The density image

密度是指按面积单位(mm²、inch²等)计算的线路、孔、焊盘的比率,当只有少数线路时,密度不是问题。但现代的密度需要现代的解决方案,每天, 客户和工厂都要求更紧凑和更复杂的设计,这主要是由于元件技术的发展。这就是挑战!

显然,如果你需要在PCB上提高密度,你需要减少线的尺寸、空间、孔、通孔的尺寸,并增加层数、连接数,以及改善层上的布线。这很容易理解, 但要实现这一点是纯科学和技术。密度越高,PCB就越复杂。多年以来,市场的趋势是提高密度。

如果你把这个概念推到极限,那么如果你达到每平方英寸平均160个引脚,你就会有一个高密度互连PCB。高科技和复杂的工艺并不一定意味着成本的上升!

对于HDI来说,情况恰恰相反,因为材料的成本比密度的成本更重要。更多的线路,更多的连接,更少的成本! 事实上,你付出更多,因为材料更贵, 因为过程更复杂,但电子功能的成本更便宜,因为更有效和更集中。


生产的挑战

随着电子技术的进步和小型化,对HDI PCB的需求急剧增加,但从设计到生产,在印刷电路板上增加密度是一个挑战。线路之间的空间最低只有65µm。 人们总是很难想象这么小的单位。1µm是0,001mm,只是为了比较,一根人类头发的直径为50到100µm! 这种非常小的尺寸还不够具有挑战性, HDI印刷电路板至少有4层,最多可达24层,通过孔和通孔相互连接,形成超复杂的设计规则和生产流程,此外,我们在这里说的不是使用钢或铝的机械装置, 而是像FR4这样的塑料材料,其加工难度更大。

如果设计对工程师的软件来说是个挑战,那么生产中的一个主要问题就是要确保镀孔的可靠性。主要的问题来自于通孔和孔以及电镀过程。 为了假定一个良好的孔的电镀完整性,对于盲孔,长宽比被限制在1:0.8,先进的值是1:1。标准的预浸料也含有玻璃纤维,这对于激光钻孔来说太厚了 ,而且预浸料中含有的玻璃会改变激光的方向,造成激光通孔的质量一般或形状错误。

HDI 能力
层数
最小和最大
4-24L
HDI建设
1+N+1, 2+N+2
3+N+3和任意层
材料
FR4, ..., 等等。
见表
铜的重量
最小和最大
0.5oz~6oz
最小轨道和间隙
μm
65/65μm
PCB厚度
最小和最大
0.4-2.8mm
尺寸
最大
0.457*508mm
表面处理
OSEP,ENIG,等等。
HASL,HASL LF,ENIG,浸锡,OSP,浸银。 电镀硬金/软金,金手指,选择性OSP,ENEPIG
机械钻头
最低限度
0.15mm
激光钻头
最低限度
0.076mm

构建时必须使用更薄的基材铜,才能有好的图形定义。许多电镀工艺会增加铜的总厚度。基层铜的选择也可能影响高频应用的信号传播。 更薄的预浸料、更薄的基础铜、更薄的PCB是HDI PCB的趋势。

Via holes illustration

通孔是敏感因素。通孔在组装过程中就像铆钉一样。RoHS工艺对材料和通孔施加了高热应力。材料在Z轴上的膨胀会对通孔造成压力。 现在的趋势是不断减少通孔直径,并提高可靠性。此外,装配过程使受热成倍增加。由于这种新的情况, 减少装配过程中施加的冲击力的唯一方法是使用更稳定的FR4。如果我们想限制装配过程中和恶劣环境下的破孔现象,低CTE(热膨胀系数)材料是必须的。


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