什么是HDI PCB材料？

2022-08-04

什么是HDI PCB材料？

PCB材料选择在PCB制造和应用(yòng)功能(néng)中起着重要作用(yòng)。设计人员在使用(yòng)具有(yǒu)微通孔、捕获焊盘和细间距BGA的高密度互连器时必须仔细选择材料。

使用(yòng)HDI PCB板通常会带来许多(duō)挑战，例如：

工作空间有(yǒu)限

更紧密的间距和更小(xiǎo)的组件，例如微孔PCB

完成PCB的更多(duō)走線(xiàn)路径

HDI PCB叠层两侧的大量组件

具有(yǒu)较長(cháng)信号飞行时间的复杂跟踪路線(xiàn)

处理(lǐ)过度的热循环

HDI電(diàn)路體(tǐ)积小(xiǎo)、重量轻，但功能(néng)非常强大，具有(yǒu)非常特殊的材料要求。这些電(diàn)路也容易出现热问题，这就是為(wèi)什么您应该选择具有(yǒu)高分(fēn)解温度(Td)的材料。

选择HDI電(diàn)路板材料

选择HDI材料时必须考虑以下特性：

分(fēn)解温度（Td）

这是材料因热而发生化學(xué)分(fēn)解的温度。它通常使用(yòng)IPC ™ 650方法确定，并以摄氏度(℃)表示。这个重要参数用(yòng)于估计電(diàn)路的热耐受性。 

如果温度超过Td，材料特性的变化是不可(kě)避免的。HDI PCB材料的Td应遠(yuǎn)高于其应用(yòng)的温度范围。HDI PCB组装过程中的焊锡温度在250 ℃到300 ℃范围内，因此请确保

材料的Td高于此范围。

玻璃化转变温度(Tg)

玻璃化转变温度(Tg) 是材料从硬玻璃态转变為(wèi)橡胶态的范围。这是碳链开始移动并表现出可(kě)能(néng)破坏電(diàn)路功能(néng)的不良特性的温度。

由于包括材料的分(fēn)子结构在内的几个因素，精确测量Tg很(hěn)困难。

長(cháng)时间超过HDI PCB的Tg会影响其功能(néng)。但是，保持在Tg范围内将确保電(diàn)路在其生命周期内的正常运行和机械稳定性。

热膨胀系数(CTE)

CTE是材料的一个重要属性，它表明它们在受热后膨胀的程度。换句话说，CTE指定了電(diàn)路在加热和冷却时会膨胀或收缩多(duō)少。CTE以百万分(fēn)之几摄氏度或PPM/°C為(wèi)单位测量。

電(diàn)路的这种突然膨胀和收缩会对组件产生毁灭性的影响，尤其是大型硅芯片封装(LBGA)。过度的热循环会导致焊点失效，因為(wèi)電(diàn)路的膨胀速度比硅芯片额定承受的速度更快。此外，这将导致随着时间的推移产生微小(xiǎo)撕裂的剪切力。

在功能(néng)很(hěn)重要的应用(yòng)（例如医疗设备）中，对電(diàn)路造成的损坏是不可(kě)接受的。

介電(diàn)常数(Dk)

介電(diàn)常数，也称為(wèi)相对介電(diàn)常数，是材料的介電(diàn)常数与空气的介電(diàn)常数之比。大多(duō)数制造商(shāng)使用(yòng)此参数来测试物(wù)质。 

介電(diàn)常数还测量材料在電(diàn)场作用(yòng)下的電(diàn)势能(néng)。

使用(yòng)薄型铜箔

制作柔性HDI電(diàn)路的一种极好的方法是使用(yòng)具有(yǒu)相对薄和低剖面的细晶粒铜箔。这些铜箔的厚度应该在大多(duō)数柔性電(diàn)路的范围内，大约為(wèi)1盎司。

HDI PCB的常用(yòng)材料

最适合HDI PCB的材料具有(yǒu)较低的介電(diàn)损耗角正切和相对平坦的耗散因数与频率响应曲線(xiàn)。这些材料可(kě)分(fēn)為(wèi)四类，将在下面讨论。

正常速度和损失

正常速度材料的介電(diàn)常数与频率响应曲線(xiàn)并不平坦。这意味着它们表现出不希望的特性，例如高介電(diàn)损耗。因此，这些材料不适用(yòng)于不能(néng)容忍性能(néng)下降的高级应用(yòng)。

正常速度和损耗材料最适合仅限于几GHz的数字设备。这种材料的一个流行例子是Isola 370HR。 

中等速度和中等损失

中速材料具有(yǒu)相对平坦的介電(diàn)常数与频率响应曲線(xiàn)。因此，与正常速度的物(wù)质相比，它们的介電(diàn)损耗只有(yǒu)一半。中速材料最适合限制在10 Ghz但不能(néng)更高的应用(yòng)。Nelco N7000-2是此类材料中的一个流行示例。

高速、低损耗

高速、低损耗材料表现出非常平坦的介電(diàn)常数与频率曲線(xiàn)。因此，这些材料的介電(diàn)损耗极低。使用(yòng)这些材料的另一个优点是它们不会产生大量的電(diàn)噪声。这些高性能(néng)材料的Tg接近180°C。 

高速、低损耗材料的一个流行例子是Isola的I-Speed。

非常高的速度，非常低的损耗

非常高速、非常低损耗的材料可(kě)能(néng)具有(yǒu)最平坦的介電(diàn)常数与频率响应曲線(xiàn)。它们的介電(diàn)损耗也最少。这使得它们非常适合高达100 Ghz或更高的应用(yòng)。Isola Tachyon 100G是属于这一类的流行材料。 

这些材料具有(yǒu)出色的電(diàn)气性能(néng)，并且在很(hěn)宽的温度和频率范围内都非常稳定。它们专為(wèi)高速数字设备而设计。

HDI PCB材料所涉及的费用(yòng)

一般来说，具有(yǒu)较低Df和Dk值的材料是HDI電(diàn)路的最佳候选材料。与其他(tā)材料相比，它们确实需要更高的预算。高速、低损耗的信号材料通常生产成本最高。

包起来

HDI PCB在電(diàn)子技术的小(xiǎo)型化中发挥着重要作用(yòng)。未来几年将通过无尽的应用(yòng)和创新(xīn)带来更多(duō)的改进。几乎每个行业都在一定程度上利用(yòng)HDI PCB。