高密度互连印刷電(diàn)路板：如何进行HDI

2020-06-27

HDI要求的主要原因来自芯片供应商(shāng)。原始的球栅阵列封装支持常规通孔。针脚逐渐变得更加舒适。1.27毫米的间距变成1毫米，然后从0.8下降到0.65毫米。这是可(kě)以选择镀通孔（PTH）通孔的最终节点。

下一步是0.5毫米级BGA。我们仍然可(kě)以在焊料垫中使用(yòng)通孔嵌入，但是存在两个问题。一种是必须填充和盖住通孔，以便获得平坦的表面，该表面不允许回流期间的焊料流走。另一件事是，典型的“ 8/18”通孔的最终孔径為(wèi)0.2毫米，捕获垫為(wèi)0.45毫米。在0.5毫米间距的设备上，留有(yǒu)50微米的迹線(xiàn)，在迹線(xiàn)的两侧都留有(yǒu)气隙。那只是不切实际。

微型通孔是进入HDI池的第一步。主要的好处是微通孔是错误的！除了其较小(xiǎo)的尺寸外，真正的好处是微通孔跨越了一对层。您可(kě)以从第1层“钻取”到第2层，然后在第2层扇形散开到PTH，以进行其余的路由。这是HDI的最简单实现。对于大多(duō)数人来说可(kě)能(néng)很(hěn)明显，但是我要花(huā)一点时间指出，“钻孔”是用(yòng)激光完成的。

实际上，两个激光器比一个更好。有(yǒu)一个波長(cháng)可(kě)以穿透铜，而另一个波長(cháng)可(kě)以很(hěn)好地切入介電(diàn)材料，但大部分(fēn)会反射掉铜。您想用(yòng)红外CO2激光穿透金属，然后切换到掺钕钕钇铝石榴石（Nd-YAG）的紫外激光，以穿透绝缘层。一旦碰到内部第2层金属，它就会停止脉动，而不会燃烧穿过金属。

这是关键。即使您要堆叠微导通孔以从第1层到第3层，您仍然希望第2层上的焊盘成為(wèi)激光器的目标。堆叠微孔的成本很(hěn)小(xiǎo)。在 PCB上使用(yòng)了细小(xiǎo)夹缝的交错微孔方法。这样做的缺点是，它会吃掉更多(duō)传统的第2层接地层。实现制造商(shāng)的请求需要花(huā)费几个小(xiǎo)时。当您销售数百万个小(xiǎo)部件时，便士很(hěn)重要。请注意，在HDI板上，接地层的理(lǐ)想位置不一定是第2层。

因此，存在尺寸差异和单层跨度，但是在设计带有(yǒu)微孔的PCB之前还有(yǒu)另一个因素需要了解。一旦孔烧蚀掉材料，就必须进行電(diàn)镀。几乎不可(kě)能(néng)镀上一个狭窄的深孔，因此介電(diàn)材料必须非常薄才能(néng)使用(yòng)微孔。该比率在0.6到1到1到1的范围内。使成品孔的大小(xiǎo)与電(diàn)介质厚度相同将是最前沿，并且对于大多(duō)数制造厂来说可(kě)能(néng)是不可(kě)能(néng)的。您确实希望材料比孔直径薄。

解决方案的核心：核心过孔

这意味着始终需要薄的電(diàn)介质。正如最近某些消费产品的价格上涨一样，HDI友好材料可(kě)能(néng)会存在交货时间和价格压力。成本和性能(néng)之间的平衡是通过微孔的有(yǒu)限使用(yòng)实现的。我会说3-N-3堆叠是最有(yǒu)效的方法。让我打开3-N-3的包装。您从一块N层厚的木(mù)板开始。為(wèi)了讨论的目的，我们将其称為(wèi)N = 4。三分(fēn)表示核心周围添加的层数。

車(chē)间将通过几何图形使用(yòng)PTH以常规方式制作4层板。该板将成為(wèi)成品板的核心。然后，他(tā)们在4层的每一面上再层压一层。这些层约為(wèi)50微米厚，以支撑75-100微米的过孔。他(tā)们一遍又(yòu)一遍地进行层压和激光加工，最终得到三个激光通孔层，四个机械通孔层和另外三个激光通孔层，总共10层。

除薄的半固化片外，主要的成本动因是层压周期。从两个，四个，六个或更多(duō)的核心层开始并不是一件大事。这就是為(wèi)什么通用(yòng)术语将所有(yǒu)这些核心堆栈都归為(wèi)“ N”层。它将板子再次放入压机，等待所有(yǒu)板块在热和压力下胶合在一起，从而增加成本。压力机通常是工厂中最昂贵的设备。它们的工作速度不如钻孔机或電(diàn)镀槽。一家拥有(yǒu)一台压力机的商(shāng)店(diàn)存在瓶颈，因此必须為(wèi)HDI板定价。

HDI的略有(yǒu)不同的方法-我最喜欢的叠放

一个不错的办法是在外层上使用(yòng)薄電(diàn)介质来制造HDI板的核心，并在第二次层压循环之前在核心上创建微孔。这称為(wèi)2-N-2加堆叠。与3-N-3版本相比，它需要更少的印刷机行程。不利的是，芯孔向着堆叠的顶部和底部进一步延伸了一层。芯孔突出的层通常是接地层的良好层。

从布線(xiàn)角度来看，具有(yǒu)跨度為(wèi)1-2、2-3、3-4、4-7、7-8、8-9和9-10的通孔可(kě)以解决大多(duō)数令人烦恼的扇出问题。许多(duō)電(diàn)路板可(kě)以用(yòng)更少的技术来完成，有(yǒu)些電(diàn)路板可(kě)能(néng)一直需要微孔。到那时，该電(diàn)路板的两侧都装有(yǒu)元件，并且可(kě)能(néng)具有(yǒu)带有(yǒu)一千个或更多(duō)引脚的细间距BGA器件。当您完成其中一种类型的木(mù)板时，成就感就会像潮水一样冲刷您和您的腕管。