Any layer HDI, “Herhangi Bir Katmanda Yüksek Yoğunluklu Bağlantı” (Any-layer High Density Interconnect) ifadesinin kısaltmasıdır ve HDI PCB teknolojisinin en üst düzey formlarından biridir; günümüzün üst düzey elektronik ürünlerinde kullanılan en gelişmiş bağlantı mimarisini temsil eder. Any layer HDI, tüm katmanlarında lazerle açılmış mikro delikler (Microvia) kullanılarak birbirine bağlanan çok katmanlı bir HDI PCB türüdür.
Terimin yapısına bakıldığında, “Any-layer” “herhangi bir katman” anlamına gelirken, “HDI” ise “Yüksek Yoğunluklu Bağlantı (High Density Interconnect)” ifadesinin kısaltmasıdır. Bu ikisinin birleşimi, teknolojinin özünü tam olarak ortaya koymaktadır: devre kartı herhangi iki katmanı arasında doğrudan bağlantı sağlamak ve geleneksel PCB ile sıradan HDI’nin katmanlar arası bağlantı sınırlamalarını ortadan kaldırmak.
Any layer HDI, özünde proses yenilikleri yoluyla “katman kısıtlaması olmayan, yüksek entegrasyonlu, yüksek verimli iletim” sağlayan bir devre bağlantı sistemi oluşturarak, üst düzey elektronik cihazlara en üst düzeyde alan kullanımı ve sinyal iletim performansı sunar.
Teknolojik gelişim süreci açısından bakıldığında, Any layer HDI, HDI teknolojisinin üst düzey bir yükseltme şeklidir. Geleneksel HDI, “çekirdek levha + dış katman lamine” mimarisini kullanır; bağlantı yolları, çekirdek levha katmanı ile dış katmanın sabit eşleşmesine bağlı olduğundan, yalnızca “dış katman-iç katman çekirdek levha” veya “iç katman çekirdek levhalar arası” sınırlı bağlantıları gerçekleştirebilir ve belirgin bir katman kısıtlaması vardır; oysa Any layer HDI bu sabit modeli tamamen terk eder, katmanlama yöntemi ile “katman katman üst üste bindirme, isteğe bağlı iletkenlik” sağlayan devre yapısı oluşturur.
Ister yüzey katmanı ile yüzey katmanı, ister yüzey katmanı ile herhangi bir iç katman, ister iç katman ile iç katman arasında olsun, çekirdek kartın aracılığını gerektirmeden doğrudan bağlantı kanalları oluşturulabilir. Bu “katman kısıtlaması olmayan” bağlantı özelliği, devre düzenini fiziksel yapının kısıtlamalarından kurtararak, bağlantı yollarının “en kısa” ve devre düzeninin “en iyi” hale getirilmesini sağlar.
Uygulama açısından bakıldığında, Any layer HDI genel amaçlı bir PCB teknolojisi değil, üst düzey elektronik cihazların “yüksek entegrasyon, küçük boyut, yüksek hızda veri aktarımı” gibi sorunlarını çözmek için geliştirilmiş özel bir çözümdür. Bu teknoloji, amiral gemisi akıllı telefonlar, üst düzey akıllı giyilebilir cihazlar, AR/VR cihazları, tıbbi hassas cihazlar gibi PCB alan kullanım verimliliği, sinyal aktarım verimliliği ve güvenilirlik konusunda en üst düzeyde gereksinimleri olan senaryolara hizmet eder.
Bu teknolojinin ortaya çıkması, geleneksel PCB teknolojisinin elektronik cihazların yükseltilmesine getirdiği kısıtlamaları ortadan kaldırarak, “daha küçük boyut, daha fazla işlev, daha yüksek hız” özelliklerine sahip ürün tasarımlarını mümkün kılmıştır.
Any layer HDI‘nin “herhangi bir katman arasında bağlantı” özelliği, kendiliğinden gerçekleşen bir şey değil, iki temel işlemin uyumlu desteğine dayanmaktadır: lazer mikro kör delik teknolojisi ve katmanlama üretim süreci:
1.Lazer Mikro Kör Gömülü Delik Teknolojisi
Bağlantı kanallarının minyatürleştirilmesi, yüksek yoğunluklu bağlantıyı gerçekleştirmenin ön koşuludur ve lazer mikro kör gömülü delik teknolojisi, Any layer HDI’nın hayata geçirilmesini sağlayan temel proses desteğidir. Geleneksel PCB’ler, bağlantı deliklerini oluşturmak için esas olarak mekanik delme işlemine dayanır; ekipman hassasiyeti ve işleme yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle delik çapı genellikle 100 μm’nin üzerindedir ve çoğunlukla kartın tamamını geçen delikler kullanılır.
Bu tür delikler, kart içindeki alanı büyük ölçüde kaplamakla kalmaz, aynı zamanda hatların sürekliliğine ve düzenin bütünlüğüne de belirgin bir engel teşkil eder. Sıradan HDI’da lazer delme teknolojisi kullanılsa da, delik çapı genellikle 60–80 μm aralığında kalır; aynı zamanda kör ve gömülü deliklerin sayısı ve konumu, “çekirdek levha + katman ekleme” yapısına bağlı olduğundan, bağlantı özgürlüğü sınırlıdır.
Any layer HDI ise daha yüksek hassasiyetli lazer delme teknolojisi sayesinde, kör ve gömülü deliklerin çapını 30–50 μm’ye kadar daha da küçültür; bazı ileri üretim süreçlerinde ise insan saç teli çapının dörtte biri kadar olan yaklaşık 20 μm’lik ultra küçük delikler bile gerçekleştirilebilir. Daha da önemlisi, lazer delme işlemi delik derinliğini ve konumunu hassas bir şekilde kontrol edebilir, tasarım gereksinimlerine göre, diğer katmanlardaki devreye zarar vermeden, sadece yüzey katmanı ile belirli bir iç katmanı birbirine bağlayan kör delikler veya sadece iç katmanlar arasında bağlantı sağlayan gömülü delikler esnek bir şekilde oluşturulabilir.
Bu yüksek düzeyde kontrol edilebilir mikro bağlantı yöntemi, birim alana yerleştirilebilecek bağlantı deliği sayısını geleneksel yapıya göre üç katın üzerine çıkararak, ultra yüksek yoğunluklu kablolama için sağlam bir temel sağlar.
Ayrıca, lazer delme temassız bir işleme tekniği olduğundan, mekanik delmenin ana malzeme üzerinde yarattığı gerilim yoğunlaşması ve mikro çatlak riskini ortadan kaldırır; bu da devre kartının genel yapısal stabilitesini ve uzun vadeli güvenilirliğini artırmaya yardımcı olur.
2.Katmanlı Üretim Süreci
Lazerle mikro kör gömülü delik teknolojisi, bağlantı kanallarının “daha küçük hale getirilmesi” sorununu çözüyorsa, katmanlı üretim süreci ise çok katmanlı bağlantılarda uzun süredir var olan “katman sınırlaması” sorununu kökünden ortadan kaldırmaktadır. Geleneksel PCB ve sıradan HDI genellikle “önce çekirdek levha üretilir, ardından her iki tarafa dış katmanlar preslenir” üretim yaklaşımını benimser.
Çekirdek levhanın katman sayısı ve devre dağılımı başlangıçta sabitlenir; sonraki bağlantı işlemleri yalnızca önceden belirlenmiş yapı içinde gerçekleştirilebilir ve bu da belirgin bir “önce yapı, sonra bağlantı” özelliğini ortaya çıkarır. Any layer HDI ise “katman katman inşa, katman katman bağlantı” şeklindeki katmanlama yöntemini kullanarak, tasarım mantığından üretim yoluna kadar köklü bir dönüşüm gerçekleştirmiştir; yani önce bağlantı ilişkileri planlanır, ardından ihtiyaç duyulduğunda katman yapısı oluşturulur.
Üretim sürecine bakıldığında, katmanlama yöntemi yüksek derecede standartlaştırılmış bir döngüsel süreç olarak anlaşılabilir: Tek katmanlı devre, başlangıç tabanı olarak kullanılır ve yüzeyi yalıtım malzemesi ile kaplanır; ardından lazer delme ile belirlenen konumlarda mikro delikler oluşturulur; daha sonra elektrokaplama işlemi kullanılarak deliklerin içi metal ile doldurulur ve mevcut katman ile yeni devre katmanı arasında elektriksel bağlantı sağlanır; bağlantı tamamlandıktan sonra, yeni bir devre katmanının şekillendirilmesine geçilir.
Yukarıda belirtilen “hat üretimi – yalıtım kaplaması – lazer delme – metalik bağlantı” adımları sürekli tekrarlanır ve devre kartı bu şekilde katman katman üst üste eklenerek aşamalı olarak şekillenir.
Bu üretim modelinde, her bir katman son derece bağımsız tasarım özgürlüğüne sahiptir; herhangi iki katman arasında hassas ve kontrollü delme ve metal kaplama işlemleriyle doğrudan bağlantı sağlanabilir, böylece geleneksel çekirdek kart mimarisinin katmanlar arası bağlantı yollarına getirdiği kısıtlamalardan tamamen kurtulunur. Aynı zamanda, katmanlama yöntemi çoklu bütünsel presleme işlemlerini zayıflatıp hatta tamamen ortadan kaldırdığı için, katmanlar arası gerilim önemli ölçüde azalır ve katman ayrılması, çatlama gibi yapısal riskler etkili bir şekilde azaltılır; böylece Any layer HDI‘nın yüksek yoğunluklu, yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalardaki genel performansı daha da artırılır.
Geleneksel HDI ile temel farkı
Any layer HDI’nin başlıca avantajları
Kablolama özgürlüğünü en üst düzeye çıkarır
Tasarım artık deliklerin ve çekirdek katmanların konumuna bağlı değildir; karmaşık yüksek hızlı sinyallerin planlanması daha kolaydır.
Kart boyutunu ve kalınlığını önemli ölçüde azaltır
Ultra ince ve son derece yüksek entegrasyonlu ürünler için idealdir.
Üstün elektriksel performans
Kısa mikro delikler ve düşük parazit parametreleri, yüksek hızlı ve yüksek frekanslı sinyal iletimine elverişlidir.
Gelişmiş paketleme biçimlerini destekler
Yüksek I/O sayısına sahip SoC, AP ve RF modüllerinin bağlantı ihtiyaçlarını karşılar.
Any layer HDI’nin gelecekteki yükseltme yönleri
Üst düzey elektronik cihazların işlevlerinin sürekli olarak gelişmesiyle birlikte, Any layer HDI teknolojisi de daha hassas, daha verimli ve daha çevre dostu bir yönde gelişmektedir. Gelecekte üç ana yükseltme trendi ortaya çıkacaktır.
Birincisi, “süper minyatürleştirme” alanında bir atılımdır. Şu anda Any layer HDI‘da 20 μm delik çapı ve 15/15 μm hat genişliği/mesafesi elde edilebilmektedir. Gelecekte 15 μm delik çapı ve 10/10 μm hat genişliği/mesafesi seviyesine ulaşılarak devre yoğunluğu ve alan kullanımı daha da artırılacak ve daha yüksek entegrasyon derecesine sahip yonga taleplerine uyum sağlanacaktır.
Bu atılım, daha hassas lazer delme teknolojisine ve daha gelişmiş elektrokaplama işlemlerine dayanmaktadır. Şu anda sektörde, daha küçük delik çaplarında hassas işlemeyi gerçekleştirmek için derin ultraviyole lazer delme teknolojisinin araştırılması ve geliştirilmesine başlanmıştır.
İkincisi, “çok katmanlı” ve “çok işlevli entegrasyon”dur. Daha fazla işlevsel bileşenin birbirine bağlanma ihtiyacını karşılamak için, Any layer HDI‘nın katman sayısı mevcut 8-12 katmandan 16-20 katmana yükseltilecek ve aynı zamanda gömülü direnç, gömülü kondansatör gibi pasif bileşenler kademeli olarak entegre edilecek, böylece “PCB + pasif bileşen” entegrasyonu sağlanacak ve cihaz hacmi daha da küçültülecektir. Örneğin, direnç ve kondansatörlerin doğrudan PCB’nin yalıtım katmanına gömülmesi, yüzey bileşenlerinin sayısını azaltarak devre düzeninin kompaktlığını artırabilir.
Üçüncüsü, “çevre dostu” dönüşümdür. Küresel “çift karbon” hedefinin itici gücüyle, elektronik imalat sektöründeki çevre koruma gereklilikleri giderek daha katı hale gelmektedir. Any layer HDI, siyanür içermeyen kaplama, düşük VOC’lu lehim maskesi mürekkebi, biyolojik olarak parçalanabilir yalıtım malzemeleri gibi çevre dostu süreç ve malzemeleri kademeli olarak benimseyerek üretim sürecindeki kirletici emisyonlarını azaltacaktır. Aynı zamanda, sektör PCB üretim atıklarının kaynak olarak geri dönüşümünü güçlendirecek, atık kartlar, atık bakır cürufu gibi katı atıkların geri dönüşüm oranını artıracak ve Any layer HDI’nın yeşil ve sürdürülebilir gelişimini teşvik edecektir.
Any layer HDI, HDI teknolojisinin en üst düzey entegrasyon ve serbest bağlantı yönünde gelişmesinin bir sonucudur. Temelinde, tamamen mikro delikli ve tamamen katmanlı bir yapı kullanarak geleneksel çok katmanlı PCB’lerin katman sınırlamalarını ortadan kaldırır ve üst düzey elektronik ürünler için yarı iletken seviyesine yakın bağlantı kapasitesi sağlar.
