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探秘 HDI—— 高密度互连技术的精妙之处

2024-11-16 10:18

HDI(High Density Interconnector,高密度互连)是一种生产印刷电路板的先进技术。它使用微盲埋孔技术,使得线路分布密度非常高,主要应用于智能手机、笔记本电脑等电子设备。


名称来源方面,HDI是High Density Interconnector的英文简写。印刷电路板是以绝缘材料辅以导体配线所形成的结构性元件,在制成最终产品时,会安装各种电子零件。由于电子产品趋于多功能复杂化,集成电路元件的接点距离缩小,信号传送速度提高,这就需要应用高密度线路配置及微孔技术。凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔,利用这种微孔技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等效益,同时对于电子产品的小型化也有必要性。对于这类结构的电路板产品,业界曾有多个不同名称,如欧美业者称其为SBU(序列式增层法),日本业者称其为MVP(微孔制程),还有人称为BUM(增层式多层板)等。后来美国的IPC电路板协会提出将这类产品技术称为HDI(高密度互连)技术的通用名称。


HDI的发展历程起源于美国。1994年4月,美国印制板业界组成合作性社团ITRI,集多方力量研究电路板制造技术。1994年9月,ITRI开展高密度电路板的制作研究,该项目特称为October Project。经过约三年的研究,1997年7月15日,ITRI公开研究成果,出版评估了微孔的October project phase1 round2 报告,由此正式展开 “高密度互连 HDI”的新时代。自此,HDI高速发展,2001年,HDI成为手机板与集成电路封装载板的主流。

HDI线路板的核心技术特点

(一)微盲埋孔技术
微盲埋孔技术是HDI线路板区别于普通PCB的重要特征之一。该技术允许在电路板的内层间直接打出微小的孔,并填充导电材料。这样一来,极大地节省了空间,提高了布线密度。例如,在一些高端电子产品中,由于空间有限,需要在极小的区域内集成大量的电子元件和线路,微盲埋孔技术就能够满足这种需求。据统计,采用微盲埋孔技术的HDI线路板可以在相同尺寸的电路板上实现比普通PCB高30%至50%的布线密度。
(二)精细线路与间距
HDI线路板可以实现线宽/线距小于等于50微米,这使得更多复杂的电路设计成为可能。如此精细的线路和间距,能够在有限的空间内布置更多的电子元件和线路,提高电路板的性能和功能。例如,在智能手机等小型化电子产品中,需要高度集成的电路设计,HDI线路板的精细线路与间距就能够满足这种需求。同时,精细的线路和间距也有助于提高信号传输的速度和稳定性。
(三)叠层结构
高密度互连板采用任意层互联(Any Layer Interconnection, ALI)技术,实现任意内层间的直接连接。这种叠层结构提高了设计的灵活性和信号的完整性。通过任意层互联技术,设计师可以更加自由地设计电路板的布局和线路连接,满足不同电子产品的需求。此外,叠层结构还可以减少信号传输的路径长度,降低信号损耗,提高信号的传输质量。
(四)新材料应用
为了适应更小尺寸和更高频率的要求,HDI线路板常采用低损耗、高速材料,如PTFE基材。这些新材料能够保证信号传输的质量,减少信号的衰减和失真。例如,在5G通信等高速数据传输领域,HDI线路板采用的低损耗、高速材料可以有效地提高信号的传输速度和稳定性。同时,新材料的应用也有助于提高电路板的耐热性和可靠性,延长电子产品的使用寿命。

在未来,HDI(高密度互连)将展现出极为广阔的发展前景。随着物联网、工业 4.0 等新兴领域的兴起,大量智能设备需要更紧凑高效的互连技术,HDI 将在其中扮演关键角色,推动全球智能化进程,成为电子产业发展中不可或缺的核心技术之一。

 

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