HDI基板製造流程與設計基礎

關鍵詞：HDI基板製造

隨著創新格局的變化，將更多元件塞入更小巧外殼的需求日益增長。當更多部件被壓縮到一個更小的區域時，使用高密度互連技術製造的印刷電路板通常會減少整體佔用面積。HDI基板可以通過使用微型孔、盲孔和埋孔、墊內孔以及極細線路，將更多元件擠入更小的空間。我們將展示HDI設計的基礎知識，以便您在HDI基板組裝過程中製造出堅固的HDI基板。

當研究人員在1980年開始尋找方法來減少印刷電路板中的通孔數量時，高密度互連印刷電路設計與製造便由此起源。第一批現代化的堆疊結構或順序印刷電路板於1984年問世。從那時起，設計師和元件製造商便不斷尋求將更多功能整合到單一晶片和單一電路板上的方法。

在創建HDI基板設計時，需要克服某些設計和製造障礙。

在製作HDI基板時，您可能會遇到以下幾個挑戰：

• 有限的佈線空間
• 更緊密的間距和更小的元件
• 印刷電路板兩面堆疊的元件數量更多
• 由於走線路徑更長導致信號傳播延遲增加
• 為了完成電路板，需要更多的走線路徑。

如果您擁有基於規則驅動設計引擎的佈局和佈線工具的正確組合，您就可以挑戰印刷電路板設計慣例，並製造出具有極高連接密度的堅固印刷電路板。當使用專為HDI基板製造而設計的尖端印刷電路板設計軟體時，處理高密度印刷電路板佈線和細間距元件將變得簡單。借助一流的設計工具，您可以構建自己的HDI基板設計，並為HDI製造流程做好準備。

是什麼讓HDI基板設計與組裝與眾不同？

HDI製造過程與傳統印刷電路板製造方法有幾個微小但關鍵的差異。必須注意的是，製造商的要求將限制設計自由度，並對電路板的佈線施加限制。儘管您的設計軟體仍然可以支援使用更細的走線、更小的孔、更多的層和更小的元件，但這樣做需要利用自動化來滿足可製造性設計要求。具體的DFM要求將由製造方法和用於構建電路板的材料決定。當考慮到可靠性要求時，DFM要求也變得至關重要。

在材料選擇過程中必須解決這些要求：

• 所使用的介電質化學性質是否與當前核心基板材料的化學性質相容？
• 電鍍銅與介電質的結合是否足夠牢固？
• 介電質能否為金屬層提供充足且可靠的介電間距？
• 它能否滿足我的熱性能要求？
• 介電質能否為調整和引線鍵合提供理想的高玻璃化轉變溫度？
• 當被多個順序構建層覆蓋時，它能否承受熱衝擊？
• 能否形成可靠的、被填充的微孔？

在HDI基板中，使用了九種不同類型的通用介電材料。其中許多材料被IPC規範如IPC-4101B和IPC-4104A所涵蓋，但也有許多尚未被IPC標準描述。這些材料包括：

• 輻射流體介電材料
• 感光乾膜用介電材料
• 適應性聚醯亞胺薄膜
• 熱處理乾膜
• 緩解熱流體介電材料
• 雙層、強化且覆蓋樹脂的RCC箔
• 標準FR-4芯材與預浸材料
• 全新塗佈玻璃激光強化預浸材料

熱塑性塑料

堆疊結構，透過工程設計、零件佈局、BGA扇出及設計限制，影響HDI的佈線效率。追蹤線寬、通孔尺寸以及BGA零件的定位/避讓佈線，是開發HDI設計時需考慮的三個最重要因素。

務必詢問其製造HDI基板的生產流程。您應確認其製程限制，因為這將影響您設計中可能包含的元件尺寸。基本通孔尺寸取決於BGA零件的球間距，這反過來又影響組裝電路板所需的HDI製造方法。微型通孔作為HDI基板的關鍵組成部分，必須精心設計以實現層間佈線。

HDI基板組裝與設計流程概述

傳統印刷電路板製造過程包含許多階段；然而，HDI基板生產需要一些其他電路板可能未使用的特殊步驟。與許多其他技術類似，HDI板設計流程始於以下步驟：

使用板上最大的BGA零件，或利用板上最大積體電路的介面+引腳數，計算佈線所有訊號所需的層數。

為選擇材料並獲取印刷電路板堆疊的介電數據，請聯繫您的生產廠商。

根據層數與厚度，確定用於透過內層傳輸訊號的通孔樣式。

如有必要，進行可靠性評估以確保材料在組裝處理和操作過程中不會對互連結構造成過大壓力。

為實現可靠生產與組裝，根據製造商能力與可靠性需求（淚滴焊盤、線寬、間距等要求）建立設計規則。

堆疊結構生成與設計規則確認是核心重點，因其影響產品的可靠性與佈線能力。完成這些步驟後，設計師可運用其ECAD軟體，將製造商的DFM與可靠性標準應用為設計規則。

透過前期驗證確保設計可靠、可佈線且可製造至關重要。

使您的元件尺寸符合HDI DFM要求

儘管HDI基板對間距有嚴格的DFM要求，但透過印刷電路板設計軟體中的設計規則仍可滿足。在佈局與佈線前，獲取具體DFM規則至關重要，例如：

• 線寬與間距限制
• 環寬與縱橫比限制，尤其針對高可靠性設計
• 電路板材料系統確保主要堆疊結構的受控阻抗
• 所選堆疊或層配對的阻抗配置文件（如可用）

您規劃HDI基板以滿足這些可製造性設計細節的能力，很大程度上取決於您的設計工具。透過適當的配置工具，在您的HDI基板上佈線阻抗控制走線相對簡單。基本上，在設定您偏好的走線寬度和阻抗配置時，請牢記製造商的DFM建議。當您為HDI印刷電路板組裝設計HDI佈局時，您佈線軟體中的線上DRC引擎將驗證您的佈線。為確保您已考慮所有相關的HDI DFM要求，請務必取得您製造商製程的完整規格集。