HDI之所以经常需要多次压合,核心原因是高阶HDI的微孔和线路需要逐层制作,不能像普通多层PCB一样一次把所有层压合完成。
例如二阶HDI需要形成L1-L2、L2-L3等不同层间的激光微孔。通常要先完成内部结构,再增加新的积层材料、压合、制作微孔和线路,然后继续下一次积层。
因此,HDI的“阶数”越高,通常意味着积层次数增加,压合、激光钻孔、填孔电镀和线路制作流程也随之增加。
一、普通多层PCB为什么通常不需要多次积层?
普通多层PCB主要采用机械通孔实现层间连接。
以8层普通PCB为例,可以先分别制作:
· 内层线路
· 芯板
· 半固化片PP
· 铜箔
然后按照叠层结构组合:L1 → L2 → L3 → L4 → L5 → L6 → L7 → L8
经过主要压合流程形成完整多层板,再进行机械钻孔。
机械通孔可以直接贯穿多层结构,因此不需要为了不同层间连接反复进行HDI积层。
二、HDI为什么不能全部一次压完?
因为HDI大量使用激光盲微孔。
例如需要制作:L1-L2微孔
以及:L2-L3微孔
如果所有层一开始就全部压合完成,L2和L3已经位于PCB内部,后续激光就无法按照普通外层加工方式直接完成所需的内部积层结构。
因此,需要:先做到L2-L3结构 → 完成相应微孔和线路 → 再增加新的外层 → 再压合 → 再制作L1-L2微孔。
这就是Sequential Lamination,也就是顺序压合/逐次积层的基本逻辑。
三、一阶HDI为什么需要积层压合?
常见一阶HDI结构可以表示为:1+N+1
例如8层一阶HDI:1+6+1
可以简单理解为:
先制作中间6层核心结构
↓
完成内部钻孔、线路等工序
↓
上下增加PP和铜箔
↓
再次压合
↓
激光钻L1-L2、L8-L7微孔
↓
完成后续电镀和线路制作
因此,相比普通多层PCB,一阶HDI已经增加了积层制造过程。
四、二阶HDI为什么需要更多次压合?
二阶HDI常见结构为:2+N+2
例如:L1-L2-L3 + Core + L6-L7-L8
如果需要实现:
L1-L2微孔
L2-L3微孔
就不能一次把外部两层全部压好再加工。
通常需要按照积层顺序逐步形成。
简单理解:
第一次:形成内部核心结构
↓
增加一层积层 → 压合
↓
制作L2-L3微孔及相应结构
↓
再增加一层积层 → 再次压合
↓
制作L1-L2微孔及外层线路
这也是为什么二阶HDI通常比一阶HDI制造流程明显更长。
五、三阶HDI为什么更加复杂?
三阶HDI需要继续增加一层积层。
例如需要形成:
L1-L2
L2-L3
L3-L4
三组微孔结构。
其制造逻辑可以简单理解为:
核心板
↓
第一次积层
↓
微孔 + 电镀 + 线路
↓
第二次积层
↓
微孔 + 电镀 + 线路
↓
第三次积层
↓
微孔 + 电镀 + 线路
因此:一阶 → 二阶 → 三阶
并不是单纯多几个激光孔,而是整个制造流程不断增加。
六、为什么每次压合之间还要制作线路?
因为下一层微孔需要连接到已经存在的铜焊盘。
例如需要制作L1-L2激光微孔,L2上首先要有对应的Target Pad。
所以在下一次积层之前,需要先完成相应线路结构。
整个过程更接近:做一层 → 建立连接 → 再覆盖一层 → 再建立连接
而不是把所有材料一次堆起来以后再统一钻孔。
这也是HDI被称为“高密度互连”的关键所在。
七、HDI多次压合主要增加哪些工序?
随着HDI阶数增加,通常会增加:
· 积层材料准备
· 层间对位
· 压合
· 激光钻孔
· 除胶
· 沉铜/电镀
· 填孔电镀
· 图形转移
· AOI检查
因此,高阶HDI的成本增加并不是来自某一道单独工序,而是整套积层制造流程的增加。
八、多次压合为什么对层间对位要求更高?
每进行一次压合,PCB材料都可能产生一定程度的:
· 涨缩
· 位移
· 形变
下一次激光钻孔又必须准确找到上一层的目标焊盘。
如果层间位置偏差过大,就可能出现:
· 微孔偏位
· 孔环不足
· 孔破
· 微孔与目标焊盘连接不足
因此,二阶、三阶及更高阶HDI对涨缩补偿和层间对位能力要求更高。
九、多次压合为什么会影响HDI成本?
每增加一次积层,不只是增加一次压机使用成本。
还意味着前后增加多道相关工序。
因此从:普通多层板 → 一阶HDI → 二阶HDI → 三阶HDI
通常会逐步增加:
· 材料成本
· 设备加工时间
· 工艺流程
· 工程处理
· 品质控制
· 制造周期这也是高阶HDI价格通常明显高于普通多层PCB的重要原因之一。
十、HDI阶数越高,压合次数一定越多吗?
通常随着积层阶数提高,顺序压合次数也会增加,但不能简单认为“几阶HDI就固定等于几次总压合”。
实际压合次数还与:
· 具体叠层
· 盲埋孔结构
· 叠孔或错位孔
· 是否采用Core结构
· 是否任意层互连
· 板厂制造流程
有关。
因此,具体生产流程应该根据实际Stackup和孔结构确认。
十一、任意层HDI为什么制造难度更高?
Any Layer HDI允许更多线路层之间通过微孔实现高密度互连。
相比传统1+N+1、2+N+2结构,需要处理更多:
· 激光微孔
· 填孔
· 层间连接
· 压合对位
· 铜厚均匀性
· 微孔可靠性
因此,任意层HDI对设备、工艺控制和制造经验要求通常更高。
十二、多次压合会带来哪些制造风险?
· 层间偏位
多次材料涨缩可能增加对位控制难度。
· 板厚控制
多个介质层累积后,需要控制最终成品厚度和介质厚度。
· 板翘
叠层不对称或铜分布不均可能增加翘曲风险。
· 微孔可靠性
需要关注孔底连接、填孔和电镀质量。
· 介质厚度变化
对于高速阻抗PCB,还可能影响最终阻抗。
因此,高阶HDI的难点不仅是“多压几次”,而是每次积层之后都必须保证前面的结构仍然处于可控状态。
十三、为什么HDI设计应该尽量降低阶数?
如果一阶HDI已经能够完成BGA扇出,却设计成三阶HDI,通常意味着额外增加:
· 压合次数
· 激光钻孔
· 填孔电镀
· 层间对位
· 制造成本
· 生产周期
同时还会增加制造复杂度。
因此,HDI设计通常建议遵循:能够一阶解决,不使用二阶;能够二阶解决,不盲目升级三阶。
关键是满足互连需求,而不是追求更高阶数。
十四、聚多邦HDI多次压合制造能力
聚多邦支持1—5阶HDI、高多层及任意层互连PCB,可根据具体叠层、微孔和BGA结构进行积层方案评估。
· HDI结构
支持1+N+1、2+N+2、3+N+3等多阶HDI结构。
· 激光微孔
支持0.075—0.15mm激光微孔,根据介质厚度和孔结构进行制造评估。
· 多次压合
针对高阶HDI,可结合材料涨缩、层间对位和叠层结构制定相应压合方案。
· 盘中孔
支持Via in Pad及相关填孔工艺,可用于Fine Pitch BGA高密度互连。
· 高多层HDI
最高支持40层PCB,可结合HDI、高速材料、阻抗和高多层结构进行综合工程评估。
对于二阶、三阶及更高阶HDI,建议在Layout定版前提供叠层和孔结构进行DFM评估,避免后期因积层结构不合理重新修改设计。
常见问题
1. 一阶HDI需要几次压合?
不能只根据“一阶”直接确定总压合次数,需要结合核心结构和板厂具体生产流程判断。一阶HDI通常会涉及核心结构与外部积层的顺序压合。
2. 二阶HDI为什么不能一次压合完成?
因为不同积层之间的微孔需要按照顺序制作。内层微孔需要在下一层材料覆盖之前完成,因此通常需要逐层积层。
3. HDI每压合一次都要激光钻孔吗?
取决于孔结构。如果该积层需要形成新的激光微孔,通常会配合相应的激光钻孔、电镀和线路制作。
4. 多次压合会影响PCB阻抗吗?
可能。压合后的介质厚度、材料状态等都会影响阻抗,因此高速HDI需要同时控制叠层、介质厚度、线宽线距和材料参数。
5. HDI阶数越高是不是交期越长?
通常会增加制造周期,因为需要更多积层、压合、激光钻孔、电镀和检测流程,但具体交期还要结合层数、材料、数量和其他特殊工艺确定。
结语
HDI需要多次压合,根本原因在于激光微孔和高密度线路必须按照积层顺序逐层建立。
普通多层PCB主要依靠贯穿结构的机械通孔,可以先完成整体压合再钻孔;而高阶HDI往往需要:
压合 → 做微孔 → 电镀/填孔 → 做线路 → 再积层 → 再压合 → 再做微孔。
因此,HDI从一阶升级到二阶、三阶,增加的不只是微孔数量,而是整套顺序积层制造流程。这也是高阶HDI在成本、交期、层间对位和可靠性控制方面要求更高的主要原因。