如何選擇HDI PCB材料

不論您做什么設(shè)計，為 PCB 選擇合適的介電材料都很重要。然而，高密度互連 (HDI) 技術(shù)的風(fēng)險更高。

因為它體積小、重量輕且功能強大，但它們有特定的構(gòu)造要求。使用無鉛焊料時，您必須選擇具有較高分解溫度 (Td) 的材料。

那么你如何選擇呢？以下概述了選擇 HDI PCB 材料時的注意事項。有關(guān) PCB 材料特性的速成課程，請查看我們的文章如何選擇材料和層壓板。您只需插入所需的屬性值，并以易于比較的格式獲取兼容材料列表。

我們將在本文中討論以下主題：

• 什么是 HDI 堆疊？

• 介電材料

• 適合您應(yīng)用的 HDI 材料類型

• PCB材料特性及推薦應(yīng)用領(lǐng)域

• PCB廠家的首選材料

HDI 代表高密度互連。一個HDI印刷電路板其特點是組件和路由互連的高密度。HDI 設(shè)計本質(zhì)上是一種高性能設(shè)計.

它具有細(xì)線和間距 (≤100μm)、小通孔 (<150μm)、小捕獲焊盤 (<400μm) 和高連接焊盤密度 (>20 pads/厘米2）。HDI PCB 的小尺寸和輕量級使其非常適合小型消費類應(yīng)用。

閱讀更多關(guān)于為 HDI 設(shè)計選擇更小的占地面積這里。

層壓板的組成及其功能。圖片來源：Happy Holden 的 HDI 手冊

在 HDI疊起，樹脂基體提供介電特性和電阻，將高導(dǎo)電層（如銅箔）分開。

要了解更多信息，請閱讀：如何構(gòu)建多層 PCB 堆疊

選擇正確的介電材料或樹脂對于 HDI 性能很重要。與傳統(tǒng)的多層 PCB 材料相比，它們通常需要更高的質(zhì)量。噸以下屬性至關(guān)重要：

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）：材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎承誀顟B(tài)的溫度。這是 PCB 材料選擇的關(guān)鍵參數(shù)。

分解溫度（Td）：材料發(fā)生化學(xué)分解的溫度。

介電常數(shù)（Dk）：它是材料的電導(dǎo)率與自由空間（即真空）的電導(dǎo)率之比。介電常數(shù)也是電勢的量度活力在電場作用下儲存在給定體積的材料中。

介電常數(shù)或相對磁導(dǎo)率方程

熱膨脹系數(shù) (CTE)：CTE 是 PCB 材料加熱時的膨脹率。它以每加熱攝氏度而膨脹的百萬分之一 (ppm) 表示。

損耗角正切 (tanδ)：信號通過電介質(zhì)材料上的傳輸線時的功率損耗。

另請閱讀：高密度互連的歷史

性能越高，材料越貴。以下是常見電介質(zhì)的成本與性能對比圖表，以及典型應(yīng)用：

HDI PCB 材料的性能與成本。圖片來源：Happy Holden 的 HDI 手冊。

要了解有關(guān) PCB 材料選擇的更多信息，請觀看網(wǎng)絡(luò)研討會PCB 材料選擇：電氣和制造注意事項。

高頻下的信號能量損耗考慮要求 PCB 材料具有低介電損耗角正切或耗散因數(shù) (Df) 以及更平坦的 Df 與頻率響應(yīng)曲線。有四類適用于 HDI 的材料：

這些是最常見的 PCB 材料——FR-4系列. 它們的介電常數(shù) (Dk) 與頻率響應(yīng)的關(guān)系不是很平坦，并且具有更高的介電損耗。因此，它們的適用性僅限于幾個 GHz 數(shù)字/模擬應(yīng)用。這種材料的一個例子是 Isola 370HR。

中速材料具有更平坦的 Dk 與頻率響應(yīng)曲線。介電損耗約為正常速度材料的一半。這些適用于高達(dá) ~10GHz。這種材料的一個例子是 Nelco N7000-2 HT。

這些材料還具有更平坦的 Dk 與頻率響應(yīng)曲線和低介電損耗。與其他材料相比，它們產(chǎn)生的不需要的電噪聲也更少。這種材料的一個例子是 Isola I-Speed。

用于射頻/微波應(yīng)用的材料具有最平坦的 Dk 與頻率響應(yīng)和最小的介電損耗。它們適用于高達(dá) ~20GHz 的應(yīng)用。這種材料的一個例子是 Isola Tachyon 100G。

為了在高速數(shù)字應(yīng)用中獲得更好的信號傳輸性能，請使用具有更低 Dk、Df 和更好 SI 特性的材料。對于 RF 和微波應(yīng)用，請使用 Df 材料盡可能低的材料。當(dāng)信號衰減很重要時，請使用低損耗高速材料。如果相聲是一個問題，通過使用具有較低 Dk 的材料來減少它。當(dāng)處理 PCB 尺寸和布局特征較小的微電子基板時，BT 材料更合適。

請記住，這些材料更難加工，并不適合每個疊層。有關(guān) HDI 堆疊的更多信息，請查看我們的技術(shù)講座： 可制造性和成本的 HDI 考慮因素。

正確的材料選擇很重要，因為材料會影響信號走線的電氣性能。PCB廠家提供的材料選擇器可幫助您確定哪種材料最適合您的設(shè)計需求。它提供了 12 種材料及其最重要屬性的列表，您可以對其進(jìn)行比較。從整個 PCB 材料列表中選擇了這些特定材料，因為它們適用于 HDI PCB。這些材料涵蓋了整個 HDI 應(yīng)用范圍。

關(guān)注并私信：HDI設(shè)計指南，免費獲取英文原版資料。