لوحات التوصيل البيني عالية الكثافة (HDIs)
تُعدّ لوحات HDI من التقنيات سريعة النمو في مجال لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، وقد يؤدي ذلك إلى ظهور بعض الثقوب العمياء أو المدفونة، بالإضافة إلى الثقوب الدقيقة (microvias) في لوحات HDI، والتي يبلغ قطرها 0.006 بوصة أو أقل. وتتميز هذه اللوحات بمستوى دقة أعلى في تصميم الدوائر الإلكترونية.
HDI اختصار لـ High-Densal Interconnector Board وهو نوع من مطبوع لوحة دوائر ذات كثافة توجيه أعلى من لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية (لدينا 6 أنواع من لوحات HDI: من السطح إلى السطح مع الثقوب العابرة، والثقوب المدفونة والثقوب العابرة، وطبقتين أو أكثر من HDI مع الثقوب العابرة، وركيزة سلبية بدون توصيل كهربائي، وبنية بدون قلب، وأزواج جديدة من الطبقات أو بنى بديلة، وبنى بدون قلب مع أزواج من الطبقات).
لوحة الدوائر المطبوعة عالية الكثافة للتوصيل البيني - HDI
لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يعتمد على تقنية التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI)
التكنولوجيا الموجهة للمستهلك
تتيح تقنية التوصيل عبر لوحة التحكم دمج المزيد من التقنيات في طبقات أقل، فكما يُقال، ليس الحجم الأكبر دائمًا هو الأفضل. ثم جاءت أواخر الثمانينيات، وفجأة تقلص حجم كاميرات الفيديو من حجم رواية إلى حجم كف اليد! انتقل كل شيء إلى الحوسبة المتنقلة، ودفع العمل من المنزل إلى تطوير التكنولوجيا لجعل أجهزة الكمبيوتر أسرع وأخف وزنًا لتمكين المستهلك من العمل من المكتب أو المنزل أو أي مكان آخر.
السبب الرئيسي لهذه التغييرات هو تقنية HDI. فالمزيد من المنتجات تؤدي وظائف أكثر، بوزن أقل، وحجم أصغر. وتتضافر المعدات الصغيرة والمتخصصة، والمكونات المصغرة، والمواد الرقيقة، لتتيح للأجهزة الإلكترونية الحفاظ على حجم صغير مع توفير التكنولوجيا والجودة والسرعة.
الفوائد الرئيسية لمؤشر التنمية البشرية
مع تطور احتياجات المستهلكين، يجب أن تتطور التكنولوجيا أيضاً. الآن، سيتوفر للمطورين دائماً خيار HDI (الربط البيني عالي الكثافة)، مما يسمح بوضع كميات أكبر. المكونات على جانبي لوحة الدوائر المطبوعة الخام. تتيح تقنيات مثل عمليات التوصيل المتعددة (مثل تقنية التوصيل عبر الثقوب وتقنية التوصيل العمياء) للمصممين مساحة أكبر على لوحات الدوائر المطبوعة لتقريب المكونات الصغيرة من بعضها. وتؤدي الأشكال الهندسية الأصغر إلى مكونات أصغر وأرق، مما يسمح بتشغيل المزيد من منافذ الإدخال/الإخراج. كما تُخرج الإشارة بسرعة أعلى، مما يجعل فقد الإشارة وتأخير العبور ضئيلين.
عملية الطباعة عبر الوسادة
تم تصميم تقنية التزامن في تركيب الرقائق السطحية في أواخر ثمانينيات القرن الماضي وما بعدها لتجاوز حدود تقنيات BGA وCOB وCSP التي تغطي مساحات أصغر. تسمح عملية "الوصلة داخل الوسادة" بوضع الوصلات في أماكنها المخصصة في مصنع الرقائق. يتم طلاء الجزء الداخلي من الوصلة بالمعلومات، ثم تُملأ بمادة إيبوكسية موصلة أو غير موصلة، وتُغطى وتُطلى مرة أخرى، مما يجعلها غير مرئية تمامًا.
رغم أن الأمر يبدو بسيطاً، إلا أن هناك ثماني خطوات أخرى في المتوسط ضمن هذه العملية الفريدة من نوعها. وتُستخدم معدات متخصصة وفنيون مدربون لمراقبة العملية بدقة لتحقيق أفضل النتائج في إخفاء الفتحة.
أنواع التعبئة عبر
بشكل عام، توجد أنواع مختلفة من مواد ملء الثقوب الموصلة: راتنجات الإيبوكسي غير الموصلة، والمواد الموصلة، والمواد المملوءة بالنحاس، والمواد المملوءة بالفضة، والطلاء الكهروكيميائي. ينتج عن كل هذا سطح مستوٍ مزود بثقب موصل، والذي يُلحم كباقي الأسطح الموصلة. تُحفر الثقوب الموصلة والثقوب الموصلة الدقيقة، أو تُدفن، أو تُملأ، ثم تُطلى، ثم تُخفى تحت أسطح التثبيت السطحي. يُعد دفن الثقوب الموصلة عملية صعبة التصنيع وتستغرق وقتًا طويلاً. في النهاية، تُؤدي إضافة دورات الحفر الأربع هذه والحفر إلى عمق مُحدد إلى زيادة وقت العملية.
مؤشر التنمية البشرية الفعال من حيث التكلفة
بينما نشهد انخفاضًا في حجم بعض المنتجات الاستهلاكية، يعتقد المستهلك أن الجودة نفسها تأتي مع الحجم الأصغر، ولا يفوقها في ذلك إلا السعر. يُمكن تحقيق هذا الانخفاض أثناء التصميم بفضل تقنية HDI، حيث يتم الانتقال من لوحة دوائر مطبوعة (PCB) ذات 8 طبقات بتقنية TH إلى لوحة دوائر مطبوعة (PCB) مُعبأة بتقنية HDI ذات 4 طبقات بتقنية الميكروفايا. تُعدّ لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بتقنية HDI ذات 4 طبقات، والمصممة بشكل صحيح، خيارًا بديلًا للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) التقليدية ذات 8 طبقات، إذ توفر إمكانيات توجيه مكافئة أو أفضل.
يجب التذكير بأن عملية الميكروفاي تضيف إلى تكلفة لوحة الدوائر المطبوعة عالية الكثافة، ولكن طالما أن نهج التصميم وكثافة الدائرة صحيحان، فإن البوصات المربعة من المواد وطبقات الدائرة التي تم توفيرها تتجاوز بكثير التكلفة الإضافية للمعالجة داخل لوحة الدوائر المطبوعة عالية الكثافة.
بعد ذلك، تقوم بصنع لوحات HDI الخاصة بالمآزر
يتطلب تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة بتقنية HDI معدات وعمليات متخصصة، مثل الحفر بالليزر، والتوصيل، والتصوير المباشر بالليزر، ودورات الترقق المتسلسلة. * تتميز لوحات HDI بخطوط أرق، ومسافة بين الخطوط أضيق، وحلقة دائرية أضيق، ومواد متخصصة أرق. وهذا يتيح استخدام لوحات بديلة، والتي تتطلب تكاليف تصنيع أعلى، ووقتًا أطول، واستثمارًا كبيرًا لبناء هذا النوع من اللوحات.
تقنية الحفر بالليزر
تستخدم هذه التقنية تقنية الميكروويف المتقدمة لحفر أصغر الثقوب الدقيقة، مع موازنة التقنية على سطح اللوحة. ويمكن بعد ذلك قطع الثقوب الدقيقة أو الثقوب العمياء باستخدام شعاع ضوئي بقطر 20 ميكرون (1 ميل)، قادر على اختراق المعادن والزجاج. تتميز المنتجات الجديدة، مثل المواد الزجاجية الموحدة والرقائق ذات الفقد المنخفض وثابت العزل الكهربائي المنخفض، بمقاومة حرارية أعلى بكثير للتجميع الخالي من الرصاص، وبالتالي يمكن استخدام هذه الثقوب الأصغر.
تغليف ألواح HDI والمواد
على عكس لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الطبقة، تتيح تقنية الطبقات المتعددة المتقدمة إضافة أزواج إضافية لإنشاء لوحة دوائر مطبوعة متعددة الطبقات. تمتلك شركة ريبل عملية ضغط رباعية فريدة، حيث تُطلى الطبقات الداخلية وتُصوّر قبل ضغطها معًا، وهو أمر ممكن بفضل استخدام مثقاب ليزري لعمل الثقوب. تُسمى هذه العملية بالبناء التسلسلي. يستخدم تصنيع البناء التسلسلي مواد صلبة مملوءة. الثقوب الموصلة التي تساعد في تحسين الأداء الحراري الإدارة، والترابط الأقوى، وتحسين موثوقية اللوحة.
طُوِّر النحاس المطلي بالراتنج لمعالجة مشاكل جودة الثقوب، وزيادة وقت الحفر، وإنتاج لوحات دوائر مطبوعة أرق. يتميز هذا النوع من النحاس بخفة وزنه الفائقة، وانخفاض سمكه، وسماكته الرقيقة جدًا، حيث يُغرس في سطح اللوحة بنتوءات دقيقة الحجم. كما يتميز بتقنية خطوط ومسافات دقيقة للغاية، مُعالجة كيميائيًا ثم مُجهَّزة.
في هذا المثال، تُستخدم مادة كيميائية مباشرة لتطبيق طبقة المقاومة الجافة على قلب الرقائق. وقد وُصفت هذه التقنية القديمة بأنها عملية يتم فيها تسخين مادة القطعة إلى درجة الحرارة المطلوبة قبل عملية التغليف. يُسهم تسخين المادة في تطبيق طبقة المقاومة الجافة بشكل أكثر تجانسًا على سطح الرقائق، نظرًا لأن المادة تمتص حرارة أقل من الأسطوانات الساخنة (مما يُؤدي إلى درجات حرارة خروج متجانسة ومستقرة للمنتج المُغلف). كما أن ثبات درجات الحرارة الداخلة والخارجة يُقلل من كمية الهواء المحتبس أسفل طبقة المقاومة، وهو أمر بالغ الأهمية لنسخ الخطوط الدقيقة والمسافات بدقة.
التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير بالتواصل
رغم تكلفتها الباهظة، تُعدّ القدرة على تصوير خطوط أدقّ من أي وقت مضى ومعالجة هذه الأجزاء عالية الكثافة (HDI) عبر غرف نظيفة من الفئة 100 لأشباه الموصلات ضرورةً حتمية. تتطلب الحلقات الدائرية المتقاربة تحكّمًا أدقّ. مع الخطوط الأصغر، يصبح إجراء التعديلات أو الإصلاحات شبه مستحيل. 3 معايير أساسية لجودة أداة التصوير، وإعداد الرقائق، والتصوير. يتم تحديد عيب العملية في الغرفة النظيفة. تذكير: لا تزال مقاومة الفيلم الجاف هي الخيار الأمثل لجميع اللوحات التقنية.
وحتى مع ذلك، لا تزال إمكانية تتبع الإنتاج متاحة حتى بعد تجاوز المليون، فعلى سبيل المثال، يُعدّ التصوير المباشر بالليزر (LDI) حلاً أفضل بكثير لهذه الميزات الصغيرة، إذ لا يزال التصوير التلامسي الطريقة الأكثر شيوعًا في هذه المرحلة من دورة الإنتاج. ولا تزال غرفة SC100 المزودة بتقنية التصوير التلامسي هي الأداة الأساسية في العديد من المصانع. ومع تزايد الطلب، بدأت تقنيات الحفر بالليزر والتصوير المباشر بالليزر بالظهور أيضًا. وفي كل منشأة من منشآت HDI، تستخدم شركة Epec أحدث المعدات التكنولوجية لإنتاج هذه اللوحة الإلكترونية المطبوعة المتقدمة.
الكاميرات، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والماسحات الضوئية، والهواتف المحمولة، ستواصل هذه الأجهزة دفع عجلة التكنولوجيا نحو تلبية احتياجات المستهلكين اليومية من حيث الحجم والوزن. كان متوسط وزن الهاتف المحمول في عام 1992 يتراوح بين 220 و250 غرامًا، وكان يؤدي وظيفة واحدة فقط - إجراء المكالمات؛ أما اليوم، فنستخدمه لإجراء المكالمات، وإرسال الرسائل النصية، وتصفح الإنترنت، وتشغيل الموسيقى أو الألعاب المفضلة لدينا، والتقاط الصور والفيديوهات، كل ذلك على جهاز واحد نحيف ومتوازن يزن 151 غرامًا فقط (في أحدث الموديلات)! لا تشكل تقنية HDI سوى جزء صغير من عالم Epec، لكنها موجودة، ومع تطور ثقافتنا، ستستمر تقنية HDI في التطور، وستبقى Epec دائمًا حاضرة لتلبية احتياجات عملائنا.