PCB技术详解:HDI技术实现高密度互连板(孔径3-5mil,线宽3-4mil)

2019-01-10 14:08:19 来源:pcbbbs
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一.概述:

HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互连板,是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。

 

传统的PCB板的钻孔由于受到钻刀影响,当钻孔孔径达到0.15mm时,成本已经非常高,且很难再次改进。而HDI板的钻孔不再依赖于传统的机械钻孔,而是利用激光钻孔技术。(所以有时又被称为镭射板。)HDI板的钻孔孔径一般为3-5mil(0.076-0.127mm),线路宽度一般为3-4mil(0.076-0.10mm),焊盘的尺寸可以大幅度的减小所以单位面积内可以得到更多的线路分布,高密度互连由此而来。

 

HDI技术的出现,适应并推进了PCB行业的发展。使得在HDI板内可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技术已经得到广泛地运用,其中1阶的HDI已经广泛运用于拥有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。

 

HDI技术的发展推动着芯片技术的发展,芯片技术的发展也反过来推动HDI技术的提高与进步。

 

目前0.5PITCH的BGA芯片已经逐渐被设计工程师们所大量采用,BGA的焊角也由中心挖空的形式或中心接地的形式逐渐变为中心有信号输入输出需要走线的形式。

 

所以现在1阶的HDI已经无法完全满足设计人员的需要,因此2阶的HDI开始成为研发工程师和PCB制板厂共同关注的目标。1阶的HDI技术是指激光盲孔仅仅连通表层及与其相邻的次层的成孔技术,2阶的HDI技术是在1阶的HDI技术上的提高,它包含激光盲孔直接由表层钻到第三层,和表层钻到第二层再由第二层钻到第三层两种形式,其难度远远大于1阶的HDI技术。

 

二.材料:

1、材料的分类

a.铜箔:导电图形构成的基本材料

b.芯板(CORE):线路板的骨架,双面覆铜的板子,即可用于内层制作的双面板。

c.半固化片(Prepreg):多层板制作不可缺少的材料,芯板与芯板之间的粘合剂,同时起到绝缘的作用。

d.阻焊油墨:对板子起到防焊、绝缘、防腐蚀等作用。

e.字符油墨:标示作用。

f.表面处理材料:包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。

 

2、层压的绝缘层材料

2.1 SYE 使用的板材一览表

 

 

2.2、HDI 绝缘层材料

2.2.1 SYE HDI绝缘材料一览表

 

 

2.3 特殊材料的介绍:

HDI绝缘层所使用的特殊材料 RCC :

涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper)

涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper) 是指将特别的树脂膜层涂在电镀铜箔上。这层膜可以完全覆盖内层线路而成绝缘层.

主要有两种: B stage (Mitsui)和 B+C stage(Polyclad)

 

 

 

特点:

*不含玻璃介质层,易于镭射以及等离子微孔成形.

*薄介电层.

*极高的抗剥离强度.

*高韧性,容易操作.

*表面光滑,适合微窄线路蚀刻.

 

涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper): 一般来说,HDI 板 的激光钻孔都是在涂胶膜铜箔上面成孔。孔径的形状与一般机械钻孔的孔的形状不完全一样。激光钻孔的孔的形状为一个倒置的梯形。而一般的机械钻孔,孔的形状为柱形。考虑到激光钻孔的能量与效率,镭射孔的孔径大小不能太大。一般为0.076-0.10毫米。

 

 

HDI板所需要的其他的材料如:板料;半固化片和铜箔等则没有特别的要求。由于镭射板的电流一般不会太大,所以线路的铜的厚度一般不太厚。内层一般为1盎司,外层一般为半盎司的底铜镀到1盎司的完成铜厚 。板料的厚度一般较薄。并且由于RCC中也仅含树脂,不含玻璃纤维,所以使用RCC的HDI板的硬度/强度一般比同厚度的其他PCB要差。

 

2.4 目前HDI板的一般结构:

 

1-HDI

 

Non stacked 2-HDI

 

Stacked But Non Copper filled 2-HDI

 

Stacked & Copper filled 2-HDI

 

2.5 不同HDI绝缘层材料的效果

这些是不同类型的一阶盲孔切片图(A)

 

RCC

 

FR4(1080)

 

这些是二阶HDI 盲孔的切片图

 

RCC

 

FR4

 
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