3.2　多层板工艺

3.2.1　层压多层板工艺

层压多层板工艺是目前广泛使用的多层板制造技术，它是用减成法制作电路层，通过层压→机械钻孔→化学沉铜→镀铜等工艺使各层电路实现互连，最后涂敷阻焊剂、喷锡、丝印字符完成多层PCB的制造技术。目前，国内主要厂家的层压多层板的工艺水平如表3-1所示。

3.2.2　HDI印制板工艺

1 . HDI 印制板的结构 ^{[23-24 ]}

HDI（High Density Interconnection，高密度互连）印制板，简称HDI板，也称埋盲孔板，是一种高密度互连多层印制板，每面每平方厘米平均有大于或等于20个电气连接设计的印制板，且设计的最小导体宽度与间距小于或等于0.10mm，（机械或激光）导通孔径小于或等于0.15mm，层间连接有埋孔和/或盲孔。

HDI板按结构分为芯板积层和任意层积层两大类，如图3-1～图3-3所示。图3-1和图3-2是芯板积层HDI板，其命名为 n + C + n （ n 为积层数， C 为芯板层数）。图3-3是8层的任意层积层互连（全积层，Any Layer）HDI板。

在HDI板中，埋孔（Buried Via）是指埋置于印制板内层间，未延伸至表面的导通孔。盲孔（Blind Via）是指仅延伸至印制板一个表面，而未连通另一表面的导通孔。

叠层导通孔（Stacked Via）是指在积层导通孔上再叠加上一个或多个积层导通孔，实现三层或更多层之间电气连接的导通孔，如图3-4所示。

跨层导通孔（Skip Via）是指穿过不需电气连接的积层，实现不相邻层电气连接的导通孔，如图3-5所示。

相比普通刚性板，HDI板对盲埋孔的孔壁铜厚要求是有别于普通导通孔的，通孔、埋孔和盲孔的孔壁最小镀铜厚度应符合相关工艺要求的规定。

盲孔填铜凹陷度（Dimple of Copper Filled Blind Via）指HDI板的微盲孔采用电镀铜方式填孔，其填铜深度相对于盲孔表面形成的下凹深度，如图3-6所示。

树脂或其他非镀铜材料塞孔时，填塞深度应当不小于填充孔深度的60％。当表面无电镀铜覆盖时，填塞凹陷和凸起应当在±0.075mm，或由供需双方商定。当表面需要盖覆电镀铜时，填塞平整度的凹陷应当不大于0.10mm，凸起应当不大于0.05mm，或由供需双方商定。

2 .HDI 印制板的设计要求 ^[25-26]

中国电子电路行业协会（CPCA）组织制定的《高密度互连印制电路板技术规范》标准（CPCA标准T/CPCA 6045—2017）于2017年8月30日正式发布，HDI板的性能和鉴定规范，包括设计要求、品质要求、测试方法、包装和储存等几个方面，适用于积层法和其他工艺制作的HDI板。

HDI板较常规的PCB设计而言，最大的不同就是通过埋孔和盲孔代替部分通孔的互连，同时采用更细的线宽和更小的间距，使PCB的布局和布线空间利用得更加充分。对于初次接触到HDI板的设计人员，为了更加合理地规划元器件空间布局，更加游刃有余地切换盲孔、埋孔、通孔的应用，更加精细地分配信号线的空间分布，必须了解实际生产制造过程中的相关工艺参数。

① 传统的PCB的钻孔由于受到钻刀影响，当钻孔孔径达到0.15mm时，成本已经非常高，且很难再次改进。HDI板采用激光钻孔技术，钻孔孔径一般为3～6mil（0.076～0.152mm），线路宽度一般为3～4mil（0.076～0.10mm），焊盘的尺寸也可以大幅度减小，所以在单位面积内可以实现更多的线路分布，所谓的高密度互连由此而来。

② 在HDI板中，无论是通孔和埋盲孔的设计都必须考虑到孔径比。传统的PCB孔径的加工，一般采用机械钻孔，通孔孔径大于0.15mm，板厚孔径比大于8∶1（特殊情况可以做到12∶1甚至更大，但是为了保证良好的成品率，一般采用8∶1）。而激光钻孔由于受功率与效率的限制，镭射孔的孔径不能太大，孔径一般是3～6mil，推荐使用4mil，电镀填孔的孔深孔径比最大1∶1。

③ 如果优先考虑PCB生产成本，同网络盲孔的扇出要与焊盘间距保证3.5mil以上，极限值是3mil；同网络埋孔与盲孔、盲孔与通孔、埋孔与通孔的间距大于3.5mil以上，极限值是3mil，不同网络的孔和线的间距大于4mil，极限值是3mil，但是孔与孔、孔与盘、孔与线之间不推荐同时采用极限值；埋孔虽然和焊盘没有直接相连，也尽量避免打在焊盘下方，尽量打在空区域；线宽优先选取4mil以上，线到孔、线到盘间距优先选取4mil以上，极限值均可选取3mil，但是不能同时选同为3mil。这里给出的是常规生产推荐的极限值，特殊情况下可以做得更小，但是生产成本会增加很多。

④ 如果优先考虑信号质量，盲孔可直接制作在焊盘上，BGA区域如果担心盲孔制作在焊盘上影响BGA焊接，可考虑盲孔与焊盘相切扇出。

⑤ 由于使用了埋盲孔，阻抗连续性较通孔差，因此对有阻抗要求的信号，尽量减短焊盘与盲孔、盲孔与埋孔之间的引线长度，并保证其信号上下平面尽可能完整，在换层之处适当增加地过孔，对阻抗的连续性是有帮助的，接地孔采用相应的埋盲孔，避免通孔，主要是因为一个通孔会影响所有层的信号返回路径，而埋盲孔的一端是止于一个金属壁，而不是贯穿整个PCB。

⑥ 盲孔的切换层的配线尽可能短，与相邻层信号线不重叠，如果实在避不开，必须选择垂直相交。如果是重要信号线和有阻抗要求的线分配在相邻层且在避不开时，选择分配到其他与盲孔切换层不相邻的层，这里特别要注意是T顶层/底层的重要信号线和有阻抗要求的信号线与盲孔层的避让处理。

⑦ 在保证性能的前提下，能用通孔的地方，建议不要使用埋孔和盲孔。因为在压板时，第2 层到倒数第2 层之间有太多埋孔的话，在压板过程中将会产生一个通道形式，而导致位于上面的介电层厚度小于位于下面的介电层厚度。

⑧ HDI板的元器件布局一般密度较大，所以要注意保证后期的安装性、可焊接性和可维修性。推荐一般SOP类与其他元器件的引脚间距大于40mil，BGA与其他元器件的引脚间距大于80mil，阻容元件引脚间距大于20mil。这只是能够满足常规焊接的极限值，实际设计时还要考虑安装性和可维修性，因此在空间允许的情况下，尽可能拉大元器件间距。

⑨ HDI板布线时必须考虑到生产工艺能够实现的最小线宽、安全间距（包括线与线、线与焊盘、焊盘与焊盘、线与铜面等）及布线的均匀性。因为间距过小，在内层干膜工艺（即将内层线路转移到PCB的过程）时会造成夹膜，而膜无法褪尽，会造成线路短路。线宽太小，膜的附着力不足，会造成线路开路。同一面的线路不均匀，即铜面分布不均匀，会造成不同点树脂流动速度不一致，最终的结果就是铜面少的地方，铜厚度会稍薄一点，铜面多的地方，铜厚度会稍厚一点。

3.2.3　BUM板工艺

BUM板（Build-Up Multilayer PCB，积层法多层板）采用的是传统工艺制造的刚性核心内层，并在一面或双面上再积层以更高密度互连的一层或两层（最多为四层），如图3-7所示。BUM板的最大特点是积层很薄、线宽线间距和导通孔径很小、互连密度很高，因而可用于芯片级高密度封装。

BUM板的设计准则如表3-2所示。