什么是 HDI PCB和 HDI PCB应用(yòng)

2022-06-28

什么是 HDI PCB和 HDI PCB应用(yòng)

一个電(diàn)子产品有(yǒu)很(hěn)多(duō)部分(fēn)。其中，印刷電(diàn)路板，通常被称為(wèi)PCB，对产品的功能(néng)至关重要。与任何其他(tā)需要组装的产品一样，PCB通常是電(diàn)子设备的核心部分(fēn)，但它只是一个安装有(yǒu)组件的平坦层。

与所有(yǒu)事物(wù)一样，PCB 在过去几年中开发了新(xīn)技术，使用(yòng)不同的材料。高密度互连(HDI)是一种独特的材料概念，几年来一直作為(wèi)印刷電(diàn)路板选项出现在行业中。传统上，PCB介质采用(yòng)基于FR4/玻璃树脂的材料，HDI是微孔技术的致密化，為(wèi)工程师提供了一个机会，让他(tā)们重新(xīn)思考他(tā)们在处理(lǐ)更昂贵的印刷電(diàn)路板技术时有(yǒu)时会忽略的電(diàn)路板的简单方面.

毫不夸张地说，HDI PCB技术正在彻底改变许多(duō)行业的制造业。如果您还不了解HDI PCB及其潜力，本指南将使您熟悉HDI PCB技术的全部内容。

HDI PCB介绍

HDI代表高密度互连。它是一种多(duō)层印刷電(diàn)路板，旨在提供比传统FR-4板或玻璃环氧树脂板更好的性能(néng)。该工艺使用(yòng)薄铜箔层和多(duō)个金属化层来创建带有(yǒu)镀通孔的多(duō)层電(diàn)路板。这些孔允许连接铜箔层而无需電(diàn)線(xiàn)或过孔，从而减少了電(diàn)路板上所需的空间并允许将更多(duō)组件放置在单个電(diàn)路板上。

它是一种印刷電(diàn)路板，旨在允许极其密集的信号路由，通常采用(yòng)多(duō)层形式。这使得HDI PCB非常适合需要快速有(yǒu)效地路由许多(duō)信号的应用(yòng)，例如微处理(lǐ)器、显卡和其他(tā)電(diàn)子设备。

HDI PCB的优势

与传统PCB相比，柔性PCB具有(yǒu)许多(duō)优势，使其在许多(duō)应用(yòng)中都受到青睐。主要好处是：

高可(kě)靠性

铜柱通过减少板叠层中使用(yòng)的不同金属之间的阻抗失配来提高可(kě)靠性，因為(wèi)它们的热膨胀系数不同。此外，与传统印刷電(diàn)路板相比，HDI板对环境因素（如湿度和温度）的敏感性较低，因為(wèi)它们具有(yǒu)更高的机械强度。

高密度互连

使用(yòng)铜柱可(kě)以在不增加板上层数的情况下实现高密度互连。这為(wèi)将信号从電(diàn)路板的一侧路由到另一侧提供了更大的灵活性，而无需使用(yòng)昂贵的電(diàn)镀通孔或盲孔。铜柱的存在还有(yǒu)助于通过在每层接口处提供额外的電(diàn)气连接点来减少在不同层上路由的信号之间的串扰。

较小(xiǎo)的尺寸

高密度互连是通过将组件比传统電(diàn)路板更紧密地放置在一起而制成的；这减小(xiǎo)了電(diàn)路板的整體(tǐ)尺寸，同时保持了与传统電(diàn)路板相同的性能(néng)水平。

减轻重量

整體(tǐ)构建體(tǐ)积的减少允许在不影响性能(néng)或可(kě)靠性的情况下更薄的電(diàn)路板。这也减少了生产过程中使用(yòng)的材料量，从而降低了材料成本和废物(wù)处理(lǐ)成本。

更低的電(diàn)容和電(diàn)感

与传统PCB相比，互连具有(yǒu)更低的電(diàn)容和電(diàn)感，这有(yǒu)助于提高信号完整性、降低噪声并增加带宽。这转化為(wèi)更好的電(diàn)路性能(néng)和更高的可(kě)靠性。

更高的性能(néng)

HDI板提供比传统PCB更好的散热和信号完整性。更高的密度允许更小(xiǎo)的组件和更薄的层，同时保持所需的阻抗特性。这导致在数字和模拟電(diàn)路中的性能(néng)优于传统PCB，特别是在抗噪性和信号完整性方面。

高度可(kě)定制

不仅可(kě)以定制HDI電(diàn)路的尺寸和厚度，还可(kě)以定制其形状，这意味着可(kě)以将更复杂的设计构建到更小(xiǎo)的封装中。这对于空间非常宝贵的无線(xiàn)设备（例如智能(néng)手机和平板電(diàn)脑）尤其有(yǒu)用(yòng)。

更低的花(huā)费

由于与传统電(diàn)路板相比，HDI PCB每平方英寸需要的铜层更少，因此它们的生产成本更低。此外，由于它们不需要昂贵的通孔组件，因此它们的制造成本低于传统電(diàn)路板。

HDI PCB应用(yòng)

HDI印刷電(diàn)路板常用(yòng)于工业和军事领域。这是因為(wèi)它们是使用(yòng)优质材料制造的，因此适合在恶劣环境中使用(yòng)。以下是一些HDI PCB应用(yòng)：

军事应用(yòng)

军事应用(yòng)包括航空设备、坦克和导弹。许多(duō)军事基地的恶劣天气条件如果未安装在 HDI PCB中，可(kě)能(néng)会对電(diàn)子元件造成损坏。HDI印刷電(diàn)路板上的组件比安装在传统PCB上的组件具有(yǒu)更高的抗冲击和振动能(néng)力。因此，它们构成了军队飞机電(diàn)子系统的重要组成部分(fēn)。

飞机应用(yòng)

HDI印刷電(diàn)路板因其耐用(yòng)性和对来自飞机系统中其他(tā)组件（如雷达系统和转发器）的電(diàn)磁干扰(EMI)的抵抗力而广泛用(yòng)于飞机制造行业。此外，这些板可(kě)以承受飞行过程中由湍流引起的强烈振动，而不会影响其性能(néng)或功能(néng)。

電(diàn)源

HDI PCB用(yòng)于電(diàn)源的主要原因是其高可(kě)靠性，使其成為(wèi)電(diàn)机或变压器等设备的理(lǐ)想选择。当它们用(yòng)于電(diàn)路板上的组件产生大量热量的应用(yòng)中时尤其如此。

辅助系统

除了用(yòng)于電(diàn)源之外，HDI印刷電(diàn)路板还用(yòng)于泵和压缩机等辅助系统。这是因為(wèi)与传统PCB相比，它们具有(yǒu)更高的抗振性。这使得它们非常适合用(yòng)于由运动部件（如電(diàn)机和齿轮）产生大量振动的应用(yòng)。

医疗应用(yòng)

HDI印刷電(diàn)路板还广泛用(yòng)于医疗设备，例如起搏器、除颤器和其他(tā)救生医疗设备。事实上，这些设备通常需要极高水平的可(kě)靠性和耐用(yòng)性，这就是HDI PCB在这里如此受欢迎的原因。

工业控制系统

HDI印刷電(diàn)路板的另一个常见应用(yòng)是工业控制系统。这些系统由各种组件组成，例如传感器、执行器和控制器，它们协同工作以有(yǒu)效控制机器或过程。与传统PCB相比，使用(yòng)HDI PCB的优势在于它们提供了更高的可(kě)靠性，从而随着时间的推移降低了维护成本。

HDI PCB关键设计注意事项

HDI PCB的主要设计考虑因素是：

HDI PCB的材料包括FR4玻璃增强环氧树脂层压板、聚酰亚胺薄膜和环氧树脂层压板。选择取决于应用(yòng)程序。例如，如果零件要求高可(kě)靠性并具有(yǒu)较長(cháng)的预期寿命，则通常首选FR4，因為(wèi)它比聚酰亚胺薄膜更能(néng)耐热。

应仔细分(fēn)析HDI设计的電(diàn)气性能(néng)，以确保信号完整性不会因接地平面或其他(tā)层的不连续性引起的过度阻抗或反射而受损。

電(diàn)源层必须尽可(kě)能(néng)靠近并与每个通孔附近的微孔连接。这有(yǒu)助于减少由在每个操作周期的不同时间流过電(diàn)源层不同區(qū)域的電(diàn)流引起的开关瞬变噪声。

由于HDI板的层数较少，因此可(kě)用(yòng)于信号的布線(xiàn)空间比传统层少。这意味着在将其送去制造之前，您需要格外小(xiǎo)心地优化您的设计以提高布線(xiàn)效率。此阶段的任何错误都可(kě)能(néng)导致代价高昂的返工和延迟将您的产品推出市场。

由于HDI PCB的表面积增加，它有(yǒu)更高的机会发射電(diàn)磁干扰(EMI)。為(wèi)了降低这种风险，设计人员可(kě)以在关键電(diàn)路板点使用(yòng)屏蔽線(xiàn)或板。

热管理(lǐ)在HDI设计中至关重要，因為(wèi)热量不能(néng)像传统方法那样容易地通过基板消散。这意味着应尽可(kě)能(néng)在電(diàn)路板叠层中使用(yòng)更厚的层和更多(duō)的铜。

关键要点

随着電(diàn)子制造中PCB使用(yòng)的增加，HDI板的使用(yòng)越来越多(duō)。目前HDI板的使用(yòng)率很(hěn)低，但预计会增長(cháng)。很(hěn)高兴看到大大小(xiǎo)小(xiǎo)的制造商(shāng)都在采用(yòng)这项技术来满足客户的需求。现在，许多(duō)人都对了解有(yǒu)关HDI PCB的组件和设计指南的更多(duō)信息产生了兴趣。这可(kě)能(néng)非常熟悉，特别是对于那些熟悉接線(xiàn)及其功能(néng)的人来说。