隨著(zhù)電子產(chǎn)品對于體積的要求越來(lái)越高,尤其是移動(dòng)裝置產(chǎn)品的尺寸朝持續微縮方向開(kāi)發(fā),比如目前熱門(mén)的Ultra Book產(chǎn)品,甚至是新穎的穿戴式智能裝置,都必須運用HDI線(xiàn)路板高密度互連技術(shù)制作的載板,將終端設計進(jìn)一步壓低產(chǎn)品尺寸。
HDI電路板即為高密度互連技術(shù),這是印刷電路板(Printed circuit board)所使用的技術(shù)的一。HDI主要是應用微盲埋孔的技術(shù)進(jìn)行制作,特性是可讓印刷電路板里的電子電路分布線(xiàn)路密度更高,而由于線(xiàn)路密度大增,也讓HDI制成的印刷電路板無(wú)法使用一般鉆孔方式成孔,HDI必須采用非機械的鉆孔制程,非機械鉆孔的方法相當多,其中「雷射成孔」為HDI高密度互連技術(shù)的搭配成孔方案為主。
HDI印刷電路板的應用領(lǐng)域相當寬廣,舉凡手機、超薄型筆記本電腦、平板電腦、數位相機、車(chē)用電子、數位攝影機…等電子產(chǎn)品,都已使用HDI技術(shù)來(lái)縮小主板設計,縮小后的效益相當大,不只終端產(chǎn)品設計可以把更多機構內空間留給電池、或更多附加功能零組件,產(chǎn)品的成本也可因為導入HDI而相對降低。
HDI早期用于中高價(jià)手機 現在幾乎普及于各移動(dòng)裝置
早期使用HDI技術(shù)最多的產(chǎn)品,以功能性手機、智能型手機為主,此類(lèi)產(chǎn)品占了HDI高密度電路板快一半以上用量,而Any-layer HDI(任意層高密度連接板)則為高階HDI制作制程,與一般HDI電路板最大差別在于,多數HDI為由鉆孔制程進(jìn)行的機鉆進(jìn)行PCB貫穿處理,至于層與層的間的板材,Any-layer HDI運用「雷射」鉆孔打通每一層的彼此連通設計。
例如,采用Any-layer HDI的制作方法,一般可以減省約四成的PCB體積,目前Any-layer HDI已被用于A(yíng)pple iPhone 4、或較新穎的智能型手機,藉由更高密度整合主板降低產(chǎn)品設計厚度,使產(chǎn)品設計得以用更輕薄的設計型態(tài)問(wèn)市。但Any-layer HDI為采用雷射盲孔制造,在線(xiàn)路加工制作難度相對較高、成本也較一般電路板為高,目前僅高單價(jià)的移動(dòng)裝置使用較多。
HDI印刷電路板為采用增層法(Build Up)進(jìn)行制造,HDI的技術(shù)差距即在增層的數量,電路層數越多、技術(shù)難度越高!而一般用途的HDI板,基本上可使用一次增層,至于高階用途的HDI板,則為分二次、或多次以上的Build Up增層技術(shù)制造,為避免機械穿孔造成HDI板高密度布線(xiàn)因鉆孔不當受損,成孔制程可同時(shí)使用雷射穿孔、電鍍填孔、迭孔等先進(jìn)的印刷電路板制作技術(shù)。
高引腳數的關(guān)鍵元件 需使用HDI進(jìn)行產(chǎn)品設計
尤其是引腳數超多的FPGA元件,對于PCB布線(xiàn)來(lái)說(shuō)是極大的困擾,又例如目前最常見(jiàn)的GPU元件,引腳數也是朝向越來(lái)越多發(fā)展,大多已經(jīng)改用HDI印刷電路板來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設計,HDI板尤其適合需要高復雜連接的設計方案使用。
尤其針對新一代的SoC或整合晶片,其高度整合功能下導致IC引腳越來(lái)越多,這對于PCB設計連接線(xiàn)路的難度大幅提升,而HDI高密度電路板設計方案,可利用板材內部多層互連、整合的優(yōu)勢,將復雜的晶片引腳一一完成連接,而雷射盲孔制作可以在板材內制作微盲孔,可以是穿孔式、錯置式、堆迭式,亦可在任意層進(jìn)行互連,線(xiàn)路的布設彈性相對較傳統PCB高更多,也為高引腳數的整合晶片應用方案提供更輕松的板材設計方案。
而HDI電路板設計也較以往PCB線(xiàn)路板更為復雜,不只是線(xiàn)路變得更緊密,在使用不同層電路互連的設計復雜度也大幅提高,線(xiàn)路變得更細、更緊密的同時(shí),也代表著(zhù)線(xiàn)路的導體截面積變更小,這會(huì )導致傳遞信號完整性問(wèn)題會(huì )更加凸顯,對PCB設計工程師來(lái)說(shuō)要花更多心思進(jìn)行板材功能驗證與查錯。
尤其在面對高度復雜的設計案件,例如在開(kāi)發(fā)過(guò)程中板材的電子電路遭遇設計變更的可能性相當高,而若主板的核心元件有FPGA或其他具大量引腳的元件,稍微有點(diǎn)設計變更就會(huì )造成設計改善時(shí)程的延宕,而如何在改變頻繁的設計過(guò)程中,盡可能減少線(xiàn)路部署錯誤發(fā)生,必須搭配可支援HDI高復雜度線(xiàn)路設計的設計輔助工具,尤其是必須搭配可在FPGA邏輯設計、硬體設計、PCB邏輯與相關(guān)設計數據可彼此互通的設計架構下,讓任何專(zhuān)案的設計規格變動(dòng),均可即時(shí)反應于開(kāi)發(fā)系統,避免設計板材與目標晶片無(wú)法匹配的設計問(wèn)題發(fā)生。
HDI對于線(xiàn)路要求密度高 需使用雷射進(jìn)行開(kāi)孔
其實(shí)HDI高密度制法,并沒(méi)有明確的定義,但一般對于HDI或非HDI差別其實(shí)相當大,首先,HDI制成的電路載板所使用的孔徑需小于或等于6mil(1/1,000吋),至于孔環(huán)的環(huán)徑需要≦10mil,而線(xiàn)路接點(diǎn)的布設密度需在每平方英吋大于130點(diǎn),信號線(xiàn)的線(xiàn)間距需3mil以下。
HDI印刷電路板的優(yōu)點(diǎn)相當多,HDI由于線(xiàn)路高度集積化,因此使用板材面積可以大幅縮小,而層數越高、可縮小的板面也能對應增加,由于基材尺寸更小,HDI應用電路板面面積可以較非HDI電路板設計少2~3倍占位、卻能維持相同復雜的線(xiàn)路,自然板材的材料重量可藉此縮減。至于針對射頻、高頻等特定區塊電路設計,可善用多層
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