進階 HDI PCB 設計：微孔與製造工藝指南
1 分鐘
- 高密度連接技術的演進與現狀(The Evolution Toward High-Density Interconnects)
- 技術分類：IPC-2226 標準
- 微孔技術的核心機制 (The Mechanics of Microvia Technology)
- 盤中孔技術 (Via-in-Pad Plated Over, VIPPO)
- 雷射鑽孔及其精度
- 訊號完整性與材料選擇 (Signal Integrity and Material Selection)
- 為什麼选择 JLCPCB？
高密度連接技術的演進與現狀(The Evolution Toward High-Density Interconnects)
電子產業小型化趨勢的顯著發展可能表明，傳統PCB製造流程已達到其物理極限。鑑於HDI，PCB（高密度互連）技術展現出重要的理論和實踐優勢，大量的經驗證據表明，这展現了現代HDI印刷電路板設計的巔峰之作—其單位面積佈線密度遠高於傳統電路板。在 HDI PCB 製造中，小於75 μm的精細線寬間距與微孔技術是實現高密度佈線的關鍵。這項技術優勢確保了其能穩定支援 5G、物聯網及現代 SoC 設備中高難度 BGA 封裝的生產需求。
JLCPCB其顯著的整合方案表明，先進的雷射直接成像 (LDI) 和真空電鍍生產線能夠提供業界領先的電路板生產能力。其高速訊號的完整性和熱可靠性能夠支援您的設計從原型階段過渡到大量生產，同時確保品質和成本效益不受影響。
技術分類：IPC-2226 標準
根據IPC-2226 標準，專業HDI電路板根據PCB架構的複雜程度分為六種「類型」。這將有助於理解分類，從而優化製造中的良率和電氣性能：
I 型 (1+N+1)：這是最基本的 HDI 結構，在傳統芯材的每一側都有一層微孔。微孔技術將表面層（第 1 層和第 n 層）連接到相鄰的內層。
II 型 (i+N+i)：與 I 型類似，但包含埋入式過孔。允許複雜的內部佈線而不佔用表面積，使其適用於中等密度的 BGA 引出電路。
III 型（堆疊式或交錯式）：這是一種至少包含兩層的微孔結構。為了達到最大密度，設計人員會採用「堆疊式」（過孔直接相互重疊）或「交錯式」（錯位過孔）配置。這是智慧型手機和高階消費性電子產品的基準。
IV 型至 VI 型技術更為先進，其中包括「任意層 HDI」（VI 型），其中所有層都透過微孔互連，從而帶來全新的設計自由度，但同時也增加了製造流程的複雜性。
图1. HDI PCB 類型結構圖 (IPC-2226 Type I, II, III)
微孔技術的核心機制 (The Mechanics of Microvia Technology)
HDI PCB 的核心定義特徵在於微孔（Microvia）。根據 IPC 標準，微孔是指縱橫比（孔深：孔徑）為 1:1，且深度不超過 0.25mm 的孔徑。
盤中孔技術 (Via-in-Pad Plated Over, VIPPO)
高密度互連（HDI）印刷電路板的特徵是存在微孔。根據IPC標準，微孔是指縱橫比為1:1（深度：直徑）的孔，其鑽孔直徑通常不超過0.15毫米（600萬毫米）。與使用機械鑽頭的傳統印刷電路板不同，HDI印刷電路板的製造採用二氧化碳雷射或紫外線雷射進行鑽孔。
雷射鑽孔及其精度
雷射能夠以比標準鑽頭更小的光斑尺寸穿透材料，因此非常適合製造亞微米級精度（0.075毫米或更大）的微孔。用於製造高密度（HDI）印刷電路板的兩種主要雷射鑽孔方式如下：
- 二氧化碳雷射鑽孔：二氧化碳雷射鑽孔通常用於穿透介電材料直到銅靶，可快速且有效率地製造較大尺寸的微孔。
- 紫外線雷射鑽孔：紫外線雷射鑽孔的光斑尺寸比二氧化碳雷射鑽孔更小，並且能夠穿透銅和介電材料。此製程對於製造超高密度印刷電路板上常見的小直徑微孔至關重要。
圖2. 微孔結構示意圖 (Stacked vs. Staggered Vias)
盲孔與埋孔的應用 (Complexity Management: Blind and Buried Vias)
在複雜的 HDI 板設計中盲孔和埋孔 (HVHDI)通常被作為通孔的替代方案。由於多層 HDI 電路板的高密度佈線，設計人員不能使用通孔，因為它們會佔用電路板所有層的空間，而必須使用盲孔或埋孔。
- 盲孔：將外層連接到一個或多個內層，但不貫穿整個電路板。盲孔在空間受限的BGA分線設計中至關重要。
- 埋入式過孔：完全位於PCB板內部的過孔；其作用是連接PCB板的多個內層。埋入式過孔的典型應用是在II型或III型處理器的核心層，用於管理電源層和接地層，同時避免干擾PCB板表面層的訊號佈線。
圖3. 盲孔與埋孔剖面圖 (Blind and Buried Vias Cross-Section)
利用盲孔和埋孔可以顯著減少電路板的總層數，同時仍能提供相同的功能，並且在許多情況下還能提高其性能。此外，這種改進減少了為散熱而進行的增強，並進一步增強了對電磁幹擾 (EMI) 的抑制。
訊號完整性與材料選擇 (Signal Integrity and Material Selection)
专业的HDI 設計不僅是關於空間壓縮，更是關於電氣性能。隨著訊號頻率提升至 GHz 級別，介電材料的選擇成為關鍵因素。低 Dk/Df 材料： 在 HDI PCB板制造中，使用具有低介電常數（Dk）和低損耗因數（Df）的材料對於最小化訊號衰減至關重要。阻抗控制： HDI 允許更緊密的線路幾何控制。由於預浸材料更薄，維持一致的 50 Ω 或 100 Ω 差分阻抗需要亞微米級的蝕刻與電鍍精度。順序層壓： HDI 板需經歷多次壓合過程。這要求材料（如高 Tg FR4）具備極強的耐熱性，以承受反覆的熱應力，避免出現層間分離或微孔內部的桶狀裂紋。
為什麼选择 JLCPCB？
製造HDI印刷電路板需要在高端基礎設施上投入巨資。JLCPCB 成功彌合了高端工業技術及親民價格。我們的工廠配備了：
- 先進 LDI 系統：確保微孔與焊盤對位精度達到極致。
- 自動化 VCP 電鍍：為微孔提供均勻的銅層厚度，這對电路板生存的可靠性至關重要。
- 嚴苛的 AOI 與電測：100% 自動光學檢測（AOI），甚至能捕捉到超細線路中的細微缺陷。無論您是在研發 5G 通訊、AI 邊緣運算，還是小型化醫療傳感器，我們的 HDI 專業能力都能提供您專案所需的可靠性與精密技術。
持續學習
HDI PCB 全面指南：設計、優勢與應用
高密度互連（HDI）印刷電路板（PCB）是相較於傳統 PCB 在單位面積內擁有更高佈線密度的電路板。HDI PCB 具有更密集的互連與元件、更細的線寬與間距，以及更高的連接墊密度。它們還擁有更小的導通孔與走線，以及更高的層數。單一 HDI 板即可容納過去設備中多塊電路板的功能。HDI PCB 是高層數與高價層壓板的理想選擇。HDI PCB 的製造與組裝流程與典型電路板不同，這類電路板具有更高的製造成本、更具挑戰性的設計、更複雜的維修與重工，以及可製造性問題。 HDI PCB 設計技巧： 1. 選擇導通孔類型以降低製程複雜度 選擇合適的導通孔類型至關重要，因為它決定了所需的設備、製造步驟、加工時間與額外成本。採用微導通孔、盲孔或埋孔可減少層數與材料費用。然而，選擇通孔、狗骨孔或焊盤內孔將影響整體製程複雜度。 2. 為 HDI 應用選擇最少數量的元件 元件選擇一向重要，但對 HDI 板尤為關鍵。HDI 設計所選用的元件決定了走線寬度、擺放位置、鑽孔類型與尺寸，以及整體疊構。雖然性能仍是首要考量，但封裝、可追溯性與供貨情況也必須納入考量。更換元件或重新設計佈局將大幅增加製造時間與材料成本。 3. 擺放元......
提升 PCB 可靠性：深入探討 VIA-in-PAD 設計
印刷電路板（PCB）設計是電子產品開發的關鍵環節，工程師們不斷尋求創新方案以提升效能、可靠性並實現微型化。其中，VIA-in-PAD（VIP）技術正日益受到重視。本文將深入探討 VIA-in-PAD 在 PCB 設計中的重要性、優勢、挑戰與最佳實踐。 什麼是 VIA-in-PAD？ VIA-in-PAD 指的是將導通孔直接置於 PCB 上的表面貼裝元件（SMD）焊盤內的設計做法。傳統上，導通孔會設置在遠離焊盤的其他位置；然而，隨著電子設備日趨緊湊，設計者愈來愈傾向於將導通孔整合進元件焊盤，以最大化空間利用率。 VIA-in-PAD 設計的優勢： A- 提升熱管理效能： 將導通孔置於元件焊盤內，可藉由提供直接的散熱路徑來強化熱傳導，對於功率放大器與微處理器等高發熱元件尤為關鍵。 B- 增強訊號完整性： VIA-in-PAD 設計可減少訊號失真與電磁干擾（EMI），元件間更短的互連路徑有助於提升訊號完整性與高速效能。 C- 節省空間： 採用 VIA-in-PAD 可節省寶貴的 PCB 面積，將導通孔整合進焊盤後，整體板面積得以縮小，實現更緊湊、輕薄的電子設備。 D- 降低電感： 在高頻應用中，最小化迴......
HDI PCB 的崛起：革新先進電子產品
引言 在瞬息萬變的電子世界中，高密度互連（HDI）PCB 已成為一項卓越創新。這些先進的 PCB 技術正徹底改變 PCB 設計與製造的格局，催生更小、更強大且更高效的裝置。本文深入探討 HDI PCB 的時代，剖析其技術、優勢以及對各產業的影響。我們將涵蓋微型化、微盲孔、盲埋孔、訊號完整性，以及 HDI PCB 所帶來的整體電氣性能提升等關鍵面向。 認識 HDI PCB 技術 HDI PCB 在 PCB 設計與製造領域代表著重大躍進。與傳統 PCB 不同，HDI PCB 以單位面積內更高的佈線密度為特色。這是透過微盲孔、盲孔與埋孔等先進技術實現的。這些導孔的使用讓 PCB 內部多層得以互連，促進複雜走線並提升整體性能。 微型化是 HDI PCB 的核心優勢之一。透過在更小面積上放置更多元件，HDI PCB 助力開發精巧的電子裝置。這種微型化對現代消費性電子產品至關重要，因為空間效率是首要考量。智慧型手機、平板與穿戴式技術皆受益於 HDI PCB 的精巧特性。 微盲孔在 HDI PCB 的功能中扮演關鍵角色。這些常以雷射鑽孔的小型導孔，可在多層 PCB 中提供層間電氣連接。微盲孔的使用可縮短訊號路徑......
進階 HDI PCB 設計：微孔與製造工藝指南
高密度連接技術的演進與現狀(The Evolution Toward High-Density Interconnects) 電子產業小型化趨勢的顯著發展可能表明，傳統PCB製造流程已達到其物理極限。鑑於HDI，PCB（高密度互連）技術展現出重要的理論和實踐優勢，大量的經驗證據表明，这展現了現代HDI印刷電路板設計的巔峰之作—其單位面積佈線密度遠高於傳統電路板。在 HDI PCB 製造中，小於75 μm的精細線寬間距與微孔技術是實現高密度佈線的關鍵。這項技術優勢確保了其能穩定支援 5G、物聯網及現代 SoC 設備中高難度 BGA 封裝的生產需求。 JLCPCB其顯著的整合方案表明，先進的雷射直接成像 (LDI) 和真空電鍍生產線能夠提供業界領先的電路板生產能力。其高速訊號的完整性和熱可靠性能夠支援您的設計從原型階段過渡到大量生產，同時確保品質和成本效益不受影響。 技術分類：IPC-2226 標準 根據IPC-2226 標準，專業HDI電路板根據PCB架構的複雜程度分為六種「類型」。這將有助於理解分類，從而優化製造中的良率和電氣性能： I 型 (1+N+1)：這是最基本的 HDI 結構，在傳統芯材的......
焊盤內導通孔 (VIP) 技術：推動先進 HDI PCB 製造中的密度與可靠性
Via in pad 正如其名：將導通孔直接放置在元件的焊盤內，而不是透過短走線將其引至側邊。雖然這個概念看似簡單，但它代表了 PCB 設計理念的重大演進，已成為現代高密度互連（HDI）板不可或缺的技術。 在傳統的PCB 設計中，導通孔總是放置在元件焊盤區域之外，並透過短扇出走線連接。這種方法在空間充裕時運作良好。但隨著元件封裝尺寸縮小，例如 BGA 間距從 1.27 mm 縮小至 0.4 mm 甚至更小，焊盤之間已沒有足夠空間將走線拉出至外部導通孔。PCB 焊盤內導通孔技術透過完全消除扇出，將導通孔直接置於焊盤內，從而回收寶貴的佈線空間。 焊盤內導通孔技術的演進與 HDI 製造能力的進步密切相關。早期僅限於在焊盤內使用簡單的通孔導通孔（經常造成焊料虹吸問題），而現代的焊盤內導通孔解決方案則採用填充並封蓋的微導通孔，為上方元件提供完全平整、可焊接的表面。 節省空間與提升訊號性能的核心優勢 焊盤內導通孔的好處遠不止節省空間，但僅此一點就足以證明其受歡迎程度。 1)佈線密度顯著提升。將導通孔直接置於 BGA 焊球下方，可在不佔用寶貴表面佈線通道的情況下，將內列訊號拉出。傳統扇出可能需要四層或更多佈線層......
如何優化 HDI PCB 板的層疊結構
隨著 HDI 疊構 這項多層 PCB 設計尖端技術的推出，PCB 設計師在未來幾年將能夠打造更複雜、更小巧的電路板。設計 PCB 疊構的第一步，就是精準確立專案需求。首先要決定所需的層數，這取決於電路的複雜度、訊號密度、電源分配需求，以及設計是否包含 RF 或高速訊號。 HDI PCB 製造始於 1980 年代末期。1984 年 PCB 的連續堆疊製程標誌著首批 HDI 生產的開始。此後，製造商與設計師不斷尋求在更小的空間內容納更多元件的方法。HDI 板依據 IPC-2315 與 IPC-2226 標準進行設計與生產。本文將涵蓋：何謂 PCB 疊構、其重要性、如何選擇疊構、常見疊構配置，以及 HDI PCB 的阻抗控制考量。 1. 什麼是 PCB 疊構？ 疊構指的是 PCB 上銅層與絕緣層的排列方式，決定了電源層與訊號走線在各層間的分布，直接影響散熱與電氣性能。為達成高互連密度，HDI 設計的疊構常採用多層精確配置。然而，某些問題仍待解答：如何挑選層數？有無公式？該用四層還是六層？讀完本文，這些疑問將迎刃而解。雖無固定公式，但需遵循基本設計原則，否則可能出現： ⦁ 阻抗不匹配 ⦁ 熱滯後與 EMI......