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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)的一種線路分布密度比較高的電路板。HDI板有內(nèi)層線路和外層線路，再利用鉆孔、孔內(nèi)金屬化等工藝，使各層線路內(nèi)部實現(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的密度增加超過八層板后，以HDI來制造，其成本將較傳統(tǒng)復(fù)雜的壓合制程來得低。

HDI板的電性能和訊號正確性比傳統(tǒng)PCB更高。此外，HDI板對于射頻干擾、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)計更加小型化，同時滿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。一階的比較簡單，流程和工藝都好控制。二階的主要問題，一是對位問題，二是打孔和鍍銅問題。二階的設(shè)計有多種，一種是各階錯開位置，需要連接次鄰層時通過導(dǎo)線在中間層連通，做法相當(dāng)于2個一階HDI。第二種是，兩個一階的孔重疊，通過疊加方式實現(xiàn)二階，加工也類似兩個一階，但有很多工藝要點要特別控制，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。對于三階的以二階類推即是。

三.HDI板的優(yōu)勢

這種PCB在突顯優(yōu)勢的基礎(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)計效率;

四.HDI板的材料

對HDI PCB材料提出了一些新的要求，包括更好的尺寸穩(wěn)定性，抗靜電移動性和非膠粘劑。HDI PCB的典型材料是RCC（樹脂涂層銅）。RCC有三種類型，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。

在實際的PCB中在制造過程中，對于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材料必須滿足更多要求，因此HDI PCB材料的主要趨勢應(yīng)該是：

1.使用無粘合劑的柔性材料的開發(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)越來越小;

5.介電損耗越來越小;

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制造的難點在于微觀通過制造，通過金屬化和細(xì)線。

1.微通孔制造

微通孔制造一直是HDI PCB制造的**問題。主要有兩種鉆井方法：

a.對于普通的通孔鉆孔，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形成的通孔蒸發(fā)掉的過程。后者指的是紫外區(qū)高能光子和激光長度超過400nm的結(jié)果。

有三種類型的激光系統(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％是通過激光鉆孔獲得的。

2.通過金屬化

通孔金屬化的**困難是電鍍難以達(dá)到均勻。對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)及時升級電鍍裝置上的鍍液，這可以通過強力機(jī)械攪拌或振動，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

細(xì)線的實現(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)蝕刻形成線條的過程相同。

對于激光直接成像，不需要攝影膠片，而圖像是通過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足高分辨率和簡單操作的要求。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的時候，很容易看暈。動輒十層八層的，線路像蜘蛛網(wǎng)一樣。

**畫了幾張多層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**在過孔

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

線路都是蝕刻出來的，過孔都是鉆孔再鍍銅出來的，這些做硬件開發(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)板平時用的非常少，價格賊貴，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)級別的智能硬件，使用4層-6層通孔板；Linux和Android級別的智能硬件，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。

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