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HDI板淺談

HDI板（High Density Interconnector），即高密度互連板，是使用微盲埋孔技術(shù)的一種線(xiàn)路分布密度比較高的電路板。

2023-06-25 15:25:15深圳市賽孚電路科技有限公司

一.什么是HDI板？

HDI板（High Density Interconnector），即高密度互連板，是使用微盲埋孔技術(shù)的一種線(xiàn)路分布密度比較高的電路板。HDI板有內(nèi)層線(xiàn)路和外層線(xiàn)路，再利用鉆孔、孔內(nèi)金屬化等工藝，使各層線(xiàn)路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連結(jié)。

二.HDI板與普通pcb的區(qū)別

HDI板一般采用積層法制造，積層的次數(shù)越多，板件的技術(shù)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(shù)，同時(shí)采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進(jìn)PCB技術(shù)。當(dāng)PCB的密度增加超過(guò)八層板后，以HDI來(lái)制造，其成本將較傳統(tǒng)復(fù)雜的壓合制程來(lái)得低。

HDI板的電性能和訊號(hào)正確性比傳統(tǒng)PCB更高。此外，HDI板對(duì)于射頻干擾、電磁波干擾、靜電釋放、熱傳導(dǎo)等具有更佳的改善。高密度集成（HDI）技術(shù)可以使終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加小型化，同時(shí)滿(mǎn)足電子性能和效率的更高標(biāo)準(zhǔn)。

HDI板使用盲孔電鍍再進(jìn)行二次壓合，分一階、二階、三階、四階、五階等。一階的比較簡(jiǎn)單，流程和工藝都好控制。二階的主要問(wèn)題，一是對(duì)位問(wèn)題，二是打孔和鍍銅問(wèn)題。二階的設(shè)計(jì)有多種，一種是各階錯(cuò)開(kāi)位置，需要連接次鄰層時(shí)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)在中間層連通，做法相當(dāng)于2個(gè)一階HDI。第二種是，兩個(gè)一階的孔重疊，通過(guò)疊加方式實(shí)現(xiàn)二階，加工也類(lèi)似兩個(gè)一階，但有很多工藝要點(diǎn)要特別控制，也就是上面所提的。第三種是直接從外層打孔至第3層（或N-2層），工藝與前面有很多不同，打孔的難度也更大。對(duì)于三階的以二階類(lèi)推即是。

三.HDI板的優(yōu)勢(shì)

這種PCB在突顯優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上發(fā)展迅速：

1.HDI技術(shù)有助于降低PCB成本;

2.HDI技術(shù)增加了線(xiàn)密度;

3.HDI技術(shù)有利于使用先進(jìn)的包裝;

4.HDI技術(shù)具有更好的電氣性能和信號(hào)有效性;

5.HDI技術(shù)具有更好的可靠性;

6.HDI技術(shù)在散熱方面更好;

7.HDI技術(shù)能夠改善RFI（射頻干擾）/EMI（電磁干擾）/ESD（靜電放電）;

8.HDI技術(shù)提高了設(shè)計(jì)效率;

四.HDI板的材料

對(duì)HDI PCB材料提出了一些新的要求，包括更好的尺寸穩(wěn)定性，抗靜電移動(dòng)性和非膠粘劑。HDI PCB的典型材料是RCC（樹(shù)脂涂層銅）。RCC有三種類(lèi)型，即聚酰亞胺金屬化薄膜，純聚酰亞胺薄膜，流延聚酰亞胺薄膜。

RCC的優(yōu)點(diǎn)包括：厚度小，重量輕，柔韌性和易燃性，兼容性特性阻抗和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。在HDI多層PCB的過(guò)程中，取代傳統(tǒng)的粘接片和銅箔作為絕緣介質(zhì)和導(dǎo)電層的作用，可以通過(guò)傳統(tǒng)的抑制技術(shù)用芯片抑制RCC。然后使用非機(jī)械鉆孔方法如激光，以便形成微通孔互連。

RCC推動(dòng)PCB產(chǎn)品從SMT（表面貼裝技術(shù)）到CSP的發(fā)生和發(fā)展（芯片級(jí)封裝），從機(jī)械鉆孔到激光鉆孔，促進(jìn)PCB微通孔的發(fā)展和進(jìn)步，所有這些都成為RCC**的HDI PCB材料。

在實(shí)際的PCB中在制造過(guò)程中，對(duì)于RCC的選擇，通常有FR-4標(biāo)準(zhǔn)Tg 140C，F(xiàn)R-4高Tg 170C和FR-4和Rogers組合層壓，現(xiàn)在大多使用。隨著HDI技術(shù)的發(fā)展，HDI PCB材料必須滿(mǎn)足更多要求，因此HDI PCB材料的主要趨勢(shì)應(yīng)該是：

1.使用無(wú)粘合劑的柔性材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用;

2.介電層厚度小，偏差小;

3 .LPIC的發(fā)展;

4.介電常數(shù)越來(lái)越小;

5.介電損耗越來(lái)越小;

6.焊接穩(wěn)定性高;

7.嚴(yán)格兼容CTE（熱膨脹系數(shù)）;

五.HDI板制造的應(yīng)用技術(shù)

HDI PCB制造的難點(diǎn)在于微觀通過(guò)制造，通過(guò)金屬化和細(xì)線(xiàn)。

1.微通孔制造

微通孔制造一直是HDI PCB制造的**問(wèn)題。主要有兩種鉆井方法：

a.對(duì)于普通的通孔鉆孔，機(jī)械鉆孔始終是其高效率和低成本的**選擇。隨著機(jī)械加工能力的發(fā)展，其在微通孔中的應(yīng)用也在不斷發(fā)展。

b.有兩種類(lèi)型的激光鉆孔：光熱消融和光化學(xué)消融。前者是指在高能量吸收激光之后加熱操作材料以使其熔化并且通過(guò)形成的通孔蒸發(fā)掉的過(guò)程。后者指的是紫外區(qū)高能光子和激光長(zhǎng)度超過(guò)400nm的結(jié)果。

有三種類(lèi)型的激光系統(tǒng)應(yīng)用于柔性和剛性板，即準(zhǔn)分子激光，紫外激光鉆孔，CO 2 激光。激光技術(shù)不僅適用于鉆孔，也適用于切割和成型。甚至一些制造商也通過(guò)激光制造HDI。雖然激光鉆孔設(shè)備成本高，但它們具有更高的精度，穩(wěn)定的工藝和成熟的技術(shù)。激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其成為盲/埋通孔制造中*常用的方法。如今，在HDI微通孔中，99％是通過(guò)激光鉆孔獲得的。

2.通過(guò)金屬化

通孔金屬化的**困難是電鍍難以達(dá)到均勻。對(duì)于微通孔的深孔電鍍技術(shù)，除了使用具有高分散能力的電鍍液外，還應(yīng)及時(shí)升級(jí)電鍍裝置上的鍍液，這可以通過(guò)強(qiáng)力機(jī)械攪拌或振動(dòng)，超聲波攪拌，水平噴涂。此外，在電鍍前必須增加通孔壁的濕度。

除了工藝的改進(jìn)外，HDI的通孔金屬化方法也看到了主要技術(shù)的改進(jìn)：化學(xué)鍍添加劑技術(shù)，直接電鍍技術(shù)等。

3.細(xì)線(xiàn)

細(xì)線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)包括傳統(tǒng)的圖像傳輸和激光直接成像。傳統(tǒng)的圖像轉(zhuǎn)移與普通化學(xué)蝕刻形成線(xiàn)條的過(guò)程相同。

對(duì)于激光直接成像，不需要攝影膠片，而圖像是通過(guò)激光直接在光敏膜上形成的。紫外波燈用于操作，使液體防腐解決方案能夠滿(mǎn)足高分辨率和簡(jiǎn)單操作的要求。不需要攝影膠片，以避免因薄膜缺陷造成的不良影響，可以直接連接CAD/CAM，縮短制造周期，使其適用于限量和多種生產(chǎn)。

六.結(jié)尾

硬件工程師剛接觸多層PCB的時(shí)候，很容易看暈。動(dòng)輒十層八層的，線(xiàn)路像蜘蛛網(wǎng)一樣。

**畫(huà)了幾張多層PCB電路板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，用立體圖形展示各種疊層結(jié)構(gòu)的PCB圖內(nèi)部架構(gòu)。

高密度互聯(lián)板的**在過(guò)孔

多層PCB的線(xiàn)路加工，和單層雙層沒(méi)什么區(qū)別，**的不同在過(guò)孔的工藝上。

線(xiàn)路都是蝕刻出來(lái)的，過(guò)孔都是鉆孔再鍍銅出來(lái)的，這些做硬件開(kāi)發(fā)的大家都懂，就不贅述了。

多層電路板，通常有通孔板、一階板、二階板、二階疊孔板這幾種。更高階的如三階板、任意層互聯(lián)板平時(shí)用的非常少，價(jià)格賊貴，先不多討論。

一般情況下，8位單片機(jī)產(chǎn)品用2層通孔板；32位單片機(jī)級(jí)別的智能硬件，使用4層-6層通孔板；Linux和Android級(jí)別的智能硬件，使用6層通孔至8一階HDI板；智能手機(jī)這樣的緊湊產(chǎn)品，一般用8層一階到10層2階電路板。

只有一種過(guò)孔，從**層打到**一層。不管是外部的線(xiàn)路還是內(nèi)部的線(xiàn)路，孔都是打穿的，叫做通孔板。