在實際項目中,并不是一碰到高端產(chǎn)品就非用HDI不可。我們通常把是否上HDI看作一個系統(tǒng)級的工程決策,取決于器件封裝密度、信號要求、布線資源,以及項目的成本與周期控制。
什么時候HDI是“不得不用”?
1. BGA封裝腳距≤0.5mm,且I/O數(shù)較多。傳統(tǒng)通孔或盲孔方式很難實現(xiàn)內(nèi)層扇出(fan-out),尤其是中間列引腳無法走線。實踐中,0.4mm pitch的LPDDR/PMIC類芯片,常見無法扇出的問題,HDI的激光微盲孔+埋孔才能實現(xiàn)布線閉環(huán)。
2. 高速多層互聯(lián)密集、對信號完整性要求高。典型如手機(jī)主板、SoC底板、5G射頻模塊等,需保證走線長度均衡、串?dāng)_可控,HDI疊層設(shè)計(如任意層互聯(lián)結(jié)構(gòu))可優(yōu)化信號路徑。
3. 板面積受限,需高I/O集成。很多高端消費類產(chǎn)品(如可穿戴設(shè)備、TWS耳機(jī))尺寸極小,功能模塊卻不少,HDI通過提升布線層數(shù)和走線密度,是目前唯一可落地的方案。
哪些場景下可用替代方案?
1. 標(biāo)準(zhǔn)BGA配合開窗鋼網(wǎng)+內(nèi)層扇出優(yōu)化。在0.65mm或0.8mm的BGA封裝中,通過優(yōu)化鋼網(wǎng)設(shè)計與內(nèi)層布線,可以在普通8-10層板上實現(xiàn)良好扇出,避免上HDI。
2. 厚板+高層數(shù)方案替代。部分功率模塊或工控設(shè)備中,空間充裕但信號多,可考慮12~14層常規(guī)通孔疊層,跳過HDI的微孔設(shè)計,既降低成本又簡化制程。
3. 雙板設(shè)計(主控/接口分離)。實際中我們也遇到類似應(yīng)用場景:功能太多難以塞進(jìn)一塊板。將高密度主控部分單獨做成HDI板,其余電源/IO擴(kuò)展部分使用常規(guī)板分布連接,是兼顧性能與成本的方式。
HDI的技術(shù)與工藝代價
需注意,HDI并非簡單加幾層盲孔那么輕松。首先是制程復(fù)雜度提升,如激光鉆孔、層間對位、樹脂塞孔等工藝環(huán)節(jié),都需要專用設(shè)備和經(jīng)驗支撐,不是每家板廠都能量產(chǎn)。
其次是疊層設(shè)計限制。部分設(shè)計師忽略了激光盲孔僅能打通兩層(如L1-L2),而跨層盲孔需要階梯式設(shè)計,過度堆疊反而造成加工不良和信號干擾。我們曾遇到因微孔數(shù)量設(shè)計不合理,導(dǎo)致良率大幅下降的問題。
另外,HDI的單位成本遠(yuǎn)高于常規(guī)多層板。尤其是任意層互聯(lián)(Any Layer HDI),每平方單價可達(dá)FR4的3~5倍,且開料、鉆孔、曝光等環(huán)節(jié)良率對成本影響極大。我們通常建議客戶評估是否真的需要對每一對芯片都做HDI通道,是否可以通過模塊分區(qū)減輕布線密度。