什么是 HDI PCB和 HDI PCB应用

2022-06-28

什么是 HDI PCB和 HDI PCB应用

一个电子产品有很多部分。其中，印刷电路板，通常被称为PCB，对产品的功能至关重要。与任何其他需要组装的产品一样，PCB通常是电子设备的核心部分，但它只是一个安装有组件的平坦层。

与所有事物一样，PCB 在过去几年中开发了新技术，使用不同的材料。高密度互连(HDI)是一种独特的材料概念，几年来一直作为印刷电路板选项出现在行业中。传统上，PCB介质采用基于FR4/玻璃树脂的材料，HDI是微孔技术的致密化，为工程师提供了一个机会，让他们重新思考他们在处理更昂贵的印刷电路板技术时有时会忽略的电路板的简单方面.

毫不夸张地说，HDI PCB技术正在彻底改变许多行业的制造业。如果您还不了解HDI PCB及其潜力，本指南将使您熟悉HDI PCB技术的全部内容。

HDI PCB介绍

HDI代表高密度互连。它是一种多层印刷电路板，旨在提供比传统FR-4板或玻璃环氧树脂板更好的性能。该工艺使用薄铜箔层和多个金属化层来创建带有镀通孔的多层电路板。这些孔允许连接铜箔层而无需电线或过孔，从而减少了电路板上所需的空间并允许将更多组件放置在单个电路板上。

它是一种印刷电路板，旨在允许极其密集的信号路由，通常采用多层形式。这使得HDI PCB非常适合需要快速有效地路由许多信号的应用，例如微处理器、显卡和其他电子设备。

HDI PCB的优势

与传统PCB相比，柔性PCB具有许多优势，使其在许多应用中都受到青睐。主要好处是：

高可靠性

铜柱通过减少板叠层中使用的不同金属之间的阻抗失配来提高可靠性，因为它们的热膨胀系数不同。此外，与传统印刷电路板相比，HDI板对环境因素（如湿度和温度）的敏感性较低，因为它们具有更高的机械强度。

高密度互连

使用铜柱可以在不增加板上层数的情况下实现高密度互连。这为将信号从电路板的一侧路由到另一侧提供了更大的灵活性，而无需使用昂贵的电镀通孔或盲孔。铜柱的存在还有助于通过在每层接口处提供额外的电气连接点来减少在不同层上路由的信号之间的串扰。

较小的尺寸

高密度互连是通过将组件比传统电路板更紧密地放置在一起而制成的；这减小了电路板的整体尺寸，同时保持了与传统电路板相同的性能水平。

减轻重量

整体构建体积的减少允许在不影响性能或可靠性的情况下更薄的电路板。这也减少了生产过程中使用的材料量，从而降低了材料成本和废物处理成本。

更低的电容和电感

与传统PCB相比，互连具有更低的电容和电感，这有助于提高信号完整性、降低噪声并增加带宽。这转化为更好的电路性能和更高的可靠性。

更高的性能

HDI板提供比传统PCB更好的散热和信号完整性。更高的密度允许更小的组件和更薄的层，同时保持所需的阻抗特性。这导致在数字和模拟电路中的性能优于传统PCB，特别是在抗噪性和信号完整性方面。

高度可定制

不仅可以定制HDI电路的尺寸和厚度，还可以定制其形状，这意味着可以将更复杂的设计构建到更小的封装中。这对于空间非常宝贵的无线设备（例如智能手机和平板电脑）尤其有用。

更低的花费

由于与传统电路板相比，HDI PCB每平方英寸需要的铜层更少，因此它们的生产成本更低。此外，由于它们不需要昂贵的通孔组件，因此它们的制造成本低于传统电路板。

HDI PCB应用

HDI印刷电路板常用于工业和军事领域。这是因为它们是使用优质材料制造的，因此适合在恶劣环境中使用。以下是一些HDI PCB应用：

军事应用

军事应用包括航空设备、坦克和导弹。许多军事基地的恶劣天气条件如果未安装在 HDI PCB中，可能会对电子元件造成损坏。HDI印刷电路板上的组件比安装在传统PCB上的组件具有更高的抗冲击和振动能力。因此，它们构成了军队飞机电子系统的重要组成部分。

飞机应用

HDI印刷电路板因其耐用性和对来自飞机系统中其他组件（如雷达系统和转发器）的电磁干扰(EMI)的抵抗力而广泛用于飞机制造行业。此外，这些板可以承受飞行过程中由湍流引起的强烈振动，而不会影响其性能或功能。

电源

HDI PCB用于电源的主要原因是其高可靠性，使其成为电机或变压器等设备的理想选择。当它们用于电路板上的组件产生大量热量的应用中时尤其如此。

辅助系统

除了用于电源之外，HDI印刷电路板还用于泵和压缩机等辅助系统。这是因为与传统PCB相比，它们具有更高的抗振性。这使得它们非常适合用于由运动部件（如电机和齿轮）产生大量振动的应用。

医疗应用

HDI印刷电路板还广泛用于医疗设备，例如起搏器、除颤器和其他救生医疗设备。事实上，这些设备通常需要极高水平的可靠性和耐用性，这就是HDI PCB在这里如此受欢迎的原因。

工业控制系统

HDI印刷电路板的另一个常见应用是工业控制系统。这些系统由各种组件组成，例如传感器、执行器和控制器，它们协同工作以有效控制机器或过程。与传统PCB相比，使用HDI PCB的优势在于它们提供了更高的可靠性，从而随着时间的推移降低了维护成本。

HDI PCB关键设计注意事项

HDI PCB的主要设计考虑因素是：

HDI PCB的材料包括FR4玻璃增强环氧树脂层压板、聚酰亚胺薄膜和环氧树脂层压板。选择取决于应用程序。例如，如果零件要求高可靠性并具有较长的预期寿命，则通常首选FR4，因为它比聚酰亚胺薄膜更能耐热。

应仔细分析HDI设计的电气性能，以确保信号完整性不会因接地平面或其他层的不连续性引起的过度阻抗或反射而受损。

电源层必须尽可能靠近并与每个通孔附近的微孔连接。这有助于减少由在每个操作周期的不同时间流过电源层不同区域的电流引起的开关瞬变噪声。

由于HDI板的层数较少，因此可用于信号的布线空间比传统层少。这意味着在将其送去制造之前，您需要格外小心地优化您的设计以提高布线效率。此阶段的任何错误都可能导致代价高昂的返工和延迟将您的产品推出市场。

由于HDI PCB的表面积增加，它有更高的机会发射电磁干扰(EMI)。为了降低这种风险，设计人员可以在关键电路板点使用屏蔽线或板。

热管理在HDI设计中至关重要，因为热量不能像传统方法那样容易地通过基板消散。这意味着应尽可能在电路板叠层中使用更厚的层和更多的铜。

关键要点

随着电子制造中PCB使用的增加，HDI板的使用越来越多。目前HDI板的使用率很低，但预计会增长。很高兴看到大大小小的制造商都在采用这项技术来满足客户的需求。现在，许多人都对了解有关HDI PCB的组件和设计指南的更多信息产生了兴趣。这可能非常熟悉，特别是对于那些熟悉接线及其功能的人来说。