什么是 HDI PCB和 HDI PCB應用

2022-06-28

什么是 HDI PCB和 HDI PCB應用

一個電子產品有很多部分。其中，印刷電路板，通常被稱為PCB，對產品的功能至關重要。與任何其他需要組裝的產品一樣，PCB通常是電子設備的核心部分，但它只是一個安裝有組件的平坦層。

與所有事物一樣，PCB 在過去幾年中開發了新技術，使用不同的材料。高密度互連(HDI)是一種獨特的材料概念，幾年來一直作為印刷電路板選項出現在行業中。傳統上，PCB介質采用基于FR4/玻璃樹脂的材料，HDI是微孔技術的致密化，為工程師提供了一個機會，讓他們重新思考他們在處理更昂貴的印刷電路板技術時有時會忽略的電路板的簡單方面.

毫不夸張地說，HDI PCB技術正在徹底改變許多行業的制造業。如果您還不了解HDI PCB及其潛力，本指南將使您熟悉HDI PCB技術的全部內容。

HDI PCB介紹

HDI代表高密度互連。它是一種多層印刷電路板，旨在提供比傳統FR-4板或玻璃環氧樹脂板更好的性能。該工藝使用薄銅箔層和多個金屬化層來創建帶有鍍通孔的多層電路板。這些孔允許連接銅箔層而無需電線或過孔，從而減少了電路板上所需的空間并允許將更多組件放置在單個電路板上。

它是一種印刷電路板，旨在允許極其密集的信號路由，通常采用多層形式。這使得HDI PCB非常適合需要快速有效地路由許多信號的應用，例如微處理器、顯卡和其他電子設備。

HDI PCB的優勢

與傳統PCB相比，柔性PCB具有許多優勢，使其在許多應用中都受到青睞。主要好處是：

高可靠性

銅柱通過減少板疊層中使用的不同金屬之間的阻抗失配來提高可靠性，因為它們的熱膨脹系數不同。此外，與傳統印刷電路板相比，HDI板對環境因素（如濕度和溫度）的敏感性較低，因為它們具有更高的機械強度。

高密度互連

使用銅柱可以在不增加板上層數的情況下實現高密度互連。這為將信號從電路板的一側路由到另一側提供了更大的靈活性，而無需使用昂貴的電鍍通孔或盲孔。銅柱的存在還有助于通過在每層接口處提供額外的電氣連接點來減少在不同層上路由的信號之間的串擾。

較小的尺寸

高密度互連是通過將組件比傳統電路板更緊密地放置在一起而制成的；這減小了電路板的整體尺寸，同時保持了與傳統電路板相同的性能水平。

減輕重量

整體構建體積的減少允許在不影響性能或可靠性的情況下更薄的電路板。這也減少了生產過程中使用的材料量，從而降低了材料成本和廢物處理成本。

更低的電容和電感

與傳統PCB相比，互連具有更低的電容和電感，這有助于提高信號完整性、降低噪聲并增加帶寬。這轉化為更好的電路性能和更高的可靠性。

更高的性能

HDI板提供比傳統PCB更好的散熱和信號完整性。更高的密度允許更小的組件和更薄的層，同時保持所需的阻抗特性。這導致在數字和模擬電路中的性能優于傳統PCB，特別是在抗噪性和信號完整性方面。

高度可定制

不僅可以定制HDI電路的尺寸和厚度，還可以定制其形狀，這意味著可以將更復雜的設計構建到更小的封裝中。這對于空間非常寶貴的無線設備（例如智能手機和平板電腦）尤其有用。

更低的花費

由于與傳統電路板相比，HDI PCB每平方英寸需要的銅層更少，因此它們的生產成本更低。此外，由于它們不需要昂貴的通孔組件，因此它們的制造成本低于傳統電路板。

HDI PCB應用

HDI印刷電路板常用于工業和軍事領域。這是因為它們是使用優質材料制造的，因此適合在惡劣環境中使用。以下是一些HDI PCB應用：

軍事應用

軍事應用包括航空設備、坦克和導彈。許多軍事基地的惡劣天氣條件如果未安裝在 HDI PCB中，可能會對電子元件造成損壞。HDI印刷電路板上的組件比安裝在傳統PCB上的組件具有更高的抗沖擊和振動能力。因此，它們構成了軍隊飛機電子系統的重要組成部分。

飛機應用

HDI印刷電路板因其耐用性和對來自飛機系統中其他組件（如雷達系統和轉發器）的電磁干擾(EMI)的抵抗力而廣泛用于飛機制造行業。此外，這些板可以承受飛行過程中由湍流引起的強烈振動，而不會影響其性能或功能。

電源

HDI PCB用于電源的主要原因是其高可靠性，使其成為電機或變壓器等設備的理想選擇。當它們用于電路板上的組件產生大量熱量的應用中時尤其如此。

輔助系統

除了用于電源之外，HDI印刷電路板還用于泵和壓縮機等輔助系統。這是因為與傳統PCB相比，它們具有更高的抗振性。這使得它們非常適合用于由運動部件（如電機和齒輪）產生大量振動的應用。

醫療應用

HDI印刷電路板還廣泛用于醫療設備，例如起搏器、除顫器和其他救生醫療設備。事實上，這些設備通常需要極高水平的可靠性和耐用性，這就是HDI PCB在這里如此受歡迎的原因。

工業控制系統

HDI印刷電路板的另一個常見應用是工業控制系統。這些系統由各種組件組成，例如傳感器、執行器和控制器，它們協同工作以有效控制機器或過程。與傳統PCB相比，使用HDI PCB的優勢在于它們提供了更高的可靠性，從而隨著時間的推移降低了維護成本。

HDI PCB關鍵設計注意事項

HDI PCB的主要設計考慮因素是：

HDI PCB的材料包括FR4玻璃增強環氧樹脂層壓板、聚酰亞胺薄膜和環氧樹脂層壓板。選擇取決于應用程序。例如，如果零件要求高可靠性并具有較長的預期壽命，則通常首選FR4，因為它比聚酰亞胺薄膜更能耐熱。

應仔細分析HDI設計的電氣性能，以確保信號完整性不會因接地平面或其他層的不連續性引起的過度阻抗或反射而受損。

電源層必須盡可能靠近并與每個通孔附近的微孔連接。這有助于減少由在每個操作周期的不同時間流過電源層不同區域的電流引起的開關瞬變噪聲。

由于HDI板的層數較少，因此可用于信號的布線空間比傳統層少。這意味著在將其送去制造之前，您需要格外小心地優化您的設計以提高布線效率。此階段的任何錯誤都可能導致代價高昂的返工和延遲將您的產品推出市場。

由于HDI PCB的表面積增加，它有更高的機會發射電磁干擾(EMI)。為了降低這種風險，設計人員可以在關鍵電路板點使用屏蔽線或板。

熱管理在HDI設計中至關重要，因為熱量不能像傳統方法那樣容易地通過基板消散。這意味著應盡可能在電路板疊層中使用更厚的層和更多的銅。

關鍵要點

隨著電子制造中PCB使用的增加，HDI板的使用越來越多。目前HDI板的使用率很低，但預計會增長。很高興看到大大小小的制造商都在采用這項技術來滿足客戶的需求?，F在，許多人都對了解有關HDI PCB的組件和設計指南的更多信息產生了興趣。這可能非常熟悉，特別是對于那些熟悉接線及其功能的人來說。