Vad är lamineringsstrukturen för HDI-kretskort?

HDI PCB Laminering Struktur

Smartphones blir allt tunnare, medan smartklockor blir allt kraftfullare. HDI (Interconnect med hög densitet) PCB-tekniken är kärnan i denna trend. Jämfört med traditionella mönsterkort gör HDI-lamineringsstrukturen det möjligt att placera mer komplexa kretsar i ett mindre utrymme.

Som mönsterkortstillverkare med 17 års erfarenhet har Topfast sett många projekt misslyckas på grund av valet av olämpliga HDI-lamineringsstrukturer, vilket har lett till kostnadsöverskridanden eller prestandafel. Det är därför viktigt att förstå de olika lamineringsstrukturerna för HDI-kretskort.

1. Grunderna för HDI PCB-laminering

Kärnan i HDI-kort ligger i att uppnå hög densitetsrouting genom uppbyggnadsprocessersom skiljer sig fundamentalt från traditionell mönsterkortstillverkning. Traditionella mönsterkort är som att tillverka smörgåsar - alla lager lamineras på en gång - medan HDI-kort liknar byggandet av skyskrapor, vilket kräver en skiktad konstruktion.

Jämförelser av viktiga processer:

• Laserborrning: Skapar mikrovias så små som 0,05 mm i diameter (människohår ≈ 0,07 mm)
• Pulsplätering: Säkerställer jämn koppartjocklek i mikrovias (<10% variation)
• Sekventiell laminering: Typiska parametrar-170°C±2°C, 25kg/cm² tryck, lager-för-lager-uppbyggnad

I ett smartwatch-projekt som jag arbetade med kunde man genom att byta från ett traditionellt 6-lagers kretskort (5 cm²) till en HDI-struktur (1+4+1) minska kretskortets storlek till 1,5 cm² och samtidigt lägga till pulsmätning - vilket visar på HDI:s magi.

Gratis HDI Design Review → Gratis HDI Design Review

2. Detaljerad analys av de vanligaste HDI-lamineringsstrukturerna

1. Enkel enkel laminering (1+N+1)

Typiskt exempel: (1+4+1) 6-lagers kort

Funktioner:

• Inga nedgrävda vior i innerskikten, enkel laminering
• Blinda vior bildade genom laserborrning på yttre lager
• Den mest kostnadseffektiva HDI-lösningen

Tillämpningar:

• Smartphones för nybörjare
• IoT-enheter för slutpunkter
• Utrymmesbegränsad konsumentelektronik

Fallstudie: Ett Bluetooth-hörlursmärke med (1+4+1)-design som integrerar Bluetooth 5.0, touchkontroll och batterihantering i ett utrymme med en diameter på 8 mm.

2. Standard HDI med enkel laminering (med nedgrävda vior)

Typiskt exempel: (1+4+1) 6-lagers kretskort (nedgrävda vior i L2-5)

Funktioner:

• Nedgrävda vior i innerskikten kräver två lamineringar
• Kombinerar blinda och nedgrävda vior
• Balanserad kostnad och prestanda

Fallgropar i designen: Felaktig placering av nedgrävda via orsakade en impedansavvikelse på 15% i ett projekt, vilket krävde en ny design.

3. Standard dubbellaminering HDI

Typiskt exempel: (1+1+4+1+1) 8-lagers kretskort

Processegenskaper:

• Tre lamineringssteg (kärna + första uppbyggnad + andra uppbyggnad)
• Möjliggör komplexa sammankopplingsarkitekturer
• Stödjer blinda vior i 3-stegsutförande

Fördelar med prestanda:

• Lämplig för GHz+ höghastighetssignaler
• Bättre effektintegritet (dedikerade effektlager)
• 30% förbättrad termisk prestanda

4. Optimerad dubbel lamineringsstruktur

Innovativ design: (1++1+4+1+1+1) 8-lagers kort

Viktiga förbättringar:

• Flyttar nedgrävda vior från L3-6 till L2-7
• Eliminerar ett lamineringssteg
• 15% kostnadsminskning

Testdata: En 5G-modul som använder denna struktur uppnåddes:

• 0,3dB/cm insättningsförlust @10GHz
• 12% lägre tillverkningskostnad än traditionella strukturer
• 8% högre avkastning

3. Avancerade HDI-lamineringsstrukturer

1. Skip-Via-design

Tekniska utmaningar:

• Blinda vior från L1 till L3, hoppa över L2
• 100% ökat borrdjup för laser
• Betydligt hårdare plätering

Lösningar:

• Kombinerad UV+CO₂-laserborrning
• Speciella pläteringstillsatser för djupa hål
• Förbättrad optisk uppriktning (noggrannhet <25 μm)

Lärdomar som dragits: Ett parti styrenheter för drönare misslyckades på grund av problem med plätering av skip-via, vilket orsakade omarbetningskostnader på $50k.

2. Staplad via design

Funktioner:

• Blinda vior staplade direkt över nedgrävda vior
• Kortare vertikala sammankopplingar
• Minskade reflexionspunkter för signaler

Grundläggande design:

• Strikt kontroll av lageruppriktning (<25 μm fel)
• Resinpluggning för att förhindra luftfickor
• Ytterligare termisk belastningstestning (260°C, 10s, 5 cykler)

4. Val av struktur för HDI-laminering

1. Viktiga urvalsfaktorer

2. Branschspecifika rekommendationer

Konsumentelektronik:

• Företrädesvis: (1+4+1)
• Spår/utrymme: 3/3mil
• Blind via: 0,1 mm

Elektronik för fordonsindustrin:

• Rekommenderad: (1+1+4+1+1)
• Material: TG≥170°C
• Ytterligare termiska vior

Medicintekniska produkter:

• Högsta krav på tillförlitlighet
• Pluggning av harts med lågt hålrum
• 100% mikrosektionsinspektion

5. Praktiska HDI-designtekniker

1. Via optimeringsprinciper

• ≤3 Vior i höghastighetssignalvägar
• Avstånd mellan angränsande ledningar ≥5× ledningarnas diameter
• Dubbla strömgenomföringar

2. Stack-Up gyllene regler

• Signalskikt i anslutning till markplan
• Dra höghastighetssignaler internt (minskar strålningen)
• Tät koppling mellan kraft- och jordplan

3. Förbättringar av tillförlitligheten

• Lägg till 0,1 mm termiska via-arrayer
• Markvakter för kritiska signaler
• 0,5 mm zon utan fräsning vid kortets kanter

6. Framtida trender

Framväxande teknik:

• Modifierad semiadditiv process (mSAP): 20/20 μm spår/utrymme
• LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic): Ultra-hög frekvens
• Inbyggda komponenter: Resistorer/kondensatorer inuti kretskort

Materialgenombrott:

• Modifierad polyimid: Dk=3,0, Df=0,002
• Nano-silver Ledande lim: Alternativ till plätering
• Termisk grafen: 5× bättre värmeledning

Ett laboratorium har framgångsrikt tagit fram en prototyp av en 16-lagers 3D-interconnect HDI (1 mm tjock, 1024 kanaler), vilket förebådar ännu mer kompakta framtida enheter.

Få en omedelbar offert på HDI →.

Topfast Rekommendationer

Vid val av lämplig HDI-laminatstruktur är det nödvändigt att hitta den optimala balansen mellan kabeldensitet, signalintegritet, tillverkningskostnad och tillförlitlighet. Den enklaste strukturen ger ofta det högsta utbytet och den lägsta kostnaden.