刚性 HDI 和刚挠结合 HDI
i+N+i (i≥2) HDI,任意层 HDI
盲孔和埋孔、堆叠孔和交错孔
导电和非导电通孔堵塞
最小 1.5/1.5 mil 线宽/间距
背钻、背板、嵌入式设备、IC载板
HDI PCB 的全名是高密度互连印刷电路板。这意味着 PCB 具有更小的走线、钻孔和更多封装在该空间中的元件。连接元件和 IC 的走线非常细,载流也非常低。该技术采用微孔、盲孔和埋孔代替传统的通孔。这有助于封装更多元件并有效利用空间进行布线和其他用途。随着计算机的普及,过去 4 年来高密度 PCB 板的使用量不断增加。高密度互连 PCB 需要遵守以下 IPC 标准:IPC - 2315、IPC - 2226、IPC - 4104 和 IPC - 6016。
HDI PCB 具有以下主要特点:层数较高、线宽和间距较小、过孔较小,如 盲孔和埋孔,几轮堆叠和压层。以下是详细信息:
由于 HDI 电路板通常在紧凑的 PCB 面积内设计非常复杂的功能,因此许多走线和连接需要分散到多层中。通常,HDI 电路板至少应有 4 层,而大多数高密度互连 PCB 的范围为 6 层至 12 层。
由于需要在很小的空间内布设大量的走线,因此走线宽度和间距显然需要设计得尽可能小。因此,大多数高密度互连 PCB 的走线宽度和间距都小至 4 mil 或更小。在一些设计中,走线宽度和间距为 2mil,这在 PCB 生产中非常困难。
HDI 电路板需要较小的通孔,其中钻孔小于 6 mil,因此通孔需要堆叠,并在层之间设置微通孔。标准做法是,微通孔通常经过填充或电镀。高密度互连 PCB 需要更多的布线面积,因此使用焊盘内通孔 (VIP) 技术来增加密度。该技术与焊盘内微通孔一起使用,连接它们的走线非常小,从而为布线提供更大的突破区域。根据通孔在焊盘上的放置位置,类型包括嵌入、部分和偏移中心焊盘内通孔,如下图所示。
高密度互连 PCB 根据层堆叠使用各种类型的通孔,而通孔的构建起着至关重要的作用。微通孔、盲通孔和埋孔是用来代替通孔的通孔类型。金属化是一种确保通孔在堆叠过程中无空隙的过程。堆叠通孔的图案对于实现低纵横比也起着至关重要的作用。高密度互连 PCB 的核心比其他基板层厚,因此使用传统的埋孔有助于辅助连接的应用。
微通孔:微孔是指孔径小于0.15mm(6mils)的孔。
盲孔:盲孔是从顶层或底层往内层钻的孔,只有孔的一侧可见。
埋孔:埋孔是埋在中间层的孔,从PCB侧面我们是看不到的。
交错通孔:交错通孔堆叠是微通孔的逐步排列。
堆叠通孔:堆叠通孔是各层微通孔彼此叠置而成。
高密度互连 PCB 根据层堆叠使用各种类型的通孔,而通孔的构建起着至关重要的作用。微通孔、盲通孔和埋孔是用来代替通孔的通孔类型。金属化是一种确保通孔在堆叠过程中无空隙的过程。堆叠通孔的图案对于实现低纵横比也起着至关重要的作用。高密度互连 PCB 的核心比其他基板层厚,因此使用传统的埋孔有助于辅助连接的应用。
微通孔:微孔是指孔径小于0.15mm(6mils)的孔。
盲孔:盲孔是从顶层或底层往内层钻的孔,只有孔的一侧可见。
埋孔:埋孔是埋在中间层的孔,从PCB侧面我们是看不到的。
交错通孔:交错通孔堆叠是微通孔的逐步排列。
堆叠通孔:堆叠通孔是微通孔在
各层彼此叠放。
与标准 PCB 结构类似,堆叠采用逐层构造方法构建。主要变化是可以使用多轮堆叠和层压来实现多个盲埋设计。此外,在高密度互连 PCB 中,存在高密度迹线,并且薄介电层在厚芯层上镜像。
放置负性光刻胶膜,然后使用氯化铁蚀刻掉迹线的非导电部分,留下导电部分。
然后用化学溶液洗掉光敏电阻膜。
通孔采用机械或激光钻孔方式钻孔,对于高密度区域则使用化学工艺。
内部互连是通过金属化工艺形成的。
重复堆叠过程以获得外层堆叠和所需的电镀工艺。
高密度互连 PCB 每天都用于各种基于复杂系统的应用,例如个人电脑、手机、平板电脑、相机以及空间站等超级计算机系统。
尺寸和重量:由于电路板的占用空间设计和复杂性,紧凑的尺寸和轻巧的重量是主要优点,它保留了整体大局中的功能特征。低成本: 制造成本可能看起来很高,但当整个标准 PCB设计 从组件和尺寸角度进行考虑,这可以使整个应用的成本降低数倍。性能和可靠性: HDI 电路板的性能更高,噪音和信号完整性问题更少。尽管元件封装很小,间距也很小,但 HDI 的性能仍然可靠。使用微通孔和埋孔代替通孔可以为高密度互连板提供更大的优势。具有纵横比的较小尺寸提供了额外的优势。通孔焊盘技术在减少信号路径长度的同时提供了更高的信号完整性。 上市时间: 高密度互连PCB的生产工艺表现出优异的性能,能够以更少的时间进行生产和测试紧凑型应用。汽车应用和子系统: 高密度互连 PCB 用于车辆控制单元和显示驱动器设计,这些设计使用高速处理器进行操作,而其他高速 RAM 需要高密度布线。汽车的远程信息处理和计算系统需要与任何接口兼容的设计,并且这些电路中需要避免串扰,以实现精确的数据。
商业产品: 手机、平板电脑、智能手表、增强现实和虚拟现实设备等商业电子产品采用高清显示器以高性能运行;这些显示器使用高密度互连印刷电路板。
国防和航空航天应用: 国防和航空航天系统采用集成了高功率和高灵敏度设备的超级计算系统运行。这些精确的数据和与变电站的通信。它是通过使用 HDI印刷电路板 它结构紧凑,重量轻,也适合航空类型的设备。
医疗保健和医疗器械: 用于机械臂和其他结肠镜检查仪器的医疗工具非常小,无法进入人体静脉进行操作;很少有其他设备使用高精度小型摄像机进行操作。使用高密度互连。医疗标准遵循更严格的验证规则,这些机器需要精确和安全。大多数带有精密激光操作机器的眼科设备都是使用高密度互连 PCB 进行数字控制的。
设计 HDI 印刷电路板面临各种挑战。 它们是:
PCB面积小
更小的组件和更紧密的排列
PCB 两面都有大量元件
走线长度较长,延迟时间较长
需要更复杂的布线和更多的布线网络
在设计阶段,在约束管理器中设置元件放置规则和布线规则,有助于无缝构建具有高密度走线的电路板。设计软件管理设计中的主要规则,并管理满足所有约束的规则。先进的 PCB 设计软件有助于实现高密度互连。
设计高密度互连 PCB 时需要考虑的重要步骤取决于组件、堆叠、材料特性、设计规则等各个因素。
HDI PCB 板的层数由 BGA IC 建议决定,或者取决于特定应用上的网络交叉方向和走线长度。
制造能力是根据设计规则设定的,因为先决条件必须满足 PCB 堆叠或制造设计 (DFM)。
通孔属性以及跨所有层的通孔的使用情况,用于互连内层之间的所有网络,决定了 HDI 多层 PCB 的厚度和层数。
组装或实时环境不应对 HDI 电路板造成压力或损坏,并且应根据 PCB 检查可靠性。
HDI 电路板的可靠性也得益于 HDI PCB 制造商的印刷能力,包括走线宽度、泪滴和组装组件。这确保了设计的可制造性、可布线性和性能可靠性。
标准 PCB 和 HDI 印刷电路板在制造工艺方面存在一些显著差异。这些设计的制造能力不应成为任何可行性问题的瓶颈,因为它可能会影响 PCB 的性能和准确性。PCB 设计软件将能够处理任何较小的组件或设计约束,但设计必须与制造兼容,这是面向制造设计 (DFM) 的要求。在设计电路板之前,必须考虑以下基板注意事项。
HDI印刷电路板的核心材料应能够处理与基板特性相关的电气和机械性能。
还应考虑铜与介电材料的附着力以及性能的可靠性。
导电层之间的介电间距应稳定。
介电材料应能够满足热要求。
HDI印刷电路板的介电材料应能够提供高TG和金属接触、引线接合或任何返工等应用。
材料或基材应该能够承受制造过程中或制造后的热循环或热冲击。
电介质应该能够处理热孔、微孔、埋孔或盲孔。
支持和协助选择标准的IPC标准是IPC-4101B和IPC-4104A。材料包括感光液体电介质、感光干膜电介质、聚酰胺柔性膜、热固化干膜、热固化液体电介质、树脂涂层铜箔、标准FR-4基板、铺玻璃后可钻孔(LD)预浸料和热塑性塑料。
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