什么是HDI PCB材料？

2022-08-04

什么是HDI PCB材料？

PCB材料選擇在PCB制造和應用功能中起著(zhù)重要作用。設計人員在使用具有微通孔、捕獲焊盤(pán)和細間距BGA的高密度互連器時(shí)必須仔細選擇材料。

使用HDI PCB板通常會(huì )帶來(lái)許多挑戰，例如：

工作空間有限

更緊密的間距和更小的組件，例如微孔PCB

完成PCB的更多走線(xiàn)路徑

HDI PCB疊層兩側的大量組件

具有較長(cháng)信號飛行時(shí)間的復雜跟蹤路線(xiàn)

處理過(guò)度的熱循環(huán)

HDI電路體積小、重量輕，但功能非常強大，具有非常特殊的材料要求。這些電路也容易出現熱問(wèn)題，這就是為什么您應該選擇具有高分解溫度(Td)的材料。

選擇HDI電路板材料

選擇HDI材料時(shí)必須考慮以下特性：

分解溫度（Td）

這是材料因熱而發(fā)生化學(xué)分解的溫度。它通常使用IPC ? 650方法確定，并以攝氏度(℃)表示。這個(gè)重要參數用于估計電路的熱耐受性。 

如果溫度超過(guò)Td，材料特性的變化是不可避免的。HDI PCB材料的Td應遠高于其應用的溫度范圍。HDI PCB組裝過(guò)程中的焊錫溫度在250 ℃到300 ℃范圍內，因此請確保

材料的Td高于此范圍。

玻璃化轉變溫度(Tg)

玻璃化轉變溫度(Tg) 是材料從硬玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)的范圍。這是碳鏈開(kāi)始移動(dòng)并表現出可能破壞電路功能的不良特性的溫度。

由于包括材料的分子結構在內的幾個(gè)因素，精確測量Tg很困難。

長(cháng)時(shí)間超過(guò)HDI PCB的Tg會(huì )影響其功能。但是，保持在Tg范圍內將確保電路在其生命周期內的正常運行和機械穩定性。

熱膨脹系數(CTE)

CTE是材料的一個(gè)重要屬性，它表明它們在受熱后膨脹的程度。換句話(huà)說(shuō)，CTE指定了電路在加熱和冷卻時(shí)會(huì )膨脹或收縮多少。CTE以百萬(wàn)分之幾攝氏度或PPM/°C為單位測量。

電路的這種突然膨脹和收縮會(huì )對組件產(chǎn)生毀滅性的影響，尤其是大型硅芯片封裝(LBGA)。過(guò)度的熱循環(huán)會(huì )導致焊點(diǎn)失效，因為電路的膨脹速度比硅芯片額定承受的速度更快。此外，這將導致隨著(zhù)時(shí)間的推移產(chǎn)生微小撕裂的剪切力。

在功能很重要的應用（例如醫療設備）中，對電路造成的損壞是不可接受的。

介電常數(Dk)

介電常數，也稱(chēng)為相對介電常數，是材料的介電常數與空氣的介電常數之比。大多數制造商使用此參數來(lái)測試物質(zhì)。 

介電常數還測量材料在電場(chǎng)作用下的電勢能。

使用薄型銅箔

制作柔性HDI電路的一種極好的方法是使用具有相對薄和低剖面的細晶粒銅箔。這些銅箔的厚度應該在大多數柔性電路的范圍內，大約為1盎司。

HDI PCB的常用材料

最適合HDI PCB的材料具有較低的介電損耗角正切和相對平坦的耗散因數與頻率響應曲線(xiàn)。這些材料可分為四類(lèi)，將在下面討論。

正常速度和損失

正常速度材料的介電常數與頻率響應曲線(xiàn)并不平坦。這意味著(zhù)它們表現出不希望的特性，例如高介電損耗。因此，這些材料不適用于不能容忍性能下降的高級應用。

正常速度和損耗材料最適合僅限于幾GHz的數字設備。這種材料的一個(gè)流行例子是Isola 370HR。 

中等速度和中等損失

中速材料具有相對平坦的介電常數與頻率響應曲線(xiàn)。因此，與正常速度的物質(zhì)相比，它們的介電損耗只有一半。中速材料最適合限制在10 Ghz但不能更高的應用。Nelco N7000-2是此類(lèi)材料中的一個(gè)流行示例。

高速、低損耗

高速、低損耗材料表現出非常平坦的介電常數與頻率曲線(xiàn)。因此，這些材料的介電損耗極低。使用這些材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們不會(huì )產(chǎn)生大量的電噪聲。這些高性能材料的Tg接近180°C。 

高速、低損耗材料的一個(gè)流行例子是Isola的I-Speed。

非常高的速度，非常低的損耗

非常高速、非常低損耗的材料可能具有最平坦的介電常數與頻率響應曲線(xiàn)。它們的介電損耗也最少。這使得它們非常適合高達100 Ghz或更高的應用。Isola Tachyon 100G是屬于這一類(lèi)的流行材料。 

這些材料具有出色的電氣性能，并且在很寬的溫度和頻率范圍內都非常穩定。它們專(zhuān)為高速數字設備而設計。

HDI PCB材料所涉及的費用

一般來(lái)說(shuō)，具有較低Df和Dk值的材料是HDI電路的最佳候選材料。與其他材料相比，它們確實(shí)需要更高的預算。高速、低損耗的信號材料通常生產(chǎn)成本最高。

包起來(lái)

HDI PCB在電子技術(shù)的小型化中發(fā)揮著(zhù)重要作用。未來(lái)幾年將通過(guò)無(wú)盡的應用和創(chuàng )新帶來(lái)更多的改進(jìn)。幾乎每個(gè)行業(yè)都在一定程度上利用HDI PCB。