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HDI板 (High Density Inverter)

HDI板 圖

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HDI板是高功率密度逆變器(High Density Inverter)的縮寫,是生產(chǎn)印制板的一種(技術),使用微盲埋孔技術的一種線路分布密度比較高的電路板。 HDI板專為小容量用戶設計的緊湊型產(chǎn)品。它采用模塊化可并聯(lián)設計,一個模塊容量1000VA(高度1U),自然冷卻,可以直接放入19”機架,最大可并聯(lián)6個模塊。該產(chǎn)品采用全數(shù)字信號過程控制(DSP)技術和多項專利技術,具有全范圍適應負載能力和較強的短時過載能力,可以不考慮負載功率因數(shù)和峰值因數(shù)。


其實HDI高密度制法,并沒有明確的定義,但一般對于HDI或非HDI差別其實相當大,首先,HDI制成的電路載板所使用的孔徑需小于或等于6mil(1/1,000寸),至于孔環(huán)的環(huán)徑需要≦10mil,而線路接點的布設密度需在每平方英寸大于130點,信號線的線間距需3mil以下。

 目錄 

  1. HDI板制造

  2. HDI板工藝

  3. HDI板來源

  4. HDI板應用

  5. HDI板的市場供需分析

  6. HDI板有以下幾項優(yōu)點

  7. HDI板成像


 1  HDI板制造


HDI板制造是印制電路板行業(yè)中發(fā)展最快的一個領域。從1985年惠普推出的第一臺32位計算機,到如今采用36個順序層壓多層印制板和堆疊式微型過孔的大客戶服務器,HDI/微型過孔技術無疑是未來的PCB架構。器件間距更小、I/O管腳和嵌入式無源器件更多的大型ASIC和FPGA具有越來越短的上升時間和更高頻率,它們都要求更小的PCB特征尺寸,這推動了對HDI/微型過孔的強烈需求。


HDI板主要是應用微盲埋孔的技術進行制作,特性是可讓印刷電路板里的電子電路分布線路密度更高,而由于線路密度大增,也讓HDI板制成之印刷電路板無法使用一般鉆孔方式成孔,HDI必須采行非機械的鉆孔制程,非機械鉆孔的方法相當多,其中「雷射成孔」為HDI高密度互連技術的搭配成孔方案為主。


 2  HDI板工藝


一階工藝:1+N+1

二階工藝:2+N+2

三階工藝:3+N+3

四階工藝:4+N+4


 3  HDI板來源


在電子產(chǎn)品趨于多功能復雜化的前提下,積體電路元件的接點距離隨之縮小,信號傳送的速度則相對提高,隨之而來的是接線數(shù)量的提高、點間配線的長度局部性縮短,這些就需要應用高密度線路配置及微孔技術來達成目標。配線與跨接基本上對單雙面板而言有其達成的困難,因而電路板會走向多層化,又由于訊號線不斷的增加,更多的電源層與接地層就為設計的必須手段,這些都促使從層印刷電路板(Multilayer Printed Circuit Board)更加普遍。


對于高速化訊號的電性要求,電路板必須提供具有交流電特性的阻抗控制、高頻傳輸能力、降低不必要的輻射(EMI)等。采用Stripline、Microstrip的結構,多層化就成為必要的設計。為減低訊號傳送的品質問題,會采用低介電質系數(shù)、低衰減率的絕緣材料,為配合電子元件構裝的小型化及陣列化,電路板也不斷的提高密度以因應需求。BGA (Ball Grid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct Chip Attachment)等組零件組裝方式的出現(xiàn),更促印刷電路板推向前所未有的高密度境界。


凡直徑小于150um以下的孔在業(yè)界被稱為微孔(Microvia),利用這種微孔的幾何結構技術所作出的電路可以提高組裝、空間利用等等的效益,同時對于電子產(chǎn)品的小型化也有其必要性。


對于這類結構的電路板產(chǎn)品,業(yè)界曾經(jīng)有過多個不同的名稱來稱呼這樣的電路板。例如:歐美業(yè)者曾經(jīng)因為制作的程序是采用序列式的建構方式,因此將這類的產(chǎn)品稱為SBU (Sequence Build Up Process),一般翻譯為“序列式增層法”。至于日本業(yè)者,則因為這類的產(chǎn)品所制作出來的孔結構比以往的孔都要小很多,因此稱這類產(chǎn)品的制作技術為MVP (Micro Via Process),一般翻譯為“微孔制程”。也有人因為傳統(tǒng)的多層板被稱為MLB (Multilayer Board),因此稱呼這類的電路板為BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻譯為“增層式多層板”。


美國的IPC電路板協(xié)會其于避免混淆的考慮,而提出將這類的產(chǎn)品稱為HDI (High Density Intrerconnection Technology)的通用名稱,如果直接翻譯就變成了高密度連結技術。但是這又無法反應出電路板特征,因此多數(shù)的電路板業(yè)者就將這類的產(chǎn)品稱為HDI板或是全中文名稱“高密度互連技術”。但是因為口語順暢性的問題,也有人直接稱這類的產(chǎn)品為“高密度電路板”或是HDI板。


 4  HDI板應用


電子設計在不斷提高整機性能的同時,也在努力縮小其尺寸。從手機到智能武器的小型便攜式產(chǎn)品中,"小"是永遠不變的追求。高密度集成(HDI)技術可以使終端產(chǎn)品設計更加小型化,同時滿足電子性能和效率的更高標準。HDI目前廣泛應用于手機、數(shù)碼(攝)像機、MP3、MP4、筆記本電腦、汽車電子和其他數(shù)碼產(chǎn)品等,其中以手機的應用最為廣泛。HDI板一般采用積層法(Build-up)制造,積層的次數(shù)越多,板件的技術檔次越高。普通的HDI板基本上是1次積層,高階HDI采用2次或以上的積層技術,同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術。高階HDI板主要應用于3G手機、高級數(shù)碼攝像機、IC載板等。


發(fā)展前景:根據(jù)高階HDI板件的用途--3G板或IC載板,它的未來增長非常迅速:未來幾年世界3G手機增長將超過30%,中國即將發(fā)放3G牌照;IC載板業(yè)界咨詢機構Prismark預測中國2005年至2010預測增長率為80%,它代表PCB的技術發(fā)展方向。


 5  HDI板的市場供需分析


手機產(chǎn)量的持續(xù)增長推動著HDI板的需求增長 中國在世界手機制造業(yè)中扮演重要的角色。自2002年摩托羅拉全面采用HDI板制造手機以后,目前超過90%的手機主板都采用HDI板。市場研究公司In-Stat于2006年發(fā)布的研究報告預測,在未來5年內(nèi),全球手機產(chǎn)量仍將以15%左右的速度增長,至2011年,全球手機的總銷售將達到20億部。


國內(nèi)HDI板的產(chǎn)能不能滿足快速增長的需求 近幾年,全球HDI手機板生產(chǎn)現(xiàn)狀發(fā)生了重大格局變化:歐美主要PCB制造商除知名的手機板大廠ASPOCOM、AT&S仍為諾基亞供應2階HDI手機板外,大部分HDI產(chǎn)能已由歐洲向亞洲轉移。亞洲特別是中國,已成為世界HDI板主要供應地。 根據(jù)Prismark的統(tǒng)計,2006年中國手機生產(chǎn)量約占全球的35%,預計到2009年,中國手機的產(chǎn)量將達到全球的50%,HDI手機板的采購額將達到125億元。 從主要廠商的情況來看,國內(nèi)各主要廠商的現(xiàn)有產(chǎn)能均不足全球總需求的2%。盡管部分廠商進行了投資擴產(chǎn),但從整體來講,國內(nèi)HDI的產(chǎn)能增長仍不能滿足快速增長的需求。


 6  HDI板有以下幾項優(yōu)點


可降低PCB成本:當PCB的密度增加超過八層板后,以HDI來制造,其成本將較傳統(tǒng)復雜的壓合制程來得低。

增加線路密度:傳統(tǒng)電路板與零件的互連

有利于先進構裝技術的使用

擁有更佳的電性能及訊號正確性

可靠度較佳

可改善熱性質

可改善射頻干擾/電磁波干擾/靜電釋放(RFI/EMI/ESD)

增加設計效率


 7  HDI板成像


1.在達到低缺陷率和高產(chǎn)量的同時,能夠達到HDI常規(guī)的高精確性運行的穩(wěn)定生產(chǎn)。例如:

* 高級手機板,CSP節(jié)距小于0.5mm(連接[盤之間帶或不帶導線]

* 板結構為3+n+3,每個面上有三個疊加導通孔(stacked via),

* 帶疊加導通孔的6到8層無鐵心印制板

在成像方面,此類設計要求環(huán)寬小于75mm,在有些情況下環(huán)寬甚至小于50mm。由于對位問題,這些不可避免地導致了低產(chǎn)量。另外,受微型化的驅動,線路和間距越來越細—滿足這個挑戰(zhàn)就要求改變傳統(tǒng)成像方法。這可以通過減少面板尺寸,或通過使用快門曝光機用幾個步驟(四個或六個)進行面板成像。這兩種方法都是通過減少材料變形的影響來得到更好的對位。改變面板尺寸導致了材料的高費用,使用快門曝光機導致了每天的低產(chǎn)量。這兩種方法都不能完全解決材料變形和減少照相版相關的缺陷,這包括印制批次/批量時照相版的實際變形。


2.通過每天印制要求數(shù)量的面板,達到要求的產(chǎn)量。如先前所述,要求的產(chǎn)量的相關數(shù)量應考慮到精確度要求中。要達到要求的產(chǎn)量,需要借助自動控制來得到高產(chǎn)出率。


3.低成本運作。這是對任何批量生產(chǎn)廠家的主要要求。早期的LDI模式或是要求把傳統(tǒng)使用的干膜換成更敏感的干膜,從而達到更快的成像速度;或是根據(jù)LDI模式用到的光源,把干膜換成不同的波段。在所有這些情況下,新的干膜通常都會比廠家使用的傳統(tǒng)干膜要貴。


4.與現(xiàn)有的工藝和生產(chǎn)方法兼容。批量生產(chǎn)的工藝和方法通常都被小心的規(guī)定,從而來符合批量生產(chǎn)的要求。對任何新成像方法的引進對現(xiàn)有的方法的變化都應該是最小。這包括對所用的干膜變化最小、有能力進行阻焊膜各層的曝光、批量生產(chǎn)要求的可溯源功能和更多。


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