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如何为HDI PCB选择合适的材料

  • 发表时间:2021-08-19 08:52:15
  • 来源:PCB材料
  • 人气:59

高密度互连(又名 HDI)技术最近获得了市场认可,因为许多电子设计师都争先恐后地获得它。值得注意的是,根据最新的市场趋势,HDI 的销售额是其传统生产线的两倍。

通常,任何电子设计师都必须选择正确的 HDI  PCB材料,无论他们正在构建哪种应用。但是对于 HDI,选择合适的设备尤为重要,因为您使用的是轻巧、小巧且功能强大的 PCB。间距通常低于 8 密耳(相当于 200um),而其孔径通常低于 10 密耳(相当于 250um)。

1. HDI PCB – 什么是 HDI Stack-Up?

HDI PCB具有独特的结构要求,制造商必须遵循这些要求才能获得最大输出。同样,如果您将使用无铅焊料。您需要具有高分解温度 (Td) 且通常质量优良的合适材料。

HDI 叠层包含树脂基体,该树脂基体提供分离高导电铜线圈层所需的电阻和介电特性。

HDI 堆叠在决定其性能方面扮演什么角色?

HDI Stack-up 包含决定 HDI 应用性能的树脂基质。因此,正确选择叠层(通过扩展树脂基质)将有助于优化设计师想要制作的形式的质量。

HDI PCBs--微芯片背景的矢量图解.jpg

2. HDI PCB——选择前要考虑的介电材料特性

HDI 的最佳性能取决于电介质材料的正确选择事实上,质量越高,性能就越好。一般来说,要选择的介电材料的质量必须高于传统多层 PCB 材料的质量。但是,您需要注意高质量的介电材料可能很昂贵。也就是说,确定介电材料的质量需要特定的属性;在下面检查它们。

2.1:分解温度(Td)

这是指介电材料发生热分解的温度。在这个温度下,很明显介电材料开始改变状态。物质分子中存在的键通常是其分解温度的原因。用于 HDI 叠层的优秀介电材料必须具有高分解温度 (Td) 才能实现高温多功能。

2.2:玻璃化转变温度(Tg)

介电材料的介电玻璃化转变温度 (Tg.) 是指其从刚性非晶态转变为柔性状态的参考。这种特性是电介质中树脂或基体的独特特征。该材料提出的主要信息是揭示其在使用温度下的状态。 

换句话说,Tg。解释材料是继续保持玻璃状和刚性还是橡胶状和柔性。对于 HDI 堆叠,设计的性质将决定您在这里寻找什么。但一般来说,高 Tg建议电介质在设定温度下保持刚性,这是一件好事。

2.3:热膨胀系数(CTE)

热膨胀系数是温度每升高一度电介质材料的增量。这种膨胀可以是体积、面积或长度,但对于电介质,最可能的是长度膨胀。如果温度的微小变化会导致尺寸的显着差异,那么对于HDI PCB 而言,电介质可能不够用

2.4:分层时间

这也称为分层时间。它是一种用于分析介电材料性能的测量方法。它考虑了介电树脂分层所需的总时间。通常,对于 HDI 堆叠,分层所需的时间越长越好。

HDI PCBs-- 电路板.jpg

3. HDI PCB——HDI柔性PCB的材料要求是什么?

随着HDI技术在当今市场上的日益普及,在购买柔性PCB材料时需要知道要注意什么在 HDI 上运行的应用需要更细的线路和比常规 PCB 小得多的电镀通孔。这意味着需要非常薄的导体层和基板。不幸的是,大多数制造商只考虑这些物理特性而忽略了技术特性。以下小节列举了HDI柔性PCB的技术材料要求。

3.1:柔性材料的尺寸稳定性

在此之前,设计师对使用刚性基板和柔性材料表示怀疑,因为人们注意到这些材料在制造过程中会发生波动。当然,我们现在知道这是因为当时流行的基材——PI Film——在制造过程中会收缩。这种收缩是由于层压过程中产生的巨大应力而产生的。

使用薄材料会显着影响 FPC 的输出和性能。但是 FPC 的产量取决于所用材料的尺寸稳定性。因此,要获得高密度的电路产品,所用材料的尺寸和结构必须稳定。

3.2 包覆胶流动性控制

在 HDI 电路中使用涂膜的主要原因是为了达到一个小窗口。因此确保在层压过程中粘合剂不会填满它。只有这样才能保证铝箔不被覆盖,这也是控制HDI涂层材料流量的必要原因。

例如,如果流动性太小,则会导致细线具有如此多的孔洞,从而损害电绝缘性。另一方面,过多的流动性会使窗口蒙上阴影。由于大多数柔性材料并不总是具有此功能,因此基于粘合剂流动特性的正确涂层仍然是最佳选择。

3.3 薄型铜箔

实现 HDI 柔性电路的一种极好方法是使用细粒度、薄且低剖面的铜箔。这种铜箔的厚度必须在通常的柔性电路的范围内,即1oz。其中平均图形密度是目标,1oz 的铜箔。有能力提供所需的性能。但是,对于 HDI 应用,制造商可以使用 1/3、½ 或 1/4oz 中的任何一种。铜箔。

3.4 材料对粘合剂电子迁移的抵抗力

对于柔性电路,电子迁移是不利的,因为它会导致其破坏。当铜离子对偏置电压、高温或湿气变得敏感时,特定的柔性电路的粘合剂允许铜离子穿过它们。这种效应是形成负极和正极的线。

现在线密度和电压都在增加;电路可靠性不断受到电子迁移的威胁。在所有应用程序中,HDI 似乎风险最大。这就是为什么电路制造商必须对这个问题变得敏感并采取正确的措施来解决它。

HDI PCBs--放大镜下的柔性PCB显示其组件.jpg

4. HDI PCBs——不同的HDI材料可用于不同的

为了减少高频能量损失,低耗散因数 (Df) 或介电损耗角正切的 PCB 材料是最好的。为此,至少有四类 HDI 材料是合适的。在下面的小节中检查它们。

4.1:中等速度和损耗

这些是最流行的PCB 材料它们属于 FR-4 家族。它们的介电常数与频率响应的比率并不平坦,因此会经历更大的介电损耗。因此,只有对 GHz 要求较低的模拟或数字应用才能发现它有用。

4.2 高速、低损耗

此类 HDI 材料具有 Dk。使频率曲线更平坦。结果是显着的低介电损耗,高达中速材料可获得的一半。具有大约 0 GHz 要求的应用会发现它最有用。

4.3 高速、低损耗、高信号完整性

Dk 的曲线。频率同样平坦,介电损耗同样显着低。它们的另一个优点是它们消除了其他材料类别常见的不必要的电噪声。

4.4 高速、浅损耗、高信号完整性、射频和微波

在讨论的所有 HDI 材料中,该类别的 Dk.to 频率曲线是最平坦的。它们同样具有最低的介电损耗。对于 GHz 要求高达 20 的应用,这种材料类别是最合适的。

HDI PCB-层压电路板.jpg

HDI PCBs——HDI材料的成本及其功能

原则上,具有较低 Dk 和 Df 的材料。具有出色 SI 功能的值是获得出色 HDI 性能的最佳选择。尽管如此,上面第 5 章中强调的元素通常难以处理,并不总是适用于所有 HDI 堆叠。除此之外,您需要的材料质量越高,您应该准备花的钱就越多。通常,高速、轻微损耗、高信号完整性、RF 和微波材料是这些类别中最昂贵的。

HDI PCBs--印刷电路板.jpg

HDI PCB——从哪里获得适用于 HDI 的材料

根据您所在的位置,您可以从您周围的几家 HDI PCB 制造商那里获得 HDI 材料。但是,如果您发现很难找到值得信赖的人,您可以直接从亚马逊订购,它会送到您家门口。

HDI PCBs-- HDI PCBs 上的导热垫.jpg

基于近期市场趋势的 HDI PCB 的未来

鉴于 HDI 技术在当今电子世界中的普及,未来远非黯淡。虽然 HDI 确实仍然可以改进,但它的优势和应用却是很多不容忽视的。现在,包括军队在内的几乎所有部门都在采用HDI PCB,这进一步提高了其可接受性。

自动热熔胶涂抹器adhesive.jpg

结论

HDI 技术在全球范围内迅速普及,现在有多种应用程序在其上运行。然而,为其选择合适的介电材料可能是一项艰巨的任务。在做出选择之前,您需要考虑一些因素,这就是我们在本文中试图帮助您做的事情。我们希望您会发现这些信息很有用。