HDI板 (High Density Inverter)

HDI板 图

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HDI板是高功率密度逆变器(High Density Inverter)的缩写,是生产印制板的一种(技术),使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。 HDI板专为小容量用户设计的紧凑型产品。它采用模块化可并联设计,一个模块容量1000VA(高度1U),自然冷却,可以直接放入19”机架,最大可并联6个模块。该产品采用全数字信号过程控制(DSP)技术和多项专利技术,具有全范围适应负载能力和较强的短时过载能力,可以不考虑负载功率因数和峰值因数。


其实HDI高密度制法,并没有明确的定义,但一般对于HDI或非HDI差别其实相当大,首先,HDI制成的电路载板所使用的孔径需小于或等于6mil(1/1,000寸),至于孔环的环径需要≦10mil,而线路接点的布设密度需在每平方英寸大于130点,信号线的线间距需3mil以下。

 目录 

  1. HDI板制造

  2. HDI板工艺

  3. HDI板来源

  4. HDI板应用

  5. HDI板的市场供需分析

  6. HDI板有以下几项优点

  7. HDI板成像


 1  HDI板制造


HDI板制造是印制电路板行业中发展最快的一个领域。从1985年惠普推出的第一台32位计算机,到如今采用36个顺序层压多层印制板和堆叠式微型过孔的大客户服务器,HDI/微型过孔技术无疑是未来的PCB架构。器件间距更小、I/O管脚和嵌入式无源器件更多的大型ASIC和FPGA具有越来越短的上升时间和更高频率,它们都要求更小的PCB特征尺寸,这推动了对HDI/微型过孔的强烈需求。


HDI板主要是应用微盲埋孔的技术进行制作,特性是可让印刷电路板里的电子电路分布线路密度更高,而由于线路密度大增,也让HDI板制成之印刷电路板无法使用一般钻孔方式成孔,HDI必须采行非机械的钻孔制程,非机械钻孔的方法相当多,其中「雷射成孔」为HDI高密度互连技术的搭配成孔方案为主。


 2  HDI板工艺


一阶工艺:1+N+1

二阶工艺:2+N+2

三阶工艺:3+N+3

四阶工艺:4+N+4


 3  HDI板来源


在电子产品趋于多功能复杂化的前提下,积体电路元件的接点距离随之缩小,信号传送的速度则相对提高,随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短,这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。配线与跨接基本上对单双面板而言有其达成的困难,因而电路板会走向多层化,又由于讯号线不断的增加,更多的电源层与接地层就为设计的必须手段,这些都促使从层印刷电路板(Multilayer Printed Circuit Board)更加普遍。


对于高速化讯号的电性要求,电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射(EMI)等。采用Stripline、Microstrip的结构,多层化就成为必要的设计。为减低讯号传送的品质问题,会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料,为配合电子元件构装的小型化及阵列化,电路板也不断的提高密度以因应需求。BGA (Ball Grid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct Chip Attachment)等组零件组装方式的出现,更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界。


凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔(Microvia),利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益,同时对于电子产品的小型化也有其必要性。


对于这类结构的电路板产品,业界曾经有过多个不同的名称来称呼这样的电路板。例如:欧美业者曾经因为制作的程序是采用序列式的建构方式,因此将这类的产品称为SBU (Sequence Build Up Process),一般翻译为“序列式增层法”。至于日本业者,则因为这类的产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多,因此称这类产品的制作技术为MVP (Micro Via Process),一般翻译为“微孔制程”。也有人因为传统的多层板被称为MLB (Multilayer Board),因此称呼这类的电路板为BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻译为“增层式多层板”。


美国的IPC电路板协会其于避免混淆的考虑,而提出将这类的产品称为HDI (High Density Intrerconnection Technology)的通用名称,如果直接翻译就变成了高密度连结技术。但是这又无法反应出电路板特征,因此多数的电路板业者就将这类的产品称为HDI板或是全中文名称“高密度互连技术”。但是因为口语顺畅性的问题,也有人直接称这类的产品为“高密度电路板”或是HDI板。


 4  HDI板应用


电子设计在不断提高整机性能的同时,也在努力缩小其尺寸。从手机到智能武器的小型便携式产品中,"小"是永远不变的追求。高密度集成(HDI)技术可以使终端产品设计更加小型化,同时满足电子性能和效率的更高标准。HDI目前广泛应用于手机、数码(摄)像机、MP3、MP4、笔记本电脑、汽车电子和其他数码产品等,其中以手机的应用最为广泛。HDI板一般采用积层法(Build-up)制造,积层的次数越多,板件的技术档次越高。普通的HDI板基本上是1次积层,高阶HDI采用2次或以上的积层技术,同时采用叠孔、电镀填孔、激光直接打孔等先进PCB技术。高阶HDI板主要应用于3G手机、高级数码摄像机、IC载板等。


发展前景:根据高阶HDI板件的用途--3G板或IC载板,它的未来增长非常迅速:未来几年世界3G手机增长将超过30%,中国即将发放3G牌照;IC载板业界咨询机构Prismark预测中国2005年至2010预测增长率为80%,它代表PCB的技术发展方向。


 5  HDI板的市场供需分析


手机产量的持续增长推动着HDI板的需求增长 中国在世界手机制造业中扮演重要的角色。自2002年摩托罗拉全面采用HDI板制造手机以后,目前超过90%的手机主板都采用HDI板。市场研究公司In-Stat于2006年发布的研究报告预测,在未来5年内,全球手机产量仍将以15%左右的速度增长,至2011年,全球手机的总销售将达到20亿部。


国内HDI板的产能不能满足快速增长的需求 近几年,全球HDI手机板生产现状发生了重大格局变化:欧美主要PCB制造商除知名的手机板大厂ASPOCOM、AT&S仍为诺基亚供应2阶HDI手机板外,大部分HDI产能已由欧洲向亚洲转移。亚洲特别是中国,已成为世界HDI板主要供应地。 根据Prismark的统计,2006年中国手机生产量约占全球的35%,预计到2009年,中国手机的产量将达到全球的50%,HDI手机板的采购额将达到125亿元。 从主要厂商的情况来看,国内各主要厂商的现有产能均不足全球总需求的2%。尽管部分厂商进行了投资扩产,但从整体来讲,国内HDI的产能增长仍不能满足快速增长的需求。


 6  HDI板有以下几项优点


可降低PCB成本:当PCB的密度增加超过八层板后,以HDI来制造,其成本将较传统复杂的压合制程来得低。

增加线路密度:传统电路板与零件的互连

有利于先进构装技术的使用

拥有更佳的电性能及讯号正确性

可靠度较佳

可改善热性质

可改善射频干扰/电磁波干扰/静电释放(RFI/EMI/ESD)

增加设计效率


 7  HDI板成像


1.在达到低缺陷率和高产量的同时,能够达到HDI常规的高精确性运行的稳定生产。例如:

* 高级手机板,CSP节距小于0.5mm(连接[盘之间带或不带导线]

* 板结构为3+n+3,每个面上有三个叠加导通孔(stacked via),

* 带叠加导通孔的6到8层无铁心印制板

在成像方面,此类设计要求环宽小于75mm,在有些情况下环宽甚至小于50mm。由于对位问题,这些不可避免地导致了低产量。另外,受微型化的驱动,线路和间距越来越细—满足这个挑战就要求改变传统成像方法。这可以通过减少面板尺寸,或通过使用快门曝光机用几个步骤(四个或六个)进行面板成像。这两种方法都是通过减少材料变形的影响来得到更好的对位。改变面板尺寸导致了材料的高费用,使用快门曝光机导致了每天的低产量。这两种方法都不能完全解决材料变形和减少照相版相关的缺陷,这包括印制批次/批量时照相版的实际变形。


2.通过每天印制要求数量的面板,达到要求的产量。如先前所述,要求的产量的相关数量应考虑到精确度要求中。要达到要求的产量,需要借助自动控制来得到高产出率。


3.低成本运作。这是对任何批量生产厂家的主要要求。早期的LDI模式或是要求把传统使用的干膜换成更敏感的干膜,从而达到更快的成像速度;或是根据LDI模式用到的光源,把干膜换成不同的波段。在所有这些情况下,新的干膜通常都会比厂家使用的传统干膜要贵。


4.与现有的工艺和生产方法兼容。批量生产的工艺和方法通常都被小心的规定,从而来符合批量生产的要求。对任何新成像方法的引进对现有的方法的变化都应该是最小。这包括对所用的干膜变化最小、有能力进行阻焊膜各层的曝光、批量生产要求的可溯源功能和更多。


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