HDI PCB Üretimi için LDI Kullanmanın Faydaları: Hassasiyet, Verimlilik ve Yenilik

Yüksek yoğunluklu bağlantılı (HDI) PCB'ler, modern elektroniklerin omurgasıdır. 5G akıllı telefonları, tıbbi implantlar, otomotiv ADAS sistemleri ve veri merkezi alıcıları.Bu levhalar son derece ince özellikler gerektiriyor.: 45μm kadar küçük mikroçaplar, 25μm'ye kadar iz genişlikleri/aralıkları ve bileşenlerin sıçraması 0.4mm veya daha az.Bu talepleri karşılamak için mücadele etmek yüksek kusur oranlarına yol açar., yavaş tekrarlar ve sınırlı tasarım esnekliği.

Enter Laser Direct Imaging (LDI): fiziksel fotomaskalara ihtiyaç duyulmamak üzere HDI PCB'lere doğrudan devre kalıplarını yazmak için UV lazerleri kullanan dijital görüntüleme teknolojisi.LDI, eşsiz bir hassasiyet sunarak HDI üretiminde devrim yarattıBu kılavuz, HDI PCB imalatı için LDI'nin dönüştürücü faydalarını ayrıştırıyor, geleneksel yöntemlerle karşılaştırıyor,ve LDI pazarlanamayan gerçek dünya uygulamalarını araştırırİster prototip HDI kartları üretiyorsanız, isterse de büyük hacimli üretime ölçeklendiriyorsanız, LDI'nin avantajlarını anlamak daha güvenilir, kompakt ve yüksek performanslı elektronik üretmenize yardımcı olacaktır.

Önemli Önemli Noktalar
1.LDI, HDI PCB'ler için ±5μm hizalama doğruluğu sunar (±25μm) geleneksel fotomask görüntülemesinden 5 kat daha iyi, 25/25μm kadar küçük iz genişliklerini / aralıklarını sağlar.
2HDI PCB kusur oranlarını% 70 oranında azaltır (yüksek hacimli sürümlerde% 12'den% 3'e kadar) kenar bulanıklığı ve yanlış hizalama gibi fotomaska ile ilgili hataları ortadan kaldırarak.
3.LDI, çevik ürün geliştirme için kritik olan fiziksel fotomaskları dijital dosyalarla değiştirerek tasarım tekrarlama süresini % 80 oranında (3 ̇5 günden 4 ̇8 saate) azaltır.
4Mikrovia ve yığılmış katmanlara sahip HDI PCB'ler için, LDI, doldurma oranları ve 0.4 mm mesafe BGA'ları ile geleneksel yöntemlerin karşılayamadığı kapasiteleri ile% 95'den fazla destekler.
5.LDI'nin daha yüksek ön ekipman maliyetleri ((300k) 1M ile fotomaska sistemleri için (50k) 150k karşılaştırıldığında, yeniden işleme ve piyasaya sürüş süresi azalması sayesinde toplam sahiplik maliyetlerini% 25 oranında düşürür.

LDI Nedir ve HDI PCB'ler için neden önemlidir?
Lazer Doğrudan Görüntüleme (LDI), yüksek güçlü UV lazerleri (tipik olarak 355nm dalga boyu) kullanarak fotoğraf görüntülenebilir malzemeleri (solder maskesi,PCB'lerde fotoresistGeleneksel fotomask görüntülemesinden farklı olarak, fiziksel bir şablon (fotomask) kartona desenleri yansıtmak için kullanılır.Piksel başına devre desenini çizmek.
HDI PCB'ler için bu dijital yaklaşım geleneksel görüntülemenin üç kritik sorunu çözüyor:
1Kesinlik Sınırları: Geleneksel fotomasklar, 25μm izleri veya 45μm mikrocikleri güvenilir bir şekilde üretemeyecekleri için kenar bulanıklığı (koyu olmayan desen kenarları) ve hizalama hatalarından muzdarip.
2Sertlik: Bir tasarımı değiştirmek, HDI prototipleri için tekrarları yavaşlatmak için yeni bir fotomaska ((100) 500 maske başına oluşturmayı gerektirir.
3Karmaşıklık Engelleri: Yığılmış mikrolar, körler ve düzensiz şekiller “gelişmiş HDI tasarımlarının belirgin özellikleri “fotomasklarla görüntülenmesi zordur ve bu da yüksek hurda oranlarına yol açar.

LDI, dijital esnekliği ve lazer hassasiyetini kullanarak üçünü de ele alır ve bu da onu modern HDI PCB'ler için tek uygulanabilir teknoloji haline getirir.

LDI vs. Geleneksel Foto maskesi görüntüleme: Kritik bir karşılaştırma
LDI'nin etkisini anlamak için, onu on yıllar boyunca HDI üretiminde baskın olan geleneksel fotomaska yöntemine karşılaştırmak gereklidir.verimlilik, ve maliyeti:

Gerçek Dünya Örneği: Önde gelen bir akıllı telefon OEM, 6 katmanlı HDI ana PCB için fotomask'tan LDI'ye geçti. Sonuç: izleme / aralık 50/50μm'den 30/30μm'ye düşürüldü, PCB boyutu 15% azaldı,ve kusur oranları %10'dan %2'ye düştü..

HDI PCB üretimi için LDI'nin temel faydaları
LDI'nin avantajları hassasiyetin ötesine geçiyor: prototiplemeden büyük hacimli üretime kadar HDI üretiminin her aşamasını dönüştürüyorlar.

1Ultra ince HDI özellikleri için eşsiz hassasiyet.
HDI PCB'ler, çıplak gözle görünmez oldukları kadar küçük özelliklere ihtiyaç duyarlar: 25μm izler (bir insan saçından daha ince), 45μm mikroplar ve 0.4mm pitch BGA'lar.LDI'nin lazer tabanlı görüntüleme, bu özellikleri güvenilir bir şekilde üretmek için gereken hassasiyeti sağlar.:
a. Sub-mikron çözünürlüğü: UV lazerler (355nm) fotomasklarla 15-20μm ile karşılaştırıldığında kenar kabalığı <5μm'lik desenler oluşturur.Bu pürüzsüzlük, sinyal kaybını 28GHz'de% 30 oranında azaltır (5G mmWave HDI PCB'leri için kritik).
b.Sıkı Hizalama: LDI, ±5μm katman-katman hizalama elde etmek için optik fidüsiyaller (PCB'de küçük hizalama işaretleri) kullanır. Yüklü mikrovyalar için (örneğin, Yukarı → İç 1 → İç 2),Bu, bağlantı verimliliği üzerinden %95'lik bir güvence sağlar.- Yüzde 75'i fotoğraf maskeleriyle.
c.Konsistent Feature Sizing: LDI'nin dijital kontrolü, bir seferde 10.000 PCB'nin ilk ile aynı iz genişliğine sahip olmasını sağlayarak "maske aşınmasını" (tekrar kullanılabilir fotomasklarla ilgili bir sorun) ortadan kaldırır.

Veri Noktası: IPC testleri, LDI tarafından üretilen HDI PCB'lerin tasarım özelliklerine (iz genişliği, aralık) %98 uyum gösterdiğini göstermektedir.

2HDI kusur oranlarının % 70 oranında azalması
HDI PCB'lerindeki kusurlar pahalıdır, tek bir 12 katmanlı HDI kartının yeniden işlenmesi (50) 100 dolara mal olabilir ve geleneksel görüntüleme ile %10+'luk hurda oranları yaygındır.LDI, fotomaska ile ilgili hataları ortadan kaldırarak kusurları azaltır:
a. Kenar bulanıklığı yok: Foto maskeleri, kısa devreye veya açık bağlantılara neden olan bulanık iz kenarları oluşturan ışık kırıntısından muzdariptir. LDI'lerin odaklı lazer ışını keskin kenarlar üretir,Lehim köprüleri (en yüksek HDI kusuru) %80 azaltmak.
b. Asgari yanlış hizalanma: Geleneksel görüntüleme, el ile fotomaska hizalanmasına dayanır ve bu da mikrovia bağlantılarını kıran katman değişimlerine yol açar.LDI'lerin otomatik optik hizalamaları yanlış hizalama kusurlarını %90 oranında azaltır.
c.Kısaltılmış Maske Artefaktları: Foto maskelerindeki toz veya çizikler eksik izler veya fazladan bakır oluşturur. LDI'nin fiziksel bir maske yok, bu nedenle bu eserler tamamen kaybolur.

Durum Çalışması: Glikoz monitörleri için HDI PCB üreten bir tıbbi cihaz üreticisi LDI'ye geçti. Kusur oranları %12'den %3'e düştü ve şirket yıllık 150 bin dolar tasarruf ederek özel bir yeniden işleme ekibini ortadan kaldırdı.

3HDI Prototipleri için % 80 daha hızlı tasarım tekrarları
HDI PCB geliştirme iteratiftir. Mühendisler sıklıkla izleri ayarlar, mikrovia yerleştirmesini ayarlar veya prototip çalışmaları arasında bileşenler ekler. Geleneksel fotomask görüntüleme bu süreci yavaşlatır:
a.Foto maske başlatma süresi: Yeni bir set foto maske oluşturmak 3-5 gün sürer ve maske başına (100 ¢) 500 dolar tutar (6 katmanlı HDI kartına 6'dan fazla maske gereklidir).
b.LDI Hızı: LDI ile, CAD yazılımında tasarım değişiklikleri yapılır ve yeni desen 4 ′′ 8 saat içinde PCB'lere görüntülenir ′′ maske gerekmez.
Piyasaya girmek için yarışan yeni girişimler veya takımlar için (örneğin, 5G modülü geliştiricileri), bu hız oyun değiştirici:
a.Fotomasklarla 7-10 gün süren 4 katmanlı HDI prototipi, LDI ile 2-3 günde hazırdır.
b.Birden fazla tekrarlama (örneğin, 3 tasarım düzeltmesi) maske ücretlerinde (0 LDI'yle karşılaştırıldığında) foto maskeleri ile 900$ 1,500.

Örnek: Giyilebilir bir sağlık sensörü geliştiren bir başlangıç, HDI prototip zaman çizelgesini LDI kullanarak 3 haftadan 1 haftaya indirdi ve rakiplerinden 2 ay önce başlatmasına izin verdi.

4Karmaşık HDI yapıları için destek
Gelişmiş HDI PCB'ler, geleneksel görüntülemeyle başa çıkamayan karmaşık özelliklere dayanır: yığılmış mikro-kağıtlar, kör kanallar, düzensiz şekiller ve esnek substratlar.
a. Yüklü/Kömülen Viyaslar: LDI'nin hassasiyeti, yüklü viyasların (örneğin, Üst → İç 1 üzerinden 45μm, İç 2'ye başka bir kişiyle yığılmış) %95 elektrik sürekliliği ile mükemmel bir şekilde hizalandırılmasını sağlar.Fotoğraf maskeleri bununla mücadele ediyor.%25 daha fazla hataya yol açar.
b. Düzensiz şekiller: Sensörler veya giyilebilir cihazlar için HDI PCB'ler genellikle dikdörtgen olmayan tasarımlara sahiptir (örneğin, dairesel, kavisli).LDI bu şekilleri kolayca görüntülerken özel fotomaska gerekmezken, fotomaskalar standart olmayan boyutlar için pahalı aletler gerektirir..
Esnek HDI PCB'ler: LDI'lerin lazerleri, esnek poliamid substratların hafif bükülmesine uyarlanır ve hizalama doğruluğunu ±8μm tutar.Flex panellerde ±30μm düzlem hataları vardır.

Uygulama Spotlight: Katlanabilir akıllı telefonlar, bağlantılarına 30/30μm izleri ve 50μm mikro çekirdekleri olan esnek HDI PCB'leri kullanır.Yumuşak substratlar, Samsung Galaxy Z Fold5 gibi cihazlarda dayanıklı menteşeler.

5Daha Düşük Toplam Sahiplik Maliyetleri (Daha Yüksek Ön Yatırımlara Karşı)
LDI makineleri geleneksel fotomaska sistemlerinden 3 ¢6 kat daha pahalı, ancak başlangıç maliyetini aşan uzun vadeli tasarruflar sağlar:
a.Kısaltılmış yeniden işleme: LDI'lerin %3'lük kusur oranı fotomaskalar için %12'ye kıyasla, HDI PCB'si başına yeniden işleme maliyetlerini %0.50'ye (~2.00) düşürür.
b.Maske Ücreti Yok: Yüksek hacimli HDI üretim süresi (100k adet) için geleneksel görüntüleme ücreti (500 ¢) ile 5 ¢10 maske seti gereklidir.000LDI'nin maske masrafları yok.
c.Hazırlanmanın Hızlı Zamanı: 1-2 ay erken başlatmak, milyonlarca ek gelir anlamına gelebilir (örneğin, rakiplerden önce başlatan bir 5G yönlendiricisi).

6HDI PCB'ler için iyileştirilmiş kaynak maskesi performansı
Lehim maske, HDI PCB'ler için kritik önem taşımaktadır. İzleri korur, kısa çizimleri önler ve güvenilir lehimlemeyi sağlar. LDI'nin hassasiyeti, lehim maskesinin kalitesini iki önemli şekilde geliştirir:
a. Daha sıkı maske barajları: “maske barajı” (bataklıklar arasındaki lehim maske) 0,4 mm mesafeli BGA'lar için dar ancak tutarlı olmalıdır. LDI, ±2μm tolerans “vs” ile 25μm mask barajları oluşturur.Foto maskeleri için ±10μm toleranslı 50μm barajlarBu da lehim köprüsünü %70 azaltıyor.
b. Tekdüze Sertleştirme: LDI'nin lazerleri lehim maskesini eşit şekilde açığa çıkarır ve “alt-sertleştirmeyi” ortadan kaldırır (sert olmayan ışık dağılımından dolayı fotomaskalarda yaygın).Tamamen kalınlaştırılmış lehim maskesinin kimyasallara ve ısı döngüsüne daha iyi dayanabilmesiGeleneksel görüntüleme ile 700 döngü karşılaştırıldığında, 1000+ termal döngü (-40°C'den 125°C'ye kadar).

Test sonucu: HDI PCB'lerdeki LDI görüntülenmiş lehim maskeleri, 1000 ısı döngüsünden sonra% 95 yapışkanlık tutma gösterdi.

HDI PCB Üretiminde LDI'nin Gerçek Dünya Uygulamaları
HDI PCB performansının ve boyutunun müzakere edilemediği endüstriler için gerekli olan LDI sadece “nice to have” değildir.
1Tüketici Elektronikleri (Akıllı Telefonlar, Giyilebilir Cihazlar)
a. İhtiyaç: 0,35 mm mesafeli BGA'lar, 30/30μm izler ve yığılmış mikro çubuklar (örneğin, iPhone 15 Pro ana PCB) ile ultra kompakt HDI PCB'ler.
b.LDI Etkisi: Daha ince özellikleri destekleyerek% 15 daha küçük PCB'leri etkinleştirir; yüksek hacimli üretim için kusur oranlarını% 2'ye düşürür.
c.Örnek: Apple, A serisi çip HDI taşıyıcıları için LDI kullanır ve iPhone 15 Pro'nun iPhone 14'ten %10 daha ince olan 7,8 mm kalınlığında bir gövdeye 5nm işlemci yerleştirmesini sağlar.

25G ve Telekom (Base Station, Transceiver)
a. Gereklilik: 28GHz/39GHz mmWave yolları, kontrol edilen impedans (50Ω ± 5%) ve düşük sinyal kaybı olan HDI PCB'ler.
b.LDI Etkisi: Yumuşak iz kenarları, 28GHz'de sinyal kaybını% 30 oranında azaltır; hassas impedans kontrolü, 5G veri hızlarını 4Gbps +'dan sağlar.
c.Örnek: Ericsson, 5G küçük hücreli HDI PCB'leri için LDI kullanıyor ve sinyal bütünlüğünün iyileştirilmesi nedeniyle kapsamı% 20 artırıyor.

3. Tıbbi cihazlar (Eklenme, Teşhis)
a. İhtiyaç: 45μm mikrovya, küçük form faktörleri (örneğin, kalp hızlandırıcı PCB'ler) ve sıfır kusurlu biyolojik uyumlu HDI PCB'ler.
b.LDI etkisi: %3 kusur oranı ISO 13485 standartlarını karşılar; esnek HDI desteği giyilebilir glikoz monitörlerini mümkün kılar.
c.Örnek: Medtronic, yerleştirilebilir defibrilatör HDI PCB'leri için LDI'yi kullanır ve 10 yıl boyunca %99.9 güvenilirliği sağlar.

4Otomotiv (ADAS, EV)
a. İhtiyaç: Radar/LiDAR (0,4 mm mesafe), EV BMS (yüksek akım yolları) ve kabunun altındaki sıcaklıklar (-40 °C - 125 °C) için sağlam HDI PCB'ler.
b.LDI Etkisi: Lehim maskesinin termal döngü direnci garanti taleplerini %40 azaltır; hassas microvia hizası radar doğruluğunu sağlar.
c.Örnek: Tesla, yağmur, kar ve siste 99.9% tespit doğruluğu elde ederek, Otomatik Pilot radar HDI PCB'leri için LDI kullanır.

HDI Üretiminde LDI Zorluklarının Üstesinden Gelmek
LDI, muazzam faydalar sunsa da, zorluklardan yoksun değildir.
1. Yüksek Ön Cihaz Maliyeti
a.Sorun: LDI makinelerinin maliyeti (300k ¥) 1 milyon, küçük üreticiler veya yeni başlayanlar için bir engeldir.
b. Çözüm:
Sermaye harcamalarından kaçınmak için LDI'ye uzmanlaşmış sözleşmeli üreticilerle (CM'ler) ortak olun.
Prototipler için paylaşılan LDI hizmetlerini kullanın. Ekipman satın almak yerine tahtaya ödeme yapın.

2Yüksek hacimli çalışmalar için daha yavaş verim
a. Zorluk: LDI bir seferde bir HDI PCB'yi görüntüler (her kart için 2-5 dakika), fotomaska sistemleri ise saatte birden fazla kartı ortaya çıkarır.
b. Çözüm:
Saatte 20-30 tabloyu görüntüleyebilen çoklu başlı LDI sistemlerine yatırım yapın.
LDI'yi panelleştirme ile birleştirin (küçük HDI PCB'lerin büyük panellere gruplandırılması) verimi en üst düzeye çıkarmak için.

3Yüzey düzensizliklerine karşı duyarlılık.
a.Sorun: Düzgün HDI substratları (kalın bakır veya esnek malzemelerle yaygın) eşit olmayan lazer maruziyetine neden olur.
b. Çözüm:
±5μm doğruluğu korumak için otomatik odaklama (yüzey değişimleri için lazer yüksekliğini ayarlar) ile LDI makineleri kullanın.
HDI panellerinin çarpıklık (> 50μm) için önceden denetlenmesi ve görüntülemeden önce reddedilmesi veya düzleştirilmesi.

4Uzmanlık Gereksinimleri
a.Sorun: LDI, lazer gücünü, pozlama süresini ve odaklamayı optimize etmek için eğitimli operatörlere ihtiyaç duyar.
b. Çözüm:
LT CIRCUIT gibi LDI sertifikalı ekipleri olan CM'lerle çalışın.
Yerel uzmanlık geliştirmek için operatör eğitim programlarına yatırım yapın (örneğin, IPC LDI sertifikası).

HDI PCB üretimi için LDI kullanımı hakkında sık sorulan sorular
S: HDI üretiminde LDI hem fotoresist hem de lehim maskesinin görüntülenmesi için kullanılabilir mi?
C: Evet, modern LDI makinelerinin çoğu, hem fotoresist (iz kazımı için) hem de lehim maskesinin görüntülenmesini işleyen çift amaçlıdır.Bu, HDI üretimini kolaylaştırır ve katmanlar arasında tutarlı bir hizalama sağlar.

S: HDI PCB'leri için destekleyebilecek en küçük mikro kanal boyutu LDI nedir?
A: Önde gelen LDI sistemleri, 30μm kadar küçük mikrovyaları görüntüleyebilir, ancak 45μm, yüksek hacimli üretim için pratik sınırdır (çıkıştırma ve kaplama kısıtlamaları nedeniyle).Bu, geleneksel fotomaska görüntüleme için en az 100μm'lik mikrovia boyutundan 2 kat daha küçüktür..

S: LDI esnek HDI PCB'ler (örneğin katlanabilir telefon menteşeleri) için uygun mu?
A: Kesinlikle. LDI'lerin lazerleri poliamid alt katmanlarının esnekliğine uyarlanır ve otomatik odaklama küçük çarpıklık için düzeltilir. Geleneksel foto maskeleri esnek HDI ile mücadele eder.Düzleştirme için düz yüzeyler.

S: LDI, yüksek hızlı HDI PCB'ler için impedans kontrolünü nasıl etkiler?
A: LDI, tekdüze iz genişlikleri (± 2μm toleransı) ve pürüzsüz kenarlar oluşturarak impedans kontrolünü geliştirir.5Ω) 25Gbps+ sinyalleri için 5G ve veri merkezi HDI PCB'leri için kritik.

S: LDI tabanlı HDI üretimi için LT CIRCUIT'i neden seçtiniz?
A: LT CIRCUIT teklif ediyor:
a. Yüksek hacimli işlem için çoklu başlı LDI sistemleri (355nm lazer).
Karmaşık HDI yapıları (yığılmış mikrolar, esnek substratlar) konusunda uzmanlık.
c.LDI hassasiyetini doğrulamak için AOI ve X-ışını testleri.
d.Her iki prototip için de rekabetçi fiyatlandırma (taş başına 50 $'dan başlayan) ve yüksek hacimli sürümler.

Sonuçlar
Lazer Doğrudan Görüntüleme (LDI), HDI PCB üretiminde neyin mümkün olduğunu yeniden tanımladı.4 mm'lik bıçaklı BGA'lar kesim sırasında kusurlarKullanıcı elektroniği, 5G, tıbbi cihazlar ve otomotiv gibi endüstriler için,LDI sadece bir teknoloji yükseltmesi değil, kompakt sistemi inşa etmek için bir gerekliliktir., modern inovasyonu güçlendiren yüksek performanslı HDI PCB'ler.

HDI PCB'ler daha da karmaşıklaştıkça (örneğin, 3D yığılmış HDI, 60GHz mmWave tasarımları), LDI daha yüksek güçlü lazerlerle, AI'ye dayalı hizalama,ve diğer HDI süreçleriyle entegrasyon (laser sondajı gibi)Mühendisler ve üreticiler için, LDI'yi benimsemek sadece rekabetçi kalmakla ilgili değil, bir sonraki nesil elektroniklerin kilidini açmakla ilgili.

İster giyilebilir bir sensörün prototipini yapın ister 5G modüllerinin ölçeklendirilmiş üretimini yapın, LDI'nin avantajları, hassasiyet, verimlilik ve esneklik, HDI PCB başarısı için açık bir seçim haline getiriyor.LT CIRCUIT gibi ortaklarla, LDI'nin gücünden yararlanmak her zamankinden daha kolaydır HDI PCB'lerinizin en sıkı performans ve kalite standartlarına uygun olmasını sağlamak.