย่างใกล้ชิด เพื่อลดความเสี่ยงจากการจัดการระหว่างทางและปัญหาความล่าช้าจากศุลกากร
• การเติมสารนำไฟฟ้าในรูเจาะ: ใช้เรซินชนิดนำไฟฟ้าหรือแป้งทองแดงเพื่อการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ดีที่สุด และช่วยระบายความร้อนได้ดีขึ้น เหมาะสำหรับโมดูลที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงและความน่าเชื่อถือสูง
• การเติมรูแบบไม่นำไฟฟ้า (NCF): ใช้ในกรณีที่ต้องการการแยกสัญญาณอย่างง่าย หรือลดการซึมผ่านเข้าสู่แผดเดียบให้น้อยที่สุด; มีต้นทุนต่ำและถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับเครือข่ายสัญญาณ
• ค่าความคลาดเคลื่อนในการวางชิ้นส่วน: แจ้งข้อกำหนดอย่างชัดเจน โดยเฉพาะสำหรับชิปความเร็วสูงและชิปที่มีระยะห่างระหว่างขาเชื่อมต่อแคบ
• ระยะเว้นครีมกันลื่น (Solder Mask Clearance): ระบุระยะเว้นที่แน่นหนาสำหรับพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูง
• การเลือกเส้นทางเดินสัญญาณและความกว้างช่องว่าง: เส้นทางเดินสัญญาณและความกว้างช่องว่างที่แคบลงจะเพิ่มความหนาแน่นได้ แต่จะทำให้ต้นทุนการกลึงและการตรวจสอบสูงขึ้น
• ความหนาแน่นของไมโครไวอาและไวอาแบบซ้อนกัน: จำนวนรอบการเคลือบต่อเนื่องโดยลำดับเป็นตัวกำหนดต้นทุนของแผ่นวงจรพิมพ์โดยตรง—ควรลดการซ้อนไวอาให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้
• ประเภทการเติมผ่านช่องทาง: เลือก между สายไฟ และ ไม่นำไฟฟ้า (NCF) เติมตามข้อกำหนดของการประกอบและรอบการรีฟโลว์
•  

ความหนาแน่นของการวางเส้นสัญญาณ เทียบกับ จำนวนชั้น เพิ่มประสิทธิภาพการนำสัญญาณและการเดินเส้นกลับโดยใช้เครื่องมืออย่างเช่น ตัวออกแบบโครงสร้างชั้น; การมีชั้นมากขึ้นมักทำให้สามารถวางเส้นได้สะอาดและแข็งแรงกว่า โดยลดการรบกวนซึ่งกันและกัน

ประเภทและแอปพลิเคชันของแผ่นวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์

ภาพรวมประเภทแผ่นวงจรพิมพ์สำหรับยานยนต์

ไม่ใช่ว่าแผ่นวงจรพิมพ์ในยานพาหนะทุกชนิดจะเป็น HDI — แต่ HDI มีความจำเป็นสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนและกะทัดรัด ยานยนต์ในปัจจุบันต้องการแผ่นวงจรพิมพ์หลายประเภท โดยรถยนต์สมัยใหม่มักใช้

ประเภทแผ่นวงจรพิมพ์ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

• • • แผ่นวงจรพิมพ์แบบด้านเดียวและสองด้าน: ใช้ในวงจรไฟฟ้าและระบบแสงสว่างแบบเดิม แต่กำลังถูกแทนที่ด้วยตัวเลือกแบบหลายชั้นหรือ HDI มากขึ้นเมื่อความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้น
    • แผ่นวงจรพิมพ์แบบหลายชั้น: (4–12 ชั้นขึ้นไป) สำหรับกระจายสัญญาณ กระแสไฟฟ้า และกราวด์ในหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ระดับกลางและระบบเครื่องเสียงในรถยนต์
    • แผ่นวงจรพิมพ์แบบแข็ง: ให้ความมั่นคงทางโครงสร้างในสภาพแวดล้อมยานยนต์ที่รุนแรง
    • แผ่นวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นและแบบผสมแข็ง-ยืดหยุ่น: จำเป็นสำหรับพื้นที่แคบ เช่น ภายในแกนพวงมาลัยหรือชุดประกอบโคมไฟ
    • แผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI: สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ทุกชนิดที่ต้องการความหนาแน่น ส่งผลต่อขนาดเล็กลง และความต้องการสัญญาณความเร็วสูง

สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI

การจำแนกแผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI สำหรับการใช้งานยานยนต์

การประยุกต์ใช้งานแผงวงจรพีซีบี HDI สำหรับยานยนต์โดยทั่วไป

ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS)

• • • ต้องการประมวลผลแบบเรียลไทม์สำหรับระบบควบคุมเลน, การตรวจจับวัตถุ, ระบบครูซคอนโทรล, และระบบหลีกเลี่ยงการชน
    • ต้องการเส้นลายละเอียดสูงมาก (บางได้ถึง 1 มิล โดยใช้กระบวนการกึ่งเติมสาร) ไมโครไวอาแบบเรียงซ้อน สำหรับการเดินเส้นสัญญาณของชิป BGA ความหนาแน่นสูง

โมดูลความบันเทิงบนรถและการติดตามตำแหน่ง

• • • การประมวลผลมัลติมีเดียขั้นซับซ้อน การสื่อสารไร้สาย การควบคุมผ่านหน้าจอสัมผัส
    • HDI แบบหลายชั้น สำหรับการเชื่อมต่อ SoCs, DDR และโมดูลวิทยุ โดยยังคงรักษาระบบไว้ การลด EMI .

หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ecus)

• • • แผ่น HDI หลายชั้นที่มีความน่าเชื่อถือสูง พร้อมจำนวนชั้นที่เพิ่มขึ้น รองรับการควบคุมเครื่องยนต์อย่างแม่นยำและการรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์

การจัดการแบตเตอรี่และอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า

• • • เซ็นเซอร์ฝังตัว วงจรปรับสมดุลเซลล์ และวงจรป้องกันที่มีระยะ trace และ space แน่น trace และ space ข้อกำหนดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

โมดูลเซ็นเซอร์และกล้อง

• • • กล้องความละเอียดสูงขนาดเล็กล้ำ และหน่วยเรดาร์/ลิดาร์ อาศัยแผ่น PCB HDI แบบไม่มีแกนหรือแบบมีโพรง เพื่อให้มีโปรไฟล์ต่ำและรักษาระดับสัญญาณได้อย่างมั่นคง

การกรอง EMI และการเดินเส้นสัญญาณความเร็วสูง

• • • บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อลด EMI และอนุญาตให้ใช้ การควบคุมอิมพีแดนซ์ รวมวงจรอานาล็อกและวงจรวิทยุที่ไวต่อสัญญาณรบกวนไว้ในรูปแบบขนาดกะทัดรัดเดียวกัน

การกำหนดข้อกำหนดแผ่นวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์ของคุณ

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคสำคัญ

เมื่อกำหนดข้อกำหนดแผ่นวงจรพิมพ์ HDI สำหรับการใช้งานในยานยนต์ ควรมีการระบุข้อกำหนดหลักหลายประการตั้งแต่ต้น ตัวแปรเหล่านี้จะส่งผลโดยตรงต่อการเลือกชั้นวาง (stackup) โครงสร้างวาย (via structure) ความสามารถในการผลิต และต้นทุนของแผ่นวงจรพิมพ์

• • จำนวนชั้นเป้าหมายและการจัดเรียงชั้น (Stackup): แผ่นวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์ส่วนใหญ่ใช้ระหว่าง 4 และ 10+ ชั้น . จำนวนชั้นที่มากขึ้นสามารถรองรับฟังก์ชันได้มากขึ้นและเพิ่มความหนาแน่นของการเดินเส้นได้ดีขึ้น แต่จะทำให้จำนวนรอบการเคลือบแบบต่อเนื่อง เพิ่มต้นทุน และความซับซ้อนของการจัดตำแหน่งเพิ่มขึ้น
  • เส้นและความเว้นว่างขั้นต่ำ: ระบุความกว้างของเส้นและการเว้นระยะขั้นต่ำที่คุณต้องการ (เช่น 2-mil / 50 µm หรือแม้กระทั่ง 1-mil สำหรับการนำสัญญาณออกจากรู BGA แบบละเอียด) สิ่งนี้มีผลต่อประสิทธิภาพของสัญญาณและการดำเนินกระบวนการของผู้ผลิต HDI
  • ระยะห่างของ BGA และชิ้นส่วน: กำหนดระยะห่างของ BGA ที่เล็กที่สุด (.4 มม. เป็นระยะที่พบได้ทั่วไปสำหรับชิปสมัยใหม่) ระยะห่างที่แคบลงต้องใช้วิธีไมโครไวอา ไวอาอินแพด และแนวทางการจัดเรียงชั้นขั้นสูง
  • โครงสร้างไวอา: ระบุตำแหน่งที่คุณต้องการ ไมโครเวีย , เวียแบบบอด , วายัสแบบฝัง , และใดๆ via-in-pad ความต้องการ เช่น microvia แบบซ้อนกันจำเป็นสำหรับความหนาแน่นของการเดินเส้นสูงพิเศษ
  • ขนาดแผดและค่าความคลาดเคลื่อนของรูเจาะ: กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางแผดตามมาตรฐาน IPC/JEDEC และความแม่นยำในการเจาะที่ต้องการ ความแม่นยำในการเจาะ (±1 mil เป็นไปได้ด้วยเทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์ขั้นสูง)
  • ความหนาของบอร์ดและค่าความคลาดเคลื่อนหลังกระบวนการอัด (Press-Out): กำหนดความหนาของบอร์ดเมื่อเสร็จสมบูรณ์และค่าความคลาดเคลื่อนหลังกระบวนการอัด ซึ่งมีผลต่อความแข็งแรงเชิงกลและการเข้ากันได้กับขั้วต่อและเปลือกหุ้ม
  • สภาพผิวสำเร็จรูป: ENIG, OSP, silver immersion หรือข้อกำหนดพิเศษใด ๆ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้มีผลต่อความน่าเชื่อถือและการประกอบในขั้นตอนถัดไป

ตาราง: ตัวอย่างแผ่นข้อมูลจำเพาะสำหรับแผงวงจรพิมพ์ HDI สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์

รายการตรวจสอบ: สิ่งที่ควรจัดเตรียมเมื่อขอใบเสนอราคาจากผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์

• • ไฟล์ Gerber/ข้อมูล พร้อมระบุชั้นโครงสร้าง รูเจาะ และชั้นแพดอย่างชัดเจน
  • แผนผังсхемแสดงเส้นทางสัญญาณที่ต้องควบคุมอิมพีแดนซ์และสัญญาณสำคัญที่ทำเครื่องหมายไว้
  • ปริมาณที่คาดหวัง (ต้นแบบ, ก่อนการผลิต, การผลิตชุด)
  • ความน่าเชื่อถือและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม
  • คำขอรับรองการปฏิบัติตาม
  • พื้นผิว การเคลือบกันซolder สี เคลือบพิเศษ หรือเครื่องหมายเฉพาะใดๆ
  • ข้อกำหนดขั้นตอนการประกอบ หากต้องการบริการประกอบเต็มรูปแบบ

มาตรฐานการผลิตและคุณภาพหลัก

การเลือกผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ HDI PCB ไม่ใช่แค่เรื่องเทคโนโลยีเท่านั้น แต่เป็นเรื่องของความไว้วางใจ เพราะความเสี่ยงในอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์มีสูง: ความล้มเหลวอาจส่งผลต่อความปลอดภัย ก่อให้เกิดการเรียกคืนที่มีค่าใช้จ่ายสูง และทำลายชื่อเสียงของแบรนด์ ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตชั้นนำจึงลงทุนอย่างหนักในใบรับรองคุณภาพ ระบบควบคุมกระบวนการขั้นสูง และระบบปรับปรุงอย่างต่อเนื่องสำหรับทุกขั้นตอนของ Hdi pcb กระบวนการผลิต ตั้งแต่การชุบไมโครเวีย ไปจนถึงการประกบชั้นแบบลำดับและการประกอบขั้นสุดท้าย

ใบรับรองผู้ผลิตที่จำเป็นสำหรับ HDI PCB สำหรับยานยนต์

การเลือกพันธมิตรที่เหมาะสม ใบรับรองของอุตสาหกรรม เป็นสิ่งที่ต้องมีในภาคยานยนต์ เอกสารรับรองเหล่านี้รับประกันความสอดคล้องตามมาตรฐานการจัดการคุณภาพ การตรวจสอบย้อนกลับได้ และการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวด นี่คือสิ่งที่ควรพิจารณา:

ตารางใบรับรองที่จำเป็น

แนวปฏิบัติด้านการควบคุมคุณภาพในการผลิต HDI PCB

ยานยนต์ HDI PCBs ต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดในด้านการสืบค้นได้ การทำซ้ำได้ และการป้องกันข้อบกพร่อง ผู้ผลิตชั้นนำจะใช้วิธีการแบบหลายชั้น ครอบคลุมทุกขั้นตอน

การตรวจสอบวัสดุที่เข้ามา

วัสดุพื้นฐานทั้งหมด (FR-4, high-Tg, ปราศจากฮาโลเจน, ฟอยล์ทองแดง) จะถูกตรวจสอบความสอดคล้องและติดตามย้อนกลับได้ก่อนเริ่มการผลิต

การตรวจสอบระหว่างกระบวนการ

การตรวจสอบด้วยระบบออปติคอลอัตโนมัติ (AOI): แต่ละชั้นจะถูกสแกนด้วย AOI เพื่อตรวจจับปัญหาการลัดวงจร การขาด และปัญหาเส้นทางเดินไฟฟ้า

การตรวจสอบตำแหน่งการเจาะรู: ไมโครเวีย และ การเจาะเลเซอร์ ความแม่นยำได้รับการยืนยันภายในค่า ±1 มิล เพื่อป้องกันการจัดตำแหน่งที่ผิดพลาด โดยเฉพาะในกรณีที่สำคัญอย่าง แบบเรียงสลับ และ ไมโครเวียแบบซ้อนกัน โครงสร้าง

การตรวจสอบความหนาของการเคลือบผิว: เพื่อให้มั่นใจว่าการเคลือบทองแดงในไมโครเวียมีความสม่ำเสมอ ทำให้เกิดการนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และทนทาน

การควบคุมกระบวนการทางสถิติ: ขั้นตอนสำคัญ (การอบอัดชั้น การเจาะรู รอบการเคลือบผิว) จะถูกตรวจสอบเพื่อดูความแปรปรวน หากพบว่าอยู่นอกข้อกำหนดจะหยุดการผลิตและดำเนินการสอบสวนทันที

การทดสอบสุดท้ายและตรวจสอบขั้นสุดท้าย

• • การทดสอบทางไฟฟ้า: ตรวจจับวงจรเปิด/วงจรสั้นในทุกเน็ต โดยทั่วไปใช้เครื่องทดสอบชนิดหัวสำรวจอัตโนมัติ (flying probe) หรือเครื่องทดสอบแบบฟิกซ์เจอร์
  • การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์: ใช้เพื่อยืนยันการเติมวายอาที่ถูกซ่อน การเติมวายอาภายในพัด และการจัดตำแหน่งชั้นภายในของโครงสร้างแผ่นพีซีบีที่ซับซ้อน
  • การวิเคราะห์ภาคตัดขวาง: ตัวอย่างสุ่มจะถูกตัดและตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เพื่อตรวจสอบการเติมวายอา ความแข็งแรงของการชุบ และความสอดคล้องของอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (aspect ratio)

การทดสอบความน่าเชื่อถือและการทดสอบสภาพแวดล้อม

• • โครงการยานยนต์ระดับสูงต้องการการทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว การสั่นสะเทือน และความต้านทานต่อสารเคมีและความชื้น — มักจำลองตามขั้นตอนการรับรองระดับระบบเต็มรูปแบบ

การติดตามย้อนกลับและการบันทึกข้อมูล

• • การติดตามหมายเลขซีเรียลตามล็อต การระบุรหัสแท่งแบบเต็มรูปแบบสำหรับแต่ละรอบการเคลือบหลายชั้น และบันทึกกระบวนการอย่างละเอียดในทุกขั้นตอน

การจัดส่งตรงเวลาและศักยภาพครบวงจร

การจัดหาแผ่นพีซีบีเอชดีไอส่งผลต่อห่วงโซ่การผลิตยานยนต์ทั้งหมด ผู้ผลิตแผ่นพีซีบีเอชดีไอชั้นนำจะให้บริการ:

มาตรฐานการผลิตสำหรับขั้นตอนกระบวนการ HDI PCB

เพื่อให้แน่ใจว่า ความสามารถในการผลิต PCB และปฏิบัติการที่มีความทนทานตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะ มาตรฐานเหล่านี้จำเป็นต้องถูกรวมเข้าไว้ในกระบวนการทำงานของผู้ผลิต:

1. การเคลือบซ้อนแบบลำดับและการจัดเรียงชั้นอย่างสม่ำเสมอ

• • ควบคุมอย่างแม่นยำต่อ รอบการเคลือบ และความหนาหลังอัดเพื่อให้สอดคล้องกับเจตนาการออกแบบ
  • ตรวจสอบการจัดเรียงชั้นแบบผสมเพื่อความน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะในการสร้างหลายรอบ

2. การเจาะรูและการจัดโครงสร้าง Via

• • สถานการณ์ที่ทันสมัย การเจาะเลเซอร์ สำหรับไมโครเวีย ให้ได้อัตราส่วนแนวตั้งแนวนอนที่สม่ำเสมอและมีความแม่นยำในแนวตั้ง
  • ควบคุม การเจาะเชิงกล สำหรับรูแบบผ่านทั้งชิ้นงาน โดยเพิ่มอายุการใช้งานและลดการสึกหรอของดอกสว่าน (ลดต้นทุน)

3. คุณภาพไมโครเวียและเวียชุบโลหะ

• • กระบวนการชุบโลหะที่ทำให้การเติมวัสดุและการยึดเกาะโครงสร้างสมบูรณ์ทั้งสองประเภท สายไฟ และ การเติมรูแบบไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า (NCF) ข้อกำหนด
  • การติดตามรอบการชุบทั้งหมดและการตรวจสอบทำลายตัวอย่างเป็นระยะเพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาว

4. การลงทะเบียนและการจัดแนว

• • ระบบจัดแนวด้วยแสงความละเอียดสูงที่ทำให้เวียทุกจุดอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ แม้ข้าม 10 ชั้นขึ้นไปและหลายขั้นตอนการเคลือบซ้อน
  • การแก้ไขการจัดแนว ข้อมูลที่ส่งออกเพื่อการติดตามย้อนกลับและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

การคัดเลือกวัสดุและการทดสอบความน่าเชื่อถือ

เหตุใดการคัดเลือกวัสดุจึงมีความสำคัญในแผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI

วัสดุใน high-density interconnect แผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI ต้องมีความสมดุลระหว่างความต้องการหลักสามประการ ได้แก่ สมรรถนะทางไฟฟ้า ความทนทานทางกล และต้นทุน การตัดสินใจของคุณในขั้นตอนนี้จะส่งผลต่อทุกขั้นตอนของการผลิต ไม่ว่าจะเป็น โครงสร้างชั้น ความน่าเชื่อถือของไมโครไวอา ความสม่ำเสมอของการชุบ และในที่สุดคือ ต้นทุนแผ่นวงจรพิมพ์รวม .

คุณลักษณะหลักของวัสดุแผ่นวงจรพิมพ์แบบ HDI

• • อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงของแก้ว (Tg): FR-4 ที่มีค่า Tg สูง (≥170 °C) เป็นมาตรฐาน โดยค่าที่สูงกว่าหรือโพลีอิไมด์ชนิดพิเศษจะใช้สำหรับระบบภายในฝากระโปรงเครื่องยนต์หรือระบบพลังงาน
  • ความสามารถในการนําไฟฟ้า ปรับปรุงสำหรับแผงวงจรที่ต้องจัดการกับความร้อนสูงขึ้น เช่น ไดรเวอร์ LED หรืออินเวอร์เตอร์
  • สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน (CTE) ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ (CTE) ทำให้มั่นใจได้ว่าในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างซ้ำๆ เช่น การสตาร์ทเครื่องยนต์หลายครั้ง ไมโครเวีย และไวด์แบบฝังตัวยังคงรักษากลยุทธ์การยึดเกาะทางโครงสร้างไว้ได้
  • ตัวเลือกแบบไม่มีฮาโลเจนและไม่มีตะกั่ว: จำเป็นสำหรับระบบที่เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS และ WEEE ซึ่งสำคัญต่อห่วงโซ่อุปทานอุตสาหกรรมยานยนต์ระดับโลก
  • คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้า: วัสดุที่มีค่า ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (Dk) และ ปัจจัยการสูญเสียพลังงาน (Df) ความคลาดเคลื่อนแคบ การควบคุมอิมพีแดนซ์ มอบเสถียรภาพสำหรับสัญญาณความเร็วสูง

ตารางวัสดุทั่วไป

การทดสอบความน่าเชื่อถือสำหรับแผงวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์

ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งที่ไม่สามารถละเลยได้ในภาคอุตสาหกรรมยานยนต์ ผู้จัดจำหน่ายแผงวงจรพิมพ์ HDI ชั้นนำจะดำเนินการทดสอบอย่างหลากหลาย—ทั้งในช่วงการคัดเลือกวัสดุและหลังจากการผลิตแผง—เพื่อให้มั่นใจว่าแผงจะทำงานได้อย่างมั่นคงตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะ

การทดสอบความน่าเชื่อถือที่สำคัญ

การหมุนเวียนอุณหภูมิ

จำลองสภาวะการสตาร์ท/ดับเครื่อง และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในการใช้งานประจำวัน (-40°C ถึง +125°C หรือมากกว่า)

ประเมินการเกิดรอยแตกร้าวหรือโพรงว่างใน ไมโครไวอา ไว้อับ , และ การเคลือบ .

การช็อกจากความร้อน

ให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็ว เพื่อทดสอบความล้มเหลวจากความต่างของการขยายตัวเมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ (CTE-mismatch)—ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อไมโครไวอาแบบเรียงซ้อน

ความต้านทานต่อความชื้นและการเป็นฉนวน

สิ่งจำเป็นสำหรับแผงที่ต้องสัมผัสกับหยดน้ำควบแน่นหรือความชื้น เช่น โมดูลประตู

การสั่นสะเทือน/แรงกระแทกเชิงกล

จำลองความเครียดที่เกิดจากการเดินทางบนท้องถนนและการสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์

ตรวจสอบการยึดติดของ วัสดุเติมช่องว่าง ข้อต่อตะกั่วบัดกรี และความทนทานโดยรวมของโครงสร้างหลายชั้น

ความสามารถในการบัดกรีและการผ่านกระบวนการรีฟโลว์

ประเมินความทนทานของ สายไฟ และ การเติมช่องไม่ตัวนำไฟฟ้า (NCF) โดยเฉพาะเมื่อผ่านกระบวนการรีฟโลว์ซ้ำๆ บนสายการผลิต

การวิเคราะห์ไมโครเซกชัน (ภาพตัดขวาง)

ตรวจสอบชั้นภายใน ความหนาของการเคลือบทองแดง และตรวจสอบการเกิดโพรงในวายอาหรือการแยกชั้นในโครงสร้าง HDI แบบเลเยอร์ต่อเนื่อง

ตัวอย่างโปรโตคอลการทดสอบความน่าเชื่อถือ

เทคโนโลยีพิเศษที่ใช้ในแผ่นวงจรพิมพ์ HDI รุ่นใหม่

ไมโครไวอา: องค์ประกอบหลักของ HDI

ไมโครเวีย เป็นรูขนาดเล็กที่เจาะด้วยเลเซอร์ (โดยทั่วไป <150 ไมครอน เส้นผ่านศูนย์กลาง ) ที่ทำหน้าเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นที่วางเส้นทางหนาแน่น โดยไม่มีข้อเสียของรูแบบเจาะทะลุขนาดใหญ่ ขนาดเล็กของรูเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรองรับ ส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์แคบ เช่น BGA ขนาด 0.4 มม. และการใช้พื้นที่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ความหนาแน่นของการวางเส้นทาง .

พารามิเตอร์ไมโครเวีย

ตาราง: ประเภทเวียและการใช้งาน

การปิดผนึกแบบตามลำดับและโครงสร้างชั้นขั้นสูง

ปัจจัยพิจารณาด้านต้นทุน การจัดส่ง และการสนับสนุนลูกค้า

เลือกสิ่งที่ดีที่สุด ผู้ผลิต PCB HDI สําหรับรถยนต์ หมายถึงมองไปไกลกว่าเทคโนโลยีและความสามารถ ต้นทุนแผ่นวงจรพิมพ์รวม , ความน่าเชื่อถือในการจัดส่ง และคุณภาพของการสนับสนุนที่ต่อเนื่องที่คุณจะได้รับ ในโครงการรถยนต์ การทําผิดพลาดในด้านใด ๆ ในด้านเหล่านี้ อาจทําให้มีการช้าช้าที่แพง

อะไรขับเคลื่อนราคา PCB HDI?

โครงสร้างค่าใช้จ่ายของ ผลิต PCB HDI เป็นสิ่งซับซ้อนกว่า PCB แบบดั้งเดิม เนื่องจากความซับซ้อนทางเทคนิคของกระบวนการ เช่น การเจาะเลเซอร์ , การเลเมนเรียงลําดับ, และพัฒนาผ่านการผลิตโครงสร้าง นี่คือการแยกของตัวขับเคลื่อนค่าใช้จ่ายหลัก:

ตัวอย่าง: ตารางผลกระทบต่อค่าใช้จ่าย

วิธีการเปรียบเทียบและเลือกผู้จําหน่าย PCB HDI

กระบวนการในการเลือก ผู้ผลิต PCB HDI สําหรับรถยนต์ เป็นสิ่งสําคัญในการรับรองความสําเร็จของโครงการในระยะสั้นและความน่าเชื่อถือของยานยนต์ในระยะยาว ด้วยผู้ขายมากมายที่อ้างอิงความสามารถ HDI ที่ก้าวหน้า มันเป็นสิ่งสําคัญที่จะมองไปข้างนอกการอ้างอิงการตลาดและประเมินพันธมิตรที่เป็นไปได้โดยใช้รายการตรวจสอบที่เข้มข้นและหลากหลายมิติ

ประสบการณ์ และ ความ สามารถ

ผู้จัดส่ง ประวัติการดำเนินงาน โดยเฉพาะในวงการรถยนต์ ที่ความน่าเชื่อถือไม่อาจต่อรองได้

• • ปีในธุรกิจ: ค้นหาบริษัทที่ตั้งมาที่มีประวัติศาสตร์ในการจัดส่ง PCB HDI สําหรับภาคที่ต้องการ (รถยนต์, ท้องอากาศ, การแพทย์)
  • เน้นอุตสาหกรรม: ผู้ให้บริการให้บริการ OEMs หรือ Tier 1s ของรถยนต์ชั้นนําหรือไม่ ร้อยละเท่าไรของธุรกิจของพวกเขาที่เฉพาะรถยนต์?
  • โปรเจคที่ผ่านมา รีวิวกรณีศึกษาและเรื่องราวความสําเร็จกับโมดูลที่เทียบได้ADAS, การจัดการแบตเตอรี่, ข้อมูลบันเทิง, ราดาร์, หรือ PCB กล้อง
  • ความกว้างทางเทคนิค: ยืนยันความสามารถกับเทคโนโลยีที่จําเป็นทั้งหมด เช่น การเจาะเลเซอร์ , ไมโครเวียส์, เวียส์แบบบอด/ฝัง, สแต็คที่ไม่มีแกนกลาง และ ความสามารถในการทำเส้นละเอียด (เช่น เส้น/ช่องว่างขนาด 1 มิล)

ตาราง: การเปรียบเทียบผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ความหนาแน่นสูง (HDI) สองราย (ตัวอย่าง)

เทคโนโลยีและนวัตกรรม

ตรวจสอบว่าซัพพลายเออร์ยังคงอยู่ในกรอบมาตรฐานหรือกำลังผลักดันขีดจำกัด:

• การนำกระบวนการขั้นสูงมาใช้: พวกเขาใช้กระบวนการกึ่งเพิ่มเนื้อวัสดุ (semi-additive) หรือไม่ การวางเส้นทางแบบฟายน์ไลน์ ? พวกเขาสามารถแสดงตัวอย่างงานที่ประสบความสำเร็จโดยใช้ไมโครเวียแบบซ้อนหรือเรียงคู่ในโครงสร้างชั้นที่ซับซ้อนได้หรือไม่?
• ตัวเลือกโครงสร้างชั้นและวัสดุตามสั่ง: เข้าถึงวัสดุที่ไม่มีแกนกลาง วัสดุผสม หรือวัสดุพิเศษที่มีค่า Tg สูง สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• กระบวนการภายในบริษัทเทียบกับการจ้างภายนอก: ผู้จัดจำหน่ายที่เชื่อถือได้จะรักษางาน เจาะด้วยเลเซอร์, ขั้นตอนการชุบ และการทดสอบไว้ภายในสถานที่ เพื่อควบคุมและตรวจสอบย้อนกลับได้ทั้งกระบวนการ

โครงสร้างชั้นและเทคโนโลยีแผ่นวงจรพิมพ์ HDI ทั่วไป

องค์ประกอบหลักในผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงใดๆ แผ่นวงจรพีซีบีแบบ HDI สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ คือ การจัดเรียงชั้น (stackup)—โครงสร้างแบบหลายชั้นของบอร์ด ซึ่งกำหนดประสิทธิภาพสัญญาณ ความแข็งแรงทางกายภาพ ความทนทานต่อความร้อน และความสามารถในการผลิต การเลือกใช้ HDI stackup ที่เหมาะสมยังช่วยให้มีความหนาแน่นของการเดินเส้นสัญญาณอย่างเหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนที่มีระยะพิทช์แคบ พร้อมทั้งควบคุมต้นทุนและลดความเสี่ยงด้านกระบวนการผลิต แอปพลิเคชันยานยนต์มักต้องการโครงสร้างแบบหลายชั้นที่ซับซ้อนมากกว่าอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ เนื่องจากต้องตอบสนองความต้องการด้านความทนทาน การแยกสัญญาณ BGA ที่แน่นหนา ความต้านทานที่ควบคุมได้ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ประเภทของ HDI Stackups สำหรับการประยุกต์ใช้ในยานยนต์

โครงสร้างแบบ 1-N-1

• • การตั้งค่า: หนึ่งชั้นสร้างเพิ่มเติม (HDI) บนทั้งสองด้านของแกนกลาง
  • กรณีการใช้งาน: โมดูลแบบง่าย การแยกสัญญาณ BGA ที่มี I/O ต่ำ หรือเซ็นเซอร์ขอบ
  • ข้อดี: ต้นทุน HDI ระดับเริ่มต้น ความซับซ้อนของกระบวนการต่ำ เหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไปที่ไม่ใช่ขั้นวิกฤต

โครงสร้างแบบ 2-N-2

• • การตั้งค่า: สองชั้นสร้างขึ้นต่อด้าน; มักใช้สำหรับการแยกสัญญาณ BGA แบบระยะละเอียด (0.4 มม.)
  • กรณีการใช้งาน: ระบบอินโฟเทนเมนต์, ECU ซับซ้อน, ADAS, โมดูลที่มีอุปกรณ์จำนวนขาสูง
  • ข้อดี: ทำให้สามารถวางเส้นทางสัญญาณอย่างหนาแน่นได้ ใช้ไมโครไวอาและไว้อะแฝงมากขึ้น ประสิทธิภาพ EMI ดีขึ้น และโครงสร้างความต้านทานควบคุมได้ดีขึ้น
  • เทคโนโลยีทั่วไป: ไมโครไวอาแบบซ้อนกัน, ไมโครไวอาแบบเรียงสลับ, ไวอาในพื้นที่บัดกรี, สแต็กอัพแบบไฮบริด (รวมเลเยอร์แบบดั้งเดิมและ HDI เข้าด้วยกัน)

3-N-3 หรือสูงกว่า

• • การตั้งค่า: สามชั้นหรือมากกว่าต่อด้าน โดยทั่วไปใช้แกนแบบไม่มีแกนกลางหรือแกนไฮบริด
  • กรณีการใช้งาน: การประมวลผลความเร็วสูง, เรดาร์/กล้องสำหรับยานยนต์, เทเลแมติกส์ที่ต้องจัดการข้อมูลจำนวนมาก
  • ข้อดี: รองรับความหนาแน่นของขาสูงมาก การจัดการความสมบูรณ์ของสัญญาณขั้นสูง จำเป็นต่ออิเล็กทรอนิกส์สำหรับระบบขับขี่อัตโนมัติรุ่นถัดไป

กลยุทธ์การออกแบบชั้นวาง

การเคลือบซ้อนและการหมุนรอบการเคลือบ

• • การเคลือบซ้อน : การสร้างชั้น HDI ต่อเนื่องและการกดทับเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อไมโครเวียระหว่างชั้นที่เลือก
  • แต่ละรอบจะเพิ่มความ การจดทะเบียน ท้าทาย (รักษารูปเจาะความแม่นยำ ±1 มิล) และจำนวนรอบแลมิเนตที่มากขึ้นจะเพิ่มทั้งความซับซ้อนและต้นทุน
  • รอบการเคลือบผิว : เวียแบบซ้อนหรือฝังต้องใช้ขั้นตอนการเคลือบทองแดงเพิ่มเติม ส่งผลต่อความสามารถในการผลิตและระยะเวลาการผลิตรวม

โครงสร้างชั้นแบบไฮบริดและแบบไม่มีแกนกลาง

• • โครงสร้างชั้นแบบไฮบริด : รวมชั้น HDI ขั้นสูงเข้ากับชั้นมัลติเลเยอร์แบบธรรมดา เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนและสมรรถนะ (เช่น การจ่ายพลังงานบนชั้นมาตรฐาน สัญญาณความเร็วสูงบนชั้น HDI)
  • โครงสร้างชั้นแบบไม่มีแกนกลาง : ถอดวัสดุแข็งตรงกลางออก เพื่อให้ได้มอดูลที่บางและเบาลง พร้อมการเดินเส้นหนาแน่นยิ่งขึ้นสำหรับพื้นที่เช่น กล้อง หรือกลุ่มเซ็นเซอร์ภายในห้องโดยสาร

อัตราส่วนความกว้างต่อความสูงและการสร้างไมโครเวีย

• • อัตราส่วนความกว้างต่อความสูงของไมโครเวีย : ควรอยู่ที่ 0.75:1 หรือน้อยกว่า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเติมและชุบให้มีคุณภาพ — สิ่งสำคัญสำหรับการรองรับแรงสั่นสะเทือนในยานยนต์หรือรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
  • ขนาดแผดและชั้นไดอิเล็กทริก : เลือกอย่างระมัดระวังเพื่อรองรับอิมพีแดนซ์ควบคุมและความสมบูรณ์ของสัญญาณ โดยไม่เสี่ยงต่อการแตกร้าวของเวียหรือแผดในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ความสามารถในการทำลายเส้นละเอียดและความหนาแน่นของการเดินสาย

• • เทคโนโลยีเส้นละเอียด (ความกว้างเส้น/ระยะห่าง 1–2 มิล) กำลังกลายเป็นมาตรฐานมากขึ้นในโครงสร้างชั้นพรีเมียม โดยเฉพาะในกรณีที่ใช้กระบวนการกึ่งเติม
  • โครงสร้างเหล่านี้ช่วยให้สามารถ แยกขา BGA ได้แม้ในอุปกรณ์ที่มีระยะพิทช์ 0.4 มม. ทำให้สามารถเชื่อมต่อไฟฟ้าได้โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มชั้นบอร์ด

ตัวอย่างตาราง: ประโยชน์ของการวางเส้นทางตามโครงสร้างชั้น

ผ่านโครงสร้าง การจัดตำแหน่ง และความสามารถในการผลิต

• • ไมโครไวอาแบบขั้นบันได: เยื้องกันในชั้นที่อยู่ติดกัน เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือทางกลและอัตราผลผลิต—ดีกว่าสำหรับการใช้งานยานยนต์ (โดยเฉพาะภายใต้การสั่นสะเทือน/การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ)
  • ไมโครไวอาแบบซ้อนทับ: ให้ความหนาแน่นสูงสุด ใช้ใต้ BGA ที่มีขาจำนวนมากเป็นพิเศษ แต่ต้องการการจัดแนวและการเคลือบที่แม่นยำมากกว่า
  • การจัดตำแหน่ง (การจัดแนวการเจาะ): เพื่อรักษาความสามารถในการผลิต ผู้ผลิต HDI จะใช้ระบบนำวิถีด้วยแสงและเลเซอร์ เพื่อรับประกันการจัดแนวของไวอาและลายวงจรตลอดหลายชั้น ซึ่งมีความสำคัญต่อ ระยะพิทช์ .4mm หรือการออกแบบที่แคบกว่า

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด: มีส่วนร่วมกับผู้จัดหาแผงวงจรพิมพ์ HDI ของคุณ นักออกแบบโครงสร้างชั้น (stackup designer) และวิศวกร DFM ตั้งแต่เริ่มต้นโครงการ โดยเฉพาะเมื่อมีความต้องการด้านความซับซ้อนสูง การวางเส้นทางแบบละเอียด หรือข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด

แนวโน้มในอนาคตของเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์

เมื่อยานพาหนะเร่งตัวไปสู่ระดับอัตโนมัติ สู่ระบบไฟฟ้า และการเชื่อมต่อดิจิทัลที่สูงขึ้น ความต้องการต่อ แผงวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์ กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ยานยนต์ในอนาคตจะต้องการ high-density interconnect โซลูชัน (HDI) ที่ทันสมัยมากยิ่งขึ้น—ผลักดันขีดจำกัดของความซับซ้อนของโครงสร้างชั้น การลดขนาดให้เล็กลง ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และความสามารถในการผลิต

เทคโนโลยี Via และโครงสร้างชั้นขั้นสูง

ความท้าทายในอนาคต

• • การรักษา ความแม่นยำของการลงทะเบียนการเจาะรู (±0.5 ไมล์ หรือดีกว่า) เมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้นถึง 12 ชั้นขึ้นไป และความหนาแน่นของไมโครเวียพุ่งสูงขึ้น
  • การจัดการการกระจายความร้อนด้วยแผ่นลามิเนตบางเป็นพิเศษและเครือข่ายวิแอซ้อนกัน
  • การประกันความน่าเชื่อถือในการใช้งานจริง โดยออกแบบบอร์ดให้มีความหนาแน่นมากขึ้น บางลง และยืดหยุ่นมากขึ้น ซึ่งต้องเผชิญกับแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกทางกลอย่างรุนแรง