एचडीआई पीसीबी
एचडीआई पीसीबी: उच्च घनत्व वाले अंतर्संबंध के अंतर्गत इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का मुख्य वाहक
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण लघुकरण, पतलेपन और उच्च एकीकरण की ओर तेज़ी से विकसित हो रहे हैं, पारंपरिक मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) अब चिप पिन की संख्या में वृद्धि और सिग्नल संचरण दर में सुधार के कारण उत्पन्न उच्च-घनत्व अंतर्संबंध आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पा रहे हैं। इस पृष्ठभूमि में, एचडीआई पीसीबी (उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट मुद्रित सर्किट बोर्ड)अपने बेहतरीन सर्किट लेआउट, छोटे छेद व्यास और रिक्ति, और उत्कृष्ट सिग्नल प्रदर्शन के साथ, यह स्मार्टफोन, टैबलेट, IoT डिवाइस और मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उच्च-अंत इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रों में एक प्रमुख कोर घटक बन गया है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में तकनीकी नवाचार और उत्पाद उन्नयन को बढ़ावा दे रहा है।
1. एचडीआई पीसीबी की मूल अवधारणा और संरचनात्मक विशेषताएं
एचडीआई पीसीबी, या उच्च-घनत्व इंटरकनेक्ट प्रिंटेड सर्किट बोर्ड, एक उन्नत प्रकार का पीसीबी है जो सर्किट बोर्ड परतों के बीच उच्च-घनत्व विद्युत कनेक्शन प्राप्त करने के लिए माइक्रो ब्लाइंड वाया और दबे हुए वाया तकनीकों का उपयोग करता है। इसकी मूल परिभाषा "उच्च घनत्व" में निहित है - लाइन की चौड़ाई और रिक्ति को कम करके, छेद के व्यास को कम करके, और परतों की संख्या बढ़ाकर, यह सीमित पीसीबी क्षेत्र में अधिक घटकों की स्थापना और उच्च-घनत्व सर्किट इंटरकनेक्शन को सक्षम बनाता है। आईपीसी (एसोसिएशन कनेक्टिंग इलेक्ट्रॉनिक्स इंडस्ट्रीज) मानकों के अनुसार, एचडीआई पीसीबी आमतौर पर लाइन की चौड़ाई/अंतराल ≤ 0.1 मिमी और ब्लाइंड/दबे हुए वाया व्यास ≤ 0.15 मिमी जैसे प्रमुख संकेतकों को पूरा करते हैं।
एचडीआई पीसीबी की संरचना पारंपरिक पीसीबी की तुलना में अधिक जटिल है, और इसकी विशिष्ट संरचना में शामिल हैं:
- माइक्रो ब्लाइंड होल: एक छेद जो केवल दो आसन्न परतों को जोड़ता है और पूरे सर्किट बोर्ड में प्रवेश नहीं करता, जिसका व्यास आमतौर पर 0.1-0.15 मिमी के बीच होता है। इस प्रकार का छेद प्रभावी रूप से पीसीबी सतह स्थान को बचा सकता है, सिग्नल ट्रांसमिशन पथ में परजीवी मापदंडों को कम कर सकता है, और सिग्नल अखंडता में सुधार कर सकता है।
- दफन छेद: सर्किट बोर्ड के अंदर छिपा हुआ, सर्किट की दो या अधिक गैर-सतही परतों को जोड़ता है, जो सतह स्थान पर भी कब्जा नहीं करता है और सर्किट लेआउट के लचीलेपन और घनत्व में और सुधार करता है।
- फाइन सर्किट परत: लाइन की चौड़ाई और अंतर 0.05-0.1 मिमी या उससे भी पतले तक पहुंच सकता है, जो अधिक सिग्नल लाइनों और घटक पैड को समायोजित कर सकता है।
- स्टैक्ड संरचना: सामान्य स्टैकिंग विधियों में 1+N+1, 2+N+2, आदि शामिल हैं ("+" से पहले और बाद की संख्या बाहरी एचडीआई परतों की संख्या का प्रतिनिधित्व करती है, और एन आंतरिक साधारण सर्किट परतों की संख्या का प्रतिनिधित्व करती है), और बहु-परत उच्च-घनत्व इंटरकनेक्शन कई बिल्ड-अप प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
2. एचडीआई पीसीबी की मुख्य विनिर्माण प्रक्रियाएं
एचडीआई पीसीबी की विनिर्माण प्रक्रिया पारंपरिक पीसीबी की तुलना में अधिक सटीक और जटिल है, और प्रमुख प्रक्रियाओं में शामिल हैं:
लेजर ड्रिलिंग तकनीक
लेज़र ड्रिलिंग, HDI PCB निर्माण की मुख्य प्रक्रियाओं में से एक है, जिसका उपयोग सूक्ष्म ब्लाइंड होल और दबे हुए होल बनाने के लिए किया जाता है। सामान्य लेज़र प्रकारों में कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) लेज़र और पराबैंगनी (UV) लेज़र शामिल हैं। CO₂ लेज़र रेज़िन और ग्लास फाइबर सबस्ट्रेट्स की ड्रिलिंग के लिए उपयुक्त हैं, जिनका छेद व्यास आमतौर पर 0.1-0.15 मिमी के बीच होता है; UV लेज़र उच्च ड्रिलिंग गुणवत्ता के साथ छोटे छेद व्यास (0.05-0.1 मिमी) प्राप्त कर सकते हैं, जो उच्च-परिशुद्धता वाले HDI उत्पादों के लिए उपयुक्त हैं। लेज़र ड्रिलिंग में उच्च दक्षता, छोटे छेद व्यास और सटीक स्थिति के लाभ हैं, जो सूक्ष्म ब्लाइंड होल की उच्च-घनत्व वितरण आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।
निर्माण प्रक्रिया
एचडीआई पीसीबी की बहु-परत संरचना को साकार करने के लिए बिल्ड-अप प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, आंतरिक कोर बोर्ड बनाया जाता है, फिर कोर बोर्ड के दोनों ओर इंसुलेटिंग परतें और तांबे की पन्नी को क्रमिक रूप से लगाया जाता है, और लेज़र ड्रिलिंग और तांबे की इलेक्ट्रोप्लेटिंग के माध्यम से इंटरलेयर कनेक्शन प्राप्त किए जाते हैं। इस प्रक्रिया को दोहराने से एक बहु-परत एचडीआई संरचना बन सकती है। बिल्ड-अप परतों की संख्या के अनुसार, इसे सिंगल-स्टेज बिल्ड-अप, टू-स्टेज बिल्ड-अप या यहाँ तक कि मल्टी-स्टेज बिल्ड-अप एचडीआई पीसीबी में विभाजित किया जा सकता है। जितनी अधिक बिल्ड-अप परतें होंगी, इंटरकनेक्शन घनत्व उतना ही अधिक होगा।
तांबा विद्युत-लेपन प्रक्रिया
तांबे की विद्युत-लेपन का उपयोग सूक्ष्म अंध छिद्रों और दबे हुए छिद्रों की भीतरी दीवारों पर एक चालक परत बनाने के लिए किया जाता है ताकि अंतर-परत विद्युत संयोजनों को साकार किया जा सके। HDI PCB में विद्युत-लेपित तांबे की एकरूपता और घनत्व के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताएँ होती हैं। छिद्रों में तांबे की परत की एकसमान मोटाई सुनिश्चित करने, रिक्तियों और पिनहोल जैसे दोषों से बचने और संयोजन की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए उन्नत विद्युत-लेपन प्रक्रियाओं (जैसे पल्स विद्युत-लेपन) को अपनाने की आवश्यकता होती है।
फाइन सर्किट निर्माण प्रक्रिया
सूक्ष्म परिपथों का निर्माण फोटोलिथोग्राफी और एचिंग जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जाता है, जहाँ रेखा की चौड़ाई और अंतराल 0.05 मिमी से कम नियंत्रित होते हैं। परिपथों की परिशुद्धता और अखंडता सुनिश्चित करने के लिए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन फोटोरेसिस्ट, उच्च-परिशुद्धता एक्सपोज़र उपकरण और अनुकूलित एचिंग मापदंडों का उपयोग किया जाना चाहिए ताकि परिपथ विरूपण और पार्श्व एचिंग को कम किया जा सके।
3. एचडीआई पीसीबी के मुख्य लाभ
पारंपरिक पीसीबी की तुलना में, एचडीआई पीसीबी अपनी अनूठी संरचना और प्रक्रियाओं के कारण विभिन्न पहलुओं में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करते हैं:
उच्च-घनत्व अंतर्संबंध, PCB आयतन को कम करना
सूक्ष्म ब्लाइंड होल, दबे हुए होल और फाइन सर्किट तकनीक के माध्यम से, एचडीआई पीसीबी प्रति इकाई क्षेत्र में अधिक कंपोनेंट माउंटिंग और सर्किट कनेक्शन प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एचडीआई पीसीबी का उपयोग करने वाले स्मार्टफोन मदरबोर्ड का क्षेत्रफल पारंपरिक पीसीबी की तुलना में 30%-50% तक कम किया जा सकता है, जो पतलेपन और हल्केपन की चाह रखने वाले मोबाइल उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है।
सिग्नल अखंडता में सुधार, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करना
सूक्ष्म ब्लाइंड होल और दबे हुए होल सिग्नल ट्रांसमिशन पथ को छोटा करते हैं, जिससे सिग्नल विलंब और क्रॉसस्टॉक कम होता है; साथ ही, फाइन सर्किट लेआउट सिग्नल दिशा को अनुकूलित कर सकता है और विद्युत चुम्बकीय विकिरण (EMI) को कम कर सकता है। यह HDI PCB को 5G संचार और उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन जैसे परिदृश्यों में सिग्नल प्रदर्शन की सख्त आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम बनाता है।
ऊष्मा अपव्यय प्रदर्शन में वृद्धि, उपकरण विश्वसनीयता में सुधार
एचडीआई पीसीबी की बहु-परत संरचना और अनुकूलित लेआउट ऊष्मा अपव्यय पथों को अधिक उचित रूप से वितरित कर सकते हैं, जिससे उच्च-शक्ति घटकों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को ऊष्मा अपव्यय क्षेत्र में शीघ्रता से पहुँचाया जा सकता है। इसके अलावा, कुछ एचडीआई पीसीबी को धातु सब्सट्रेट या ऊष्मा-चालक पदार्थों के साथ संयोजित करके ऊष्मा अपव्यय क्षमता में और सुधार किया जा सकता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का सेवा जीवन बढ़ाया जा सकता है।
असेंबली प्रक्रिया को सरल बनाना, उत्पादन लागत को कम करना
एचडीआई पीसीबी की उच्च-घनत्व विशेषता घटकों को अधिक केंद्रीय रूप से व्यवस्थित करने की अनुमति देती है, जिससे असेंबली प्रक्रिया के दौरान तारों की लंबाई और संख्या के साथ-साथ सोल्डर जोड़ों की संख्या भी कम हो जाती है। साथ ही, इसका पतला और हल्का होना इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की समग्र असेंबली प्रक्रिया को भी सरल बनाता है, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से उपकरणों की उत्पादन लागत कम हो जाती है।
4. एचडीआई पीसीबी के मुख्य प्रकार और अनुप्रयोग परिदृश्य
बिल्ड-अप परतों की संख्या और संरचनात्मक जटिलता के अनुसार, एचडीआई पीसीबी को विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है, जो विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं:
एकल-चरण HDI PCB
एकल बिल्ड-अप प्रक्रिया को अपनाते हुए, संरचना आमतौर पर 1+N+1 होती है, जो मध्यम और निम्न-घनत्व इंटरकनेक्शन आवश्यकताओं वाले उत्पादों के लिए उपयुक्त होती है, जैसे टैबलेट, राउटर, डिजिटल कैमरा, आदि। इन उत्पादों में पीसीबी वॉल्यूम और सिग्नल प्रदर्शन के लिए कुछ आवश्यकताएं होती हैं, लेकिन अत्यधिक उच्च घनत्व की आवश्यकता नहीं होती है।
दो-चरण एचडीआई पीसीबी
दो बिल्ड-अप प्रक्रियाओं के बाद, संरचना 2+N+2 या उससे अधिक जटिल हो सकती है, और इंटरकनेक्शन घनत्व भी अधिक हो सकता है। यह उच्च घनत्व और उच्च सिग्नल प्रदर्शन की उच्च आवश्यकताओं वाले उत्पादों, जैसे स्मार्टफोन, हाई-एंड सर्वर, मेडिकल डायग्नोस्टिक उपकरण आदि के लिए उपयुक्त है। उदाहरण के लिए, मुख्यधारा के स्मार्टफोन के मदरबोर्ड में अधिकांशतः दो-चरणीय एचडीआई पीसीबी का उपयोग किया जाता है।
तीन-चरण और उससे ऊपर के HDI PCB
कई बिल्ड-अप प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त, इसकी जटिल संरचना और अत्यंत उच्च अंतर्संबंध घनत्व के कारण, इसका उपयोग मुख्य रूप से अल्ट्रा-हाई-एंड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स, सटीक चिकित्सा उपकरणों, उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग उपकरणों आदि में किया जाता है। इन उत्पादों में पीसीबी विश्वसनीयता, स्थिरता और सिग्नल प्रदर्शन के लिए अत्यधिक आवश्यकताएं होती हैं, और निर्माण लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है।
उपरोक्त परिदृश्यों के अलावा, एचडीआई पीसीबी का व्यापक रूप से आईओटी सेंसर, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे स्वायत्त ड्राइविंग सिस्टम, इन-व्हीकल एंटरटेनमेंट सिस्टम), औद्योगिक नियंत्रण उपकरण और अन्य क्षेत्रों में भी उपयोग किया जाता है, जो इन क्षेत्रों के तकनीकी विकास को चलाने वाले प्रमुख बुनियादी घटक बन जाते हैं।
5. एचडीआई पीसीबी के विकास के रुझान
इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, एचडीआई पीसीबी निम्नलिखित दिशाओं में तेजी से विकसित हो रहा है:
- उच्च घनत्व: लाइन की चौड़ाई और अंतराल 0.03 मिमी से कम हो जाते हैं, और छेद का व्यास 0.05 मिमी से कम हो जाता है। चिप पैकेजिंग तकनीकों (जैसे SiP, CoWoS) की विकास आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अधिक सटीक प्रक्रियाओं के माध्यम से उच्च अंतर्संबंध घनत्व प्राप्त किया जाता है।
- बहु-स्तरीकरण और एकीकरणपरतों की संख्या में वृद्धि जारी है, और साथ ही, निष्क्रिय घटकों (जैसे प्रतिरोधक, कैपेसिटर) को "पीसीबी + घटकों" के एकीकृत एकीकरण का एहसास करने के लिए पीसीबी में एम्बेड किया जाता है, जिससे वॉल्यूम कम हो जाता है और एकीकरण स्तर में सुधार होता है।
- सामग्री उन्नयन: कम परावैद्युत स्थिरांक (डीके) और कम हानि कारक (डीएफ) वाले उच्च आवृत्ति और उच्च गति वाले सबस्ट्रेट्स, जैसे कि उच्च गति एफआर-4 और पॉलीमाइड (पीआई), को 5जी, 6जी संचार और उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन में सिग्नल प्रदर्शन के लिए उच्च आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपनाया जाता है।
- हरित विनिर्माण और लागत अनुकूलन: रासायनिक एजेंटों और अपशिष्ट उत्सर्जन के उपयोग को कम करने के लिए पर्यावरण के अनुकूल विनिर्माण प्रक्रियाओं का विकास करना; साथ ही, प्रक्रिया अनुकूलन और बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से एचडीआई पीसीबी की विनिर्माण लागत को कम करना, और मध्य-से-निम्न-अंत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इसके लोकप्रियकरण को बढ़ावा देना।
- उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के साथ एकीकरणएचडीआई पीसीबी को चिप स्केल पैकेजिंग (सीएसपी) और फ्लिप चिप जैसी उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के साथ तेजी से जोड़ा जा रहा है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में और सुधार करने के लिए "पैकेजिंग-पीसीबी" सहयोगी डिजाइन मॉडल तैयार हो रहा है।

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