HDI板的制造工藝以及疊層工藝

HDI板，是英文High Density Interconnection的縮寫，是指高密度互連板(盲埋孔板），是PCB行業在20世紀末發展起來的一門較新的技術。傳統的PCB板的鉆孔由于受到鉆刀影響，當鉆孔孔徑達到0.15 mm時，成本已經非常高，且很難再次改進[1]，于是不再依賴于傳統的機械鉆孔，利用激光鉆孔技術的HDI板的鉆孔技術一出現就得到了極大的推廣。HDI板也被稱為鐳射板，其鉆孔孔徑一般為3～6 mil(0.076～0.152 mm)， 線 路 寬 度 一 般 為 3～4 mil(0.076～0.10 mm)，焊盤的尺寸可以大幅度的減小，所以單位面積內可以得到更多的線路分布，高密度互連由此而來。HDI技術的出現，適應并推進了PCB行業的發展，目前HDI板已經得到廣泛的應用。

HDI板較常規的PCB板設計而言，最大的不同就是通過埋孔和盲孔代替部分通孔的互聯，同時采用更細的線寬和更小的間距，使PCB的布局和布線空間利用得更加充分，對于很多從事常規板設計（這里指使用通孔）的人員，初次轉到HDI板的設計，須更加合理的規劃器件空間布局，更加游刃有余的切換盲孔、埋孔、通孔的應用，更加精細分配信號線的空間分布，最關鍵和基礎的是要了解HDI線路板實際生產制造過程中的相關工藝參數。

1 制造工藝

1.1 孔 徑

無論是通孔和埋盲孔的設計都必須考慮到孔徑比。傳統的PCB板孔徑的加工，一般機械鉆孔，通孔孔徑大于0.15 mm，保證板厚孔徑比大于8:1（特殊情況可以做到12:1甚至更大，但是為了保證良好的PCB成品率，一般采用8:1）。而激光鉆孔由于能量與效率的限制，鐳射孔的孔徑大小不能太大，孔徑一般是3～6 mil，推薦使用4 mil，電鍍填孔的孔深孔徑比最大1:1。

這是因為板子越厚，而孔徑越小，電鍍時候化學藥水就越難進入鉆孔的深處，雖然電路電鍍設備利用振動、加壓等方法使藥水得以進入鉆孔中心，可是濃度差也會造成中心鍍層偏薄，這時候會出現鉆孔層微開路的現象，當電壓加大或者板子在各種惡劣情況下受到沖擊時，缺陷就更加明顯了，造成板子線路斷路，無法正常工作。這也是PCB設計人員在設計時要充分了解到PCB生產廠家的工藝能力，否則設會增加PCB生產的困難，加大報廢率，甚至無法生產。

1.2 層 疊

HDI板疊層的分類一般按階數來分，而階數是以盲孔的層數來確定的。如1-2為一階，1-2、2-3為二階；1-2 、2-3 、3-4為三階，以此類推，典型的層疊分以下幾種：

1.2.1 1階（有埋孔）

如圖1所示：1+4+1（1階 有埋孔），共有1-2盲孔、6-5盲孔、2-5 埋孔、1-8通孔；

圖1 1階
Fig.1 1-HDI

2）同一個模塊盡可能在同一面布局，盡量減少打孔換層的區域。所以在布局的時候要仔細分析，那些電路是關鍵電路（如重要信號、時鐘信號、微弱信號、干擾大的信號、低壓電源），根據信號的重要性分類，由主及次，逐級排列在核心器件周圍；

由圖1可知θ=π+φ，故在系統平衡點附近有以下關系存在：sinφ=-sinθ，cosφ=-cosθ，sinφ≈φ，ml2，則式（1）可化為

如圖2所示：2+4+2（2階交錯盲孔，含埋孔芯板），共有1-2盲孔、2-3盲孔、8-7盲孔、7-6盲孔、3-6 埋孔、1-8通孔。其中1-2和2-3盲孔錯位；8-7和7-6盲孔錯位；

1.探索實施領導干部業績成果公示制度。工作業績能很好地反映出領導干部的工作能力強弱、執政水平高低，通過對各級領導干部工作業績的公示，與相同、相近崗位工作業績的比較，給領導干部增加競爭壓力，促進領導干部不斷加強自身建設，提高領導水平和執政能力。

圖2 2階交錯盲孔
Fig.2 Non stacked 2-HDI

1.2.3 2階 階梯盲孔，無樹脂填充

加強工程質量監督人員專業技能及職業素養的培養工作。首先，完善人員業務及交款知識體系，提升其思想政治水平；其次，結合工程實際需求制定出科學且系統的職能分工方案，制定并完善施工審核流程；此后，要求工程質量監督人員做好施工紀律的管理及施工材料的收集工作；最后，針對工程質量監督專業知識及技能在人員群體中做好教育培訓工作，采用業績考核及獎懲機制相結合的手段，力爭營造出積極嚴謹的監理工作氛圍。

如圖3所示：2+4+2（2階 階梯盲孔，無樹脂填充），共有1-2盲孔、2-3盲孔、8-7盲孔、7-6盲孔、3-6 埋孔、1-8通孔。其中1-2和2-3盲孔位置重疊；8-7和7-6位置重疊；

圖3 2階 階梯盲孔，無樹脂填充
Fig.3 Stacked but non copper filled 2-HDI

1.2.4 2階 階梯盲孔（也叫堆疊盲孔），樹脂填充

圖4 2階階梯盲孔，樹脂填充
Fig.4 Stacked & copper filled 2-HDI

此外，科學家還通過海拉細胞研究艾滋病、皰疹、寨卡、麻疹、腮腺炎等病毒，據醫學及生物學數據庫PubMed顯示，截至2009年，與海拉細胞有關的論文數超過了60000份。如果沒有海拉細胞，醫學發展水平會因此遲緩不少。

因為板子層壓過程中會受到壓力和溫度的影響，在層壓完成后板子內還會有應力存在，如果層壓的板子不對稱，即板兩面的應力分布不均勻，造成板子向一面撬曲，極大的減少了板子的成品率。因此設計者必須要選擇對稱層疊設計，并要考慮到埋盲孔位置的分布性。

如圖4所示：2+4+2（2階階梯盲孔，樹脂填充），共有1-2盲孔、2-3盲孔、8-7盲孔、7-6盲孔、3-6 埋孔、1-8通孔。其中1-2和2-3盲孔位置重疊，8-7和7-6盲孔位置重疊，而且2-3、7-6盲孔樹脂塞孔；

1.3 工藝流程

以下分別以1 次壓合的4層HDI板和2次壓合的6層HDI板為利進行說明。

1.3.1 1 次壓合的4層HDI板

1 次壓合的4層HDI板的加工流程為：L2-3層開料——烘板——機械鉆埋孔——沉銅——電鍍——內層圖形——內層蝕刻——內層AOI——棕化——層壓——鉆孔——激光鉆孔——正常流程

圖5 一次壓合4層HDI
Fig.5 1 pressing of 4 layer HDI

4）由于板內布線空間有限，要優先保證重要信號和有阻抗要求的信號的的配線空間；其他信號線寬、線間距可根據實際空間適當調??；

同理類似，如果是1次壓合的6層板，就是先首先2-5層機械鉆埋孔，接下來層銅、電鍍、內層圖形等流程后再是鉆1-6的機械通孔；然后1-2和6-5的盲孔；正是由于機械鉆孔只能形成上下貫通的穿孔形式，決定了埋盲孔的非交叉性。

如果設計人員根據PCB設計的需要或性能考慮，L1到L3或L4到L2的孔不經過2-3的轉換，直接打1-3孔或4-2孔，這樣的設計將給生產帶來極大的困難，其生產成本和報廢率將大幅度的提高，因此在選擇過孔方式時，必須考慮現有加工工藝和生產技術的要求。

1.3.2 2次壓合的6層HDI板

對政府預算進行審查和監督是憲法和法律賦予人大及其常委會的一項重要職權。近年來，東營市人大常委會深入貫徹落實黨中央關于加強人大預決算審查監督的決策部署和省人大常委會的工作要求，以部門預算審查監督為突破口，積極探索實踐，在推動規范財政管理、提高資金使用效益方面取得了積極成效。

圖6 2次壓合6層HDI
Fig.6 2 pressing of 6 layer HDI

其他工藝與傳統的PCB加工流程類似，不同之處是鉆孔的時候首先3-4層機械鉆埋孔，接下來層銅、電鍍、內層圖形……一次壓合等流程后再是鉆2-5的埋孔；然后2-3和5-4的盲孔；再次沉銅、電鍍、內層圖形……二次壓合等流程后，再鉆1-6的通孔，然后是1-2，6-5的盲孔。

由于HDI板的盲孔是激光鉆孔[2] ，激光鉆孔時的高溫將孔壁灼燒，產生的焦渣附在孔壁上，同時由于激光的高溫灼燒，將導致第2層銅被氧化，所以在激光鉆孔完畢后，需要在電鍍前進行前處理，由于盲孔的孔徑比較小，又不是通孔，所以孔內的焦渣很難清除，對于2階的HDI，還需要專門的盲孔電鍍和填充，因此成本會大大提高。

另外1次壓合鉆2-5的埋孔，2-3和5-4的盲孔、沉銅、電鍍后會二次成形、蝕刻等之后再L1-6二次壓合，這過程工序要經過多次對位，因此對位誤差也會累積增大[3]，增加產品的報廢率，因此如果不是非常高端的產品，建議不要采用2階的 HDI。

2 布 局

3）重要的信號（如時鐘/射頻）的布線區域（最好保證線寬的3W區域）不添加沒有物理連接沖突的盲孔，避免相互之間的干擾，但是地網絡類的盲孔可以加。這是因為HDI的絕緣層厚度比較薄，所以壓板較為困難。內層有埋盲孔的地方，線路更容易因凹陷而造成開路，所以設計的時候，線路要盡量避開埋盲孔的位置，至少不要從埋盲孔中間位置通過；實在避不開，關鍵信號和重要信號必須避開，如時鐘信號、射頻信號、高速信號，這不僅是為了保證良好的工藝能力，也是為了避免雖然沒有物理相連的孔和線通過板材或其他介質之間形成的相互干擾；

定義1.3[33] 設f:H→(-∞,+∞]是正則的。若模Ø:R+→[0,+∞)是單調增加的，且僅僅在0點下降為0。當滿足下列條件時：

以下是布局時要注意的其他相關事項：

1）射頻/模擬/模數轉換/數字部分布局的時候在空間上要嚴格分開，無論在同一面或不同面都盡量錯開位置，拉開間距；

1.2.2 2階交錯盲孔（也稱非階梯盲孔）（有埋孔）

3）大功率信號遠離其他信號。

3 布 線

布線必須要考慮到生產時的最小線寬、安全間距（包括線與線、線與焊盤、焊盤與焊盤、線與銅面等）的控制及布線的均勻性，因為間距過小，在內層干膜工藝（即將內層線路轉移到PCB板的過程）時造成夾膜，而膜無法褪盡會造成線路短路。線寬太小，膜的附著力不足，造成線路開路。同一面的線路不均勻，即銅面分布不均勻，會造成不同點樹脂流動速度不一致，最終的結果就是銅面少的地方，銅厚度會稍薄一點，銅面多的地方，銅厚度會稍厚一點，因此在設計的時候要注意布線和鋪銅的均勻性。