2024 HDI PCBs: คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับคำจำกัดความ การผลิต และเหตุใดจึงจำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก

ภาพที่สนับสนุนลูกค้า

ในยุคที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังหดตัวลงในขณะที่อัดแน่นไปด้วยพลังงานมากขึ้น ลองนึกถึงสมาร์ทโฟนที่บางเฉียบ อุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์ขนาดเล็ก และโมดูล 5G ขนาดกะทัดรัด PCB ที่เชื่อมต่อระหว่างกันความหนาแน่นสูง (HDI) ได้กลายเป็นฮีโร่ที่ไม่มีใครพูดถึง ต่างจาก PCB มาตรฐานที่พยายามดิ้นรนเพื่อให้พอดีกับวงจรที่ซับซ้อนในพื้นที่ขนาดเล็ก PCB HDI ใช้ประโยชน์จากไมโครเวีย ร่องรอยที่ละเอียด และการเคลือบขั้นสูงเพื่อให้การเชื่อมต่อมากขึ้นในพื้นที่น้อยลง จากข้อมูลของ Grand View Research ตลาด HDI PCB ทั่วโลกคาดว่าจะเติบโตที่ CAGR 8% ตั้งแต่ปี 2568 ถึง 2576 สูงถึง 28 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2576 โดยได้แรงหนุนจากความต้องการ 5G, IoT และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์

คู่มือนี้จะทำให้ HDI PCB เข้าใจได้ง่ายขึ้น: คืออะไร คุณสมบัติหลัก วิธีการผลิต และเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อเทคโนโลยีสมัยใหม่ นอกจากนี้เรายังแจกแจงรายละเอียดความท้าทาย แนวโน้มในอนาคต และตอบคำถามทั่วไปเพื่อช่วยคุณในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลสำหรับโครงการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ประเด็นสำคัญ
1.HDI PCBs กำหนดนิยามใหม่ของความกะทัดรัด: ด้วย microvias (<150μm) รอยละเอียด (0.1 มม.) และความหนาแน่นของแผ่นสูง (>50 แผ่น/ซม.²) ทำให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กลงและเบาขึ้นโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง
2.การผลิตต้องมีความแม่นยำ: การเจาะด้วยเลเซอร์ การเคลือบตามลำดับ และการชุบขั้นสูงนั้นไม่สามารถต่อรองได้สำหรับการสร้าง HDI PCB ที่เชื่อถือได้ ขั้นตอนเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจในความสมบูรณ์และความทนทานของสัญญาณ
3. พวกมันขับเคลื่อนเทคโนโลยียุคถัดไป: HDI PCB จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ 5G อุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ EV และเซ็นเซอร์ IoT ซึ่งพื้นที่และความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ
4. การควบคุมคุณภาพคือการสร้างหรือทำลาย: AOI, การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์ และการทดสอบหัววัดการบินจะตรวจจับข้อบกพร่องระดับไมโคร (เช่น ไมโครเวียที่ผิดพลาด) ซึ่งอาจปิดการใช้งานวงจรความหนาแน่นสูง

HDI PCB คืออะไร? (คำจำกัดความและคุณสมบัติหลัก)
HDI ย่อมาจาก High-Density Interconnect ซึ่งเป็น PCB ชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของวงจรให้สูงสุดในพื้นที่น้อยที่สุด ต่างจาก PCB มาตรฐานซึ่งอาศัยจุดผ่านรูทะลุขนาดใหญ่และเส้นทางที่กว้าง PCB HDI ใช้การเชื่อมต่อเฉพาะทางขนาดเล็กและการออกแบบที่กะทัดรัดเพื่อให้พอดีกับส่วนประกอบต่างๆ มากขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ขนาดและน้ำหนักมีความสำคัญที่สุด

คำจำกัดความหลักและมาตรฐานอุตสาหกรรม
ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (IPC-2226) HDI PCB ถูกกำหนดโดย:
ก. ไมโครเวีย: จุดผ่านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ≤150μm (0.006 นิ้ว) ที่เชื่อมต่อชั้นต่างๆ โดยไม่ต้องเจาะทั้งกระดาน
ข รอย/ช่องว่างละเอียด: ความกว้างและช่องว่างของรอยเส้นเล็กเพียง 0.1 มม. (4 มิล) เทียบกับ 0.2 มม. (8 มิล) สำหรับ PCB มาตรฐาน
ค.การซ้อนเลเยอร์: การกำหนดค่า เช่น (1+N+1) หรือ (2+N+2) โดยที่ “1” หรือ “2” หมายถึงเลเยอร์ที่มี microvias และ “N” หมายถึงเลเยอร์ภายในที่มีการเชื่อมต่อมาตรฐาน
d ความหนาแน่นของแผ่นสูง: ≥50แผ่นต่อตารางเซนติเมตร ช่วยให้ส่วนประกอบต่างๆ สามารถบรรจุเข้าด้วยกันได้อย่างใกล้ชิด (เช่น ชิป BGA ที่มีระยะพิทช์ 0.4 มม.)

คุณสมบัติหลักที่ทำให้ HDI PCBs แตกต่าง
HDI PCB แตกต่างจาก PCB มาตรฐานในห้าลักษณะที่สำคัญ คุณสมบัติเหล่านี้คือสาเหตุที่ทำให้เป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง:

เหตุใด HDI PCBs จึงมีความสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่
การเปลี่ยนไปใช้ HDI ไม่ใช่แค่เรื่องขนาดเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงานด้วย:
1. สัญญาณที่เร็วขึ้น: ความยาวการติดตามที่สั้นลง (ด้วยการออกแบบที่กะทัดรัด) ช่วยลดความล่าช้าของสัญญาณ (การเอียง) และสัญญาณรบกวนข้าม ซึ่งสำคัญสำหรับชิป 5G และ AI ที่ประมวลผลข้อมูลที่เทราบิตต่อวินาที
2. การจัดการความร้อนที่ดีกว่า: ชั้นทองแดงหนาแน่นและระนาบกราวด์ที่ได้รับการปรับปรุงจะกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า PCB มาตรฐาน ซึ่งจำเป็นสำหรับระบบการจัดการแบตเตอรี่ EV (BMS) และ LED กำลังสูง
3.ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: PCB HDI สามารถโค้งงอหรือยืดหยุ่นได้ (โดยใช้พื้นผิวโพลีอิไมด์) เข้ากับรูปทรงที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม เช่น เคสสมาร์ทวอทช์หรือแผงหน้าปัดรถยนต์
4.การป้องกัน EMI: การกำหนดเส้นทางการติดตามที่เข้มงวดยิ่งขึ้นและชั้นกราวด์เฉพาะลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ซึ่งมีความสำคัญสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ (เช่น เครื่อง MRI) และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านการบินและอวกาศ

แอปพลิเคชั่น HDI PCB: ใช้งานที่ไหน (ตามอุตสาหกรรม)
HDI PCB เป็นเทคโนโลยีที่แพร่หลายซึ่งต้องการความกะทัดรัดและประสิทธิภาพสูง ด้านล่างนี้คือกรณีการใช้งานที่สำคัญที่สุด:

ตัวอย่าง: iPhone 15 ของ Apple ใช้ HDI PCB 12 ชั้นสำหรับชิป A17 Pro ทำให้โปรเซสเซอร์สามารถส่งมอบประสิทธิภาพที่เร็วขึ้น 35% ในขณะที่ประกอบเข้ากับตัวเครื่องที่มีความหนา 7.8 มม. หากไม่มี HDI โทรศัพท์จะเทอะทะกว่า 20-30%

กระบวนการผลิต HDI PCB: ทีละขั้นตอน
การสร้าง HDI PCB มีความแม่นยำมากกว่าการผลิต PCB มาตรฐานอย่างมาก โดยต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ การควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด และความเชี่ยวชาญในการผลิตระดับไมโคร ด้านล่างนี้คือกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการประกอบ

1. การออกแบบและการเลือกใช้วัสดุ
ขั้นตอนแรกคือการออกแบบเค้าโครง PCB และเลือกวัสดุที่ตรงกับความต้องการของแอปพลิเคชัน ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ ได้แก่ :
ก.พื้นผิว:
FR4: ตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุดสำหรับอุปกรณ์ความเร็วต่ำถึงปานกลาง (เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค) คุ้มค่า หน่วงไฟ และมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดี
โพลีอิไมด์: ใช้สำหรับ PCB HDI ที่มีอุณหภูมิสูงหรือยืดหยุ่น (เช่น ส่วนประกอบใต้ฝากระโปรงรถยนต์ อุปกรณ์สวมใส่) ทนทานต่ออุณหภูมิได้ถึง 300°C และต้านทานการโค้งงอ
PTFE (เทฟลอน): เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูง (เช่น สถานีฐาน 5G) เนื่องจากมีการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำ (<0.002 ที่ 1GHz)
ข.ทองแดง: ฟอยล์ทองแดงบาง (12-35μm) ใช้สำหรับการติดตามที่ละเอียด—ทองแดงที่หนากว่า (70μm) สงวนไว้สำหรับชั้นพลังงานใน EV หรือ PCB อุตสาหกรรม
c. หน้ากากประสาน: หน้ากากประสานแบบถ่ายภาพของเหลว (LPI) เป็นที่นิยมสำหรับ PCB HDI เนื่องจากสามารถเคลือบรอยเล็กๆ ได้โดยไม่ต้องเชื่อมช่องว่าง

2. การออกแบบเลเยอร์ซ้อน
HDI PCB ใช้สแต็กอัพแบบพิเศษเพื่อเพิ่มความหนาแน่นสูงสุดในขณะที่ยังคงความสมบูรณ์ของสัญญาณ การกำหนดค่าที่พบบ่อยที่สุดคือ:
ก.(1+N+1): ไมโครเวีย 1 ชั้นที่ด้านบน, ชั้นใน N (การเชื่อมต่อมาตรฐาน), ไมโครเวีย 1 ชั้นที่ด้านล่าง (เช่น HDI PCB 4 ชั้นสำหรับอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้)
ข.(2+N+2): ไมโครเวีย 2 ชั้นที่ด้านบน/ล่าง, ชั้นใน N ชั้น (เช่น PCB HDI 8 ชั้นสำหรับโมเด็ม 5G)

แต่ละชั้นมีหน้าที่เฉพาะ:

คำแนะนำที่สำคัญ: การออกแบบ Stackup ต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านอิมพีแดนซ์ (เช่น 50Ω สำหรับสัญญาณ RF) อิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในอุปกรณ์ความเร็วสูงลดลง

3. การเจาะไมโครเวีย (Laser Drilling)
Microvias เป็นหัวใจสำคัญของ HDI PCB และสามารถทำได้ด้วยการเจาะด้วยเลเซอร์เท่านั้น (สว่านเชิงกลไม่สามารถสร้างรู <0.2 มม.) นี่คือวิธีการทำงาน:
ก. ประเภทเลเซอร์: เลเซอร์ UV (ความยาวคลื่น 355 นาโนเมตร) ใช้สำหรับพื้นผิว FR4 และโพลีอิไมด์ โดยจะระเหย (ระเหย) วัสดุโดยไม่ทำลายร่องรอยโดยรอบ
ข ความแม่นยำ: เลเซอร์เจาะไมโครเวียด้วยความแม่นยำ ± 0.01 มม. เพื่อให้มั่นใจว่ามีการจัดตำแหน่งระหว่างชั้น
ค. ประเภทของไมโครเวีย:
ไมโครเวียแบบเรียงซ้อน: Vias ที่ทับซ้อนกันข้ามเลเยอร์ (เช่น ไมโครเวียด้านบน → เลเยอร์ใน → ไมโครเวียด้านล่าง) เพื่อเชื่อมต่อหลายเลเยอร์
microvias ที่เซ: Vias ชดเชยข้ามเลเยอร์เพื่อหลีกเลี่ยงการทับซ้อนกัน ใช้สำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง (เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์)
การเจาะด้วยเลเซอร์มีข้อได้เปรียบหลักสองประการเหนือการเจาะด้วยเครื่องจักร:
1.เครื่องมือไม่สึกหรอ: เลเซอร์ไม่มีชิ้นส่วนทางกายภาพ ดังนั้นคุณภาพของรูจึงไม่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป
2.รูทำความสะอาด: สว่านเชิงกลทำให้เกิดครีบ (เศษโลหะ) ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้—เลเซอร์จะสร้างรูที่เรียบและไม่มีเสี้ยน

4. การเคลือบตามลำดับ
ต่างจาก PCB มาตรฐานซึ่งเคลือบในขั้นตอนเดียว HDI PCB ใช้การเคลือบตามลำดับเพื่อสร้างเลเยอร์ทีละชั้น กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างไมโครเวียแบบเรียงซ้อนและการเชื่อมต่อเลเยอร์ที่ซับซ้อน:
ก. การเคลือบขั้นแรก: ติดชั้นฐาน (เช่น แกน 2 ชั้นที่มีระนาบกำลัง/กราวด์) เข้ากับพรีเพก (ไฟเบอร์กลาสที่เคลือบด้วยเรซิน) และฟอยล์ทองแดง
ข เจาะและเพลต: ไมโครเวียเจาะด้วยเลเซอร์ในชั้นทองแดงใหม่ จากนั้นชุบด้วยทองแดงเพื่อสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
ค. ทำซ้ำ: เติมพรีเพก ทองแดง และไมโครเวียทีละชั้นจนกว่าการซ้อนจะเสร็จสมบูรณ์
การเคลือบตามลำดับช่วยให้ HDI PCB มีได้ถึง 20 ชั้น ซึ่งมากกว่า PCB มาตรฐาน 4-8 ชั้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังลดการบิดเบี้ยว เนื่องจากชั้นต่างๆ จะค่อยๆ ประสานกันแทนที่จะทั้งหมดพร้อมกัน

5. การชุบและการเติมไมโครเวีย
หลังจากเจาะแล้วจะต้องชุบไมโครเวียเพื่อนำไฟฟ้า มีการใช้กระบวนการสำคัญสองกระบวนการ:
ก. การชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า: ชั้นทองแดงบาง ๆ (0.5-1μm) ถูกสะสมอยู่บนผนังของไมโครเวียโดยใช้ปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งจะสร้างฐานสำหรับการชุบเพิ่มเติม
ข การชุบด้วยไฟฟ้า: เพิ่มชั้นทองแดงที่หนาขึ้น (5-10μm) ผ่านทางอิเล็กโทรไลซิสเพื่อเสริมการเชื่อมต่อ สำหรับ vias-in-pad (โดยที่ส่วนประกอบวางอยู่บน vias โดยตรง) microvias จะถูกเติมด้วยทองแดงหรืออีพอกซีเพื่อสร้างพื้นผิวเรียบ

6. การประยุกต์ใช้การตกแต่งพื้นผิว
พื้นผิวช่วยปกป้องรอยทองแดงจากการเกิดออกซิเดชัน และช่วยให้มั่นใจในการบัดกรีที่ดี สำหรับ HDI PCB พื้นผิวที่เรียบและสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ (การตกแต่งที่เทอะทะเช่น HASL สามารถเชื่อมแผ่นอิเล็กโทรดได้):

จุดข้อมูล: ผิวเคลือบ ENIG มีอายุการเก็บรักษาสูงสุด 12 เดือน เทียบกับ 6 เดือนสำหรับดีบุกแช่—สำคัญมากสำหรับโครงการ HDI ปริมาณต่ำ (เช่น ต้นแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์)

7. การทดสอบและตรวจสอบ (การควบคุมคุณภาพ)
HDI PCB มีข้อบกพร่องระดับไมโครซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ดังนั้นการทดสอบที่เข้มงวดจึงเป็นสิ่งจำเป็น วิธีการทั่วไปได้แก่:
ก.การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI): ใช้กล้องความละเอียดสูงเพื่อตรวจสอบข้อบกพร่องที่พื้นผิว (เช่น ร่องรอยที่หายไป ช่องว่างของหน้ากากประสาน)
การตรวจสอบ bX-ray: เจาะชั้นเพื่อตรวจสอบคุณภาพของไมโครเวีย (เช่น ไม่มีช่องว่างในจุดแวะที่เติมทองแดง) และการจัดแนวชั้น
c.การทดสอบโพรบบิน: ใช้โพรบแบบเคลื่อนย้ายได้เพื่อทดสอบการลัดวงจร การเปิด และอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกัน เหมาะสำหรับต้นแบบหรือ PCB HDI ปริมาณต่ำ
d.การทดสอบการปั่นจักรยานด้วยความร้อน: ทำให้ PCBs อยู่ที่ -40°C~125° เป็นเวลา 1,000 รอบเพื่อตรวจสอบการหลุดลอก (ความล้มเหลวทั่วไปใน HDI PCB)

มาตรฐานอุตสาหกรรม: IPC-A-600G กำหนดให้ HDI PCBs มีช่องว่าง <0.1 มม. ในไมโครเวีย และไม่มีการเคลือบหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน การไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้อาจทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดปกติได้

8. การประกอบชิ้นส่วน
ขั้นตอนสุดท้ายคือการติดตั้งส่วนประกอบบน HDI PCB สิ่งนี้ต้องการความแม่นยำ เนื่องจากส่วนประกอบมักจะมีขนาดเล็ก (เช่น 01005 พาสซีฟ, BGA ระยะพิทช์ 0.4 มม.):
ก. เครื่องหยิบและวาง: ใช้วิชันซิสเต็มเพื่อวางส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ ±0.02 มม.—รวดเร็วและแม่นยำกว่าการประกอบแบบแมนนวล
ข การบัดกรีแบบ Reflow: เตาอบที่มีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ (± 0.5 ℃) ละลายสารบัดกรีโดยไม่ทำลายรอยบาง ๆ ของ HDI PCB
ค. การตรวจสอบหลังการประกอบ: การตรวจสอบ AOI หรือเอ็กซ์เรย์ขั้นสุดท้ายช่วยให้แน่ใจว่าไม่มีสะพานประสาน (ทั่วไปที่มีส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์ละเอียด) หรือชิ้นส่วนที่ขาดหายไป

เทคนิคการผลิต PCB HDI ที่สำคัญ
เทคนิคสามประการมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิต PCB HDI คุณภาพสูง ซึ่งสร้างความแตกต่างให้กับผู้ผลิตที่เชื่อถือได้จากผู้ผลิตที่มีต้นทุนต่ำ
1. การเจาะด้วยเลเซอร์ (การสร้าง Microvia)
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การเจาะด้วยเลเซอร์ไม่สามารถต่อรองได้สำหรับ HDI PCB ผู้ผลิตขั้นสูงใช้เลเซอร์ femtosecond (พัลส์สั้นพิเศษ) สำหรับซับสเตรตโพลีอิไมด์ เนื่องจากเลเซอร์เหล่านี้ลดความเสียหายจากความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด (สำคัญมากสำหรับ HDI PCB ที่ยืดหยุ่น) เลเซอร์เฟมโตวินาทีสามารถเจาะไมโครเวียที่มีขนาดเล็กถึง 50μm ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ยุคถัดไป (เช่น คอนแทคเลนส์อัจฉริยะ)

2. การเคลือบตามลำดับ (การสร้างชั้น)
การเคลือบตามลำดับต้องใช้เครื่องอัดพิเศษที่ใช้ความร้อนสม่ำเสมอ (170-180°C) และแรงดัน (30-40กก./ซม.²) เพื่อหลีกเลี่ยงฟองอากาศ ผู้ผลิตชั้นนำใช้การเคลือบสูญญากาศเพื่อไล่อากาศออกจากระหว่างชั้น ซึ่งจะช่วยลดอัตราการแยกออกจาก 5% (การเคลือบแบบมาตรฐาน) เหลือ <0.5%

3. การแกะสลักเส้นละเอียด (การสร้างร่องรอย)
การแกะสลักแบบละเอียดจะสร้างรอยขนาดเล็กเพียง 0.05 มม. (2 มิล) โดยใช้:
ก. ฟิล์มไวแสงแบบแห้ง: วัสดุไวแสงที่ปกป้องทองแดงจากการกัดกรดสารเคมี
ข การกัดด้วยพลาสมา: ใช้ก๊าซไอออไนซ์ในการกัดทองแดงด้วยความแม่นยำ ±0.005 มม.—ดีกว่าการกัดด้วยสารเคมี (±0.01 มม.)
การแกะสลักแบบละเอียดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ 5G HDI PCB ซึ่งความแปรผันของความกว้างของการติดตาม >0.01 มม. อาจทำให้เกิดความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์และการสูญเสียสัญญาณได้

ความท้าทายในการผลิต HDI PCB
แม้ว่า HDI PCB จะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็มาพร้อมกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใครซึ่งเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุน
1. ความซับซ้อนและต้นทุนการผลิต
HDI PCBs มีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่า PCB มาตรฐานถึง 3-5 เท่า เนื่องจาก:
ก. อุปกรณ์เฉพาะทาง: สว่านเลเซอร์มีราคา 100,000-500,000 เหรียญสหรัฐฯ (เทียบกับ 50,000 เหรียญสหรัฐฯ สำหรับสว่านเชิงกล)
ข แรงงานที่มีทักษะ: ช่างเทคนิคจำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมเพื่อใช้เครื่องเจาะเลเซอร์และเครื่องเคลือบตามลำดับ
c. เวลานำที่นานขึ้น: การเคลือบตามลำดับจะเพิ่มเวลาในการผลิต 1-2 สัปดาห์ (PCB มาตรฐานใช้เวลา 3-5 วัน)

2. ความเสี่ยงด้านการควบคุมคุณภาพ
HDI PCB มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องระดับไมโครซึ่งสามารถปิดการใช้งานวงจรทั้งหมดได้:
ก. ช่องว่างของไมโครเวีย: ฟองอากาศในไมโครเวียที่ชุบแล้วทำให้เกิดวงจรเปิด ซึ่งตรวจพบได้ด้วยการเอ็กซเรย์ตรวจสอบสิ่งปลอมปนเท่านั้น
b. การเชื่อมรอยเชื่อม: การบัดกรีหรือทองแดงระหว่างรอยละเอียดทำให้เกิดการลัดวงจร เป็นเรื่องปกติหากใช้หน้ากากประสานในทางที่ผิด
ค. การแยกชั้น: ชั้นต่างๆ แยกออกจากกันเนื่องจากการเคลือบไม่ดี (เช่น แรงกดไม่สม่ำเสมอ) ซึ่งส่งผลร้ายแรงสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (เช่น EV)
ง. อิมพีแดนซ์ไม่ตรงกัน: ความกว้างของการติดตามที่ไม่สอดคล้องกันหรือความหนาไดอิเล็กตริกทำให้คุณภาพของสัญญาณลดลง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ 5G
เพื่อลดความเสี่ยงเหล่านี้ ผู้ผลิตใช้การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) เพื่อตรวจสอบทุกขั้นตอน เช่น การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางไมโครเวียทุกๆ 100 บอร์ด เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอ

3. ความซับซ้อนของการออกแบบ
การออกแบบ HDI PCB ต้องใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ (เช่น Altium Designer, Cadence Allegro) และความเชี่ยวชาญใน:
ก. การวางตำแหน่ง Microvia: หลีกเลี่ยงจุดแวะที่ทับซ้อนกันซึ่งทำให้เกิดกางเกงขาสั้น
b.การจัดการความร้อน: การกำหนดเส้นทางพลังงานเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป
c.การลด EMI: การเพิ่มระนาบกราวด์เพื่อลดการรบกวน
ทีมออกแบบจำนวนมากประสบปัญหากับเลย์เอาต์ HDI การจ้างนักออกแบบที่มีประสบการณ์สามารถลดข้อผิดพลาดได้ถึง 40%

แนวโน้มในอนาคตของเทคโนโลยี HDI PCB
ตลาด HDI PCB กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยได้แรงหนุนจากความต้องการอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กและเร็วกว่า ด้านล่างนี้คือเทรนด์ยอดนิยมที่น่าจับตามอง:
1. การออกแบบและการผลิตที่ขับเคลื่อนด้วย AI
เครื่องมือ AI กำลังปรับปรุงการออกแบบ HDI PCB:
ก. การกำหนดเส้นทางอัตโนมัติ: ซอฟต์แวร์ AI (เช่น Siemens Xcelerator) กำหนดเส้นทางการติดตามแบบละเอียดและวาง microvias โดยอัตโนมัติ ช่วยลดเวลาในการออกแบบลง 50%
ข. การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์: AI จะตรวจสอบการเจาะด้วยเลเซอร์และเครื่องเคลือบ โดยคาดการณ์ความล้มเหลวก่อนที่จะเก