小板子，大门道 - 解析HDI PCB从设计到量产

现代电子产品越来越复杂的功能，以及越来越小巧的外型，对PCB设计及制造工艺都提出了更高要求。

制造高可靠HDI板有两个关键：一是在设计阶段做出正确决策，而是选择技术能力匹配的专业工厂。

趋势：复杂且小巧

从消费电子、计算机到汽车电子和高端医疗设备，微型化是行业趋势。这不仅体现在现在产品尺寸缩小，还因元器件更小，组装需要更高密度和更精细的尺寸特征。

现代电子产品对小型化和高性能的需求，推动了HDI技术的发展，需支持更高层数、更多连接、更细线宽间距的解决方案。

基于这些需求，激光盲孔被更频繁地使用，因为常规尺寸的导通孔已无法匹配HDI的高密度。激光盲孔，结合埋孔设计，不仅能够增加电路板内的连接数量，还能释放外层空间，容纳更多元器件。

更高层数，加上盲埋孔设计，也要求使用比常规多层PCB更薄的PP和芯板，这进一步推高了对工厂的能力要求。

更多生产工序

随微型化趋势而来的，是对PCB工厂产线设备的更高要求。HDI板生产工序中的很多流程与常规多层板类似，但需要更先进的设备，来实现小尺寸特征。

多层激光盲孔/埋孔结构，意味着额外多道工序，比如多次钻孔、电镀和层压，每道工序都可能产生一定偏差，工序次数越多，累积的偏差量也就越大，这进一步增加了生产难度和错误风险。HDI板上的所有尺寸特征都很小，需要高端设备来进行加工。许多工厂都配备了激光钻孔机，而且越来越多的工厂也开始装备了更先进的电镀线（水平电镀/VCP电镀线），来满足HDI的加工需求。

我们在批准工厂为我们生产HDI PCB前，会投入大量精力对其在HDI方面的能力进行审核和认证。

硬实力：设备、产线和无尘室

在加工盲孔时，最重要的是先进的激光钻孔设备，这些设备能够加工出直径100um甚至更小的盲孔。最新一代的激光钻孔机，每秒内可钻取数百个孔。其次，是高精度的图形转移过程，HDI板制造商需要使用激光直接成像（LDI）设备，将线路图形直接成像到光敏材料上，其偏差可以低至50um.

无尘室 - 为了确保图形转移的精度，整个过程必须在温度和湿度严格管控的无尘室中进行。无尘室需符合美国联邦标准209E Class 10000，规定空气中直径≥0.5um(人类发丝通常为20-50um)的颗粒浓度不得超过10,000个/立方英尺。目前，顶尖PCB工厂的无尘室等级已达到1,000个/立方英尺。对该等级难度的进一步说明：日常环境中，空气每立方英尺含1,000,000个同等大小的颗粒。然而，高等级无尘室的采购和维护成本都非常高昂。

电镀线 - 常规电路板，可以使用传统的垂直电镀线，通过机械和气流搅拌，让化学药剂中的铜能够有效沉积在板面和孔内，实现良好的电镀效果。然而，这种电镀方式，并不适用于有盲孔结构的HDI板，尤其是盲孔直径<100um的HDI。大多数工厂会采用水平电镀线或垂直连续电镀（VCP）线，通过高压喷射的方式，将化学药剂均匀喷散至板面，提高微孔电镀质量。

LDI设备 - 微型元件（如01005和uBGA，其间距<400um）的阻焊对位公差要求为37um，个别条件下甚至低至25um，这就要求PCB工厂使用LDI设备进行阻焊曝光，而非传统CCD设备，LDI设备支持更小的阻焊开窗和图形控制精度。

工厂能力的全面性

在评估一家工厂是否具备稳定生产HDI PCB的能力时，我们必须对该工厂的产线和设备进行全面审核。如果一家工厂声称拥有激光钻孔设备，就认定它具备生产HDI电路板能力的话，就好比是只要拿着锤子和凿子，就能成为米开朗基罗一样。我们必须清楚，激光钻孔设备只是生产HDI的要求之一，拥有合适的电镀线和化学药品配方同样重要，同时还需要掌握如何处理、管控和验证整个电镀过程。我们会考察工厂使用的化学品和方法、图形转移设备及流程，并结合对工厂在HDI电路板生产的实际经验和数据表现的理解，综合评估其在HDI板制造方面的能力。

我们的供应链战略，是保有且发展一个高端且可靠的全球PCB制造网络。我们对工厂的要求，不仅是能够生产HDI PCB，还需要将报废板的数量降至最低。一个具有3层盲孔、带4层埋孔的HDI板，需要进行4次层压、钻孔和电镀。如果每道工序的报废率达到10%，那么最终报废的电路板数量将超过交付的数量。即便客户收到了所需数量的订单，也很难不怀疑这批板子的质量。考虑到贴片后的PCBA成本可能是裸板的100倍以上，确保PCB裸板的品质就至关重要了。如果在完成贴片后才发现产品报废，成本损失会非常高昂。

正确设计的重要性

设计正确与否，是高端PCB项目能够一次性成功的关键。HDI板在走线宽度、铜箔特征间的隔离距离、阻抗要求、孔径及其与捕获焊盘和目标焊盘的关系等方面，允许的容差特别小。以上所有对布局都构成了一定挑战。设计PCB时，必须考虑可行性，以及是否可被量产。

如果在设计时，只依据样板工厂的加工能力，就会踩很多坑。比如，针对较薄的内层芯板，样板工厂会对这些超薄内层芯板进行特殊管控，所以某些设计参数可能可行，但在批量生产时，由于不同工厂的加工能力不同，较薄的芯板在通过长距离、批量化的蚀刻线时容易被卡住。我们建议微孔介电层间距为60-80um，我们所有的高端工厂都能支持到这一规格。对于更薄的芯板设计，我们也有少数顶尖工厂可以支持。

如果PCB没有什么尺寸限制，且有不同间距的元件可选，我们建议选择间距较大的元件，来降低线路板的复杂性和成本。

在最终设计方案确定前，建议与PCB供应商合作，评估所选元件的可用性和成本效益。购买复杂但容易采购的元件所节约的成本，是否与可能更高的PCB加工成本持平？如今，行业中越来越多采用层叠封装（PoP）类元件，您应该仔细评估贴片厂是否熟悉该元件贴装，以及可能涉及的额外成本。当然，小型元件可以节省空间，可能降低PCB成本，但前提是不增加PCB复杂性，如适配小型元件的多层盲孔或埋孔结构。

这些问题，都需要在设计时就进行权衡和考量，否则项目很难按照预期推进。

如果您有一个熟悉各板厂HDI PCB制造能力，且能够就PCB设计提出建设性意见的供应商，我们强烈您在项目前期就让他们参与进来，避免样板与量产之间的差异，确保电路板能够以合理成本、适中复杂度以及可靠良率生产。

如果您有任何HDI PCB设计&制造需求，欢迎联系我们，我们非常乐意为您提供高可靠HDI板解决方案。