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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的一種線路分布密度比較高的電路板。HDI板有內層線路和外層線路，再利用鉆孔、孔內金屬化等工藝，使各層線路內部實現連結。

二.HDI板與普通pcb的區別

HDI板一般采用積層法制造，積層的次數越多，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。當PCB的密度增加超過八層板后，以HDI來制造，其成本將較傳統復雜的壓合制程來得低。

HDI板的電性能和訊號正確性比傳統PCB更高。此外，HDI板對于射頻干擾、電磁波干擾、靜電釋放、熱傳導等具有更佳的改善。高密度集成（HDI）技術可以使終端產品設計更加小型化，同時滿足電子性能和效率的更高標準。

HDI板使用盲孔電鍍再進行二次壓合，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。二階的設計有多種，一種是各階錯開位置，需要連接次鄰層時通過導線在中間層連通，做法相當于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板的優勢

這種PCB在突顯優勢的基礎上發展迅速：

1.HDI技術有助于降低PCB成本;

2.HDI技術增加了線密度;

3.HDI技術有利于使用先進的包裝;

4.HDI技術具有更好的電氣性能和信號有效性;

5.HDI技術具有更好的可靠性;

6.HDI技術在散熱方面更好;

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

8.HDI技術提高了設計效率;

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異的尺寸穩定性。在HDI多層PCB的過程中，取代傳統的粘接片和銅箔作為絕緣介質和導電層的作用，可以通過傳統的抑制技術用芯片抑制RCC。然后使用非機械鉆孔方法如激光，以便形成微通孔互連。

RCC推動PCB產品從SMT（表面貼裝技術）到CSP的發生和發展（芯片級封裝），從機械鉆孔到激光鉆孔，促進PCB微通孔的發展和進步，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標準Tg 140C，FR-4高Tg 170C和FR-4和Rogers組合層壓，現在大多使用。隨著HDI技術的發展，HDI PCB材料必須滿足更多要求，因此HDI PCB材料的主要趨勢應該是：

1.使用無粘合劑的柔性材料的開發和應用;

2.介電層厚度小，偏差小;

3 .LPIC的發展;

4.介電常數越來越小;

5.介電損耗越來越小;

6.焊接穩定性高;

7.嚴格兼容CTE（熱膨脹系數）;

五.HDI板制造的應用技術

HDI PCB制造的難點在于微觀通過制造，通過金屬化和細線。

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，機械鉆孔始終是其高效率和低成本的**選擇。隨著機械加工能力的發展，其在微通孔中的應用也在不斷發展。

b.有兩種類型的激光鉆孔：光熱消融和光化學消融。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掉的過程。后者指的是紫外區高能光子和激光長度超過400nm的結果。

有三種類型的激光系統應用于柔性和剛性板，即準分子激光，紫外激光鉆孔，CO 2 激光。激光技術不僅適用于鉆孔，也適用于切割和成型。甚至一些制造商也通過激光制造HDI。雖然激光鉆孔設備成本高，但它們具有更高的精度，穩定的工藝和成熟的技術。激光技術的優勢使其成為盲/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**困難是電鍍難以達到均勻。對于微通孔的深孔電鍍技術，除了使用具有高分散能力的電鍍液外，還應及時升級電鍍裝置上的鍍液，這可以通過強力機械攪拌或振動，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。

除了工藝的改進外，HDI的通孔金屬化方法也看到了主要技術的改進：化學鍍添加劑技術，直接電鍍技術等。

3.細線

細線的實現包括傳統的圖像傳輸和激光直接成像。傳統的圖像轉移與普通化學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。

六.結尾

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，線路像蜘蛛網一樣。

**畫了幾張多層PCB電路板內部結構圖，用立體圖形展示各種疊層結構的PCB圖內部架構。

高密度互聯板的**在過孔

多層PCB的線路加工，和單層雙層沒什么區別，**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位單片機產品用2層通孔板；32位單片機級別的智能硬件，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；智能手機這樣的緊湊產品，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部的線路，孔都是打穿的，叫做通孔板。