HDI在智能手機主板中的應用,從最早的一階板演變至如今的任意層互聯(lián),并非一次性“躍遷”,而是在需求牽引、工藝配合和成本權衡中逐步演進的結果。以實際設計角度來看,每一次迭代都伴隨著參數(shù)權衡、可靠性考量及成本壓力。
早期主板采用的1階HDI(即1+N+1結構),主要解決的是空間不足問題。通過激光盲孔(如L1-L2)引出BGA信號層,避免長通孔對布線資源的侵占。此階段我們通常采用50μm激光孔徑,板厚控制在0.8~1.0mm之間,足以應對低引腳數(shù)的處理器或基帶芯片。但這種結構受限明顯,信號層有限、走線密度不高、適配多芯片協(xié)同困難。
隨著SoC整合度上升,2階甚至3階HDI成為主流。典型如iPhone 6代之后的主板,采用對稱階數(shù)+埋盲孔設計(如L1-L2/L2-L3盲孔 + L3-L4埋孔),解決了更高I/O密度芯片帶來的扇出挑戰(zhàn)。實踐中我們發(fā)現(xiàn),階數(shù)增加不僅提升走線自由度,還能優(yōu)化高速信號的層間過渡路徑(減少stub效應)。但代價也明顯:
成本成倍上升,特別是階數(shù)不對稱時,激光鉆孔對位精度要求極高
層間疊構復雜,壓合窗口變窄,容易出現(xiàn)層偏或樹脂空洞
微盲孔積碳、開口異常等失效模式頻發(fā),需加強品質(zhì)管理(例如采用LDI和自動AOI)
進一步的演進是任意層HDI(Any Layer HDI),例如三星Galaxy系列常見的芯片嵌入式任意互聯(lián)結構(ELIC)。這種結構將激光盲孔拓展為“層層可通”的垂直互聯(lián),不再依賴傳統(tǒng)階數(shù)限制。我們通常搭配任意層HDI使用超細線路(30μm/30μm),以最大化主板利用率并支持封裝減薄。但這類設計需特別注意以下限制:
材料方面需選用更高Tg、高流動性樹脂,普通FR-4無法勝任
全板采用激光鉆孔+電鍍+填孔,制造周期拉長,量產(chǎn)窗口受限
任意互聯(lián)雖提升靈活性,但重工難度極高,一旦設計錯誤或后段異常幾乎不可修復
可靠性測試需更嚴格,尤其在熱循環(huán)、跌落、電遷移等維度
需注意,許多團隊在切入任意層HDI時,忽視了與封裝協(xié)同設計的重要性。尤其在核心器件采用PoP或SiP堆疊封裝結構時,板內(nèi)HDI結構若無提前規(guī)劃,很容易在EMC或散熱測試階段暴露問題。例如HDI疊構位置不當,導致封裝下沉區(qū)形成熱積聚盲區(qū)。
總結來看,HDI在智能手機主板的演進不是單純追求階數(shù)提升或互聯(lián)自由度,而是基于SoC發(fā)展、電源管理、EMC、封裝工藝等多重變量協(xié)同設計的產(chǎn)物。在高端終端產(chǎn)品開發(fā)中,盲目堆疊HDI階數(shù)或追求任意層,并非優(yōu)解,更多時候是一個逐步試錯與優(yōu)化的過程。