如何选择HDI PCB材料

不论您做什么设计，为 PCB 选择合适的介电材料都很重要。然而，高密度互连 (HDI) 技术的风险更高。

因为它体积小、重量轻且功能强大，但它们有特定的构造要求。使用无铅焊料时，您必须选择具有较高分解温度 (Td) 的材料。

那么你如何选择呢？以下概述了选择 HDI PCB 材料时的注意事项。有关 PCB 材料特性的速成课程，请查看我们的文章如何选择材料和层压板。您只需插入所需的属性值，并以易于比较的格式获取兼容材料列表。

我们将在本文中讨论以下主题：

• 什么是 HDI 堆叠？

• 介电材料

• 适合您应用的 HDI 材料类型

• PCB材料特性及推荐应用领域

• PCB厂家的首选材料

HDI 代表高密度互连。一个HDI印刷电路板其特点是组件和路由互连的高密度。HDI 设计本质上是一种高性能设计.

它具有细线和间距 (≤100µm)、小通孔 (<150µm)、小捕获焊盘 (<400µm) 和高连接焊盘密度 (>20 pads/厘米2）。HDI PCB 的小尺寸和轻量级使其非常适合小型消费类应用。

阅读更多关于为 HDI 设计选择更小的占地面积这里。

层压板的组成及其功能。图片来源：Happy Holden 的 HDI 手册

在 HDI叠起，树脂基体提供介电特性和电阻，将高导电层（如铜箔）分开。

要了解更多信息，请阅读：如何构建多层 PCB 堆叠

选择正确的介电材料或树脂对于 HDI 性能很重要。与传统的多层 PCB 材料相比，它们通常需要更高的质量。吨以下属性至关重要：

玻璃化转变温度（Tg）：材料从固态转变为粘性状态的温度。这是 PCB 材料选择的关键参数。

分解温度（Td）：材料发生化学分解的温度。

介电常数（Dk）：它是材料的电导率与自由空间（即真空）的电导率之比。介电常数也是电势的量度活力在电场作用下储存在给定体积的材料中。

介电常数或相对磁导率方程

热膨胀系数 (CTE)：CTE 是 PCB 材料加热时的膨胀率。它以每加热摄氏度而膨胀的百万分之一 (ppm) 表示。

损耗角正切 (tanδ)：信号通过电介质材料上的传输线时的功率损耗。

另请阅读：高密度互连的历史

性能越高，材料越贵。以下是常见电介质的成本与性能对比图表，以及典型应用：

HDI PCB 材料的性能与成本。图片来源：Happy Holden 的 HDI 手册。

要了解有关 PCB 材料选择的更多信息，请观看网络研讨会PCB 材料选择：电气和制造注意事项。

高频下的信号能量损耗考虑要求 PCB 材料具有低介电损耗角正切或耗散因数 (Df) 以及更平坦的 Df 与频率响应曲线。有四类适用于 HDI 的材料：

这些是最常见的 PCB 材料——FR-4系列. 它们的介电常数 (Dk) 与频率响应的关系不是很平坦，并且具有更高的介电损耗。因此，它们的适用性仅限于几个 GHz 数字/模拟应用。这种材料的一个例子是 Isola 370HR。

中速材料具有更平坦的 Dk 与频率响应曲线。介电损耗约为正常速度材料的一半。这些适用于高达 ~10GHz。这种材料的一个例子是 Nelco N7000-2 HT。

这些材料还具有更平坦的 Dk 与频率响应曲线和低介电损耗。与其他材料相比，它们产生的不需要的电噪声也更少。这种材料的一个例子是 Isola I-Speed。

用于射频/微波应用的材料具有最平坦的 Dk 与频率响应和最小的介电损耗。它们适用于高达 ~20GHz 的应用。这种材料的一个例子是 Isola Tachyon 100G。

为了在高速数字应用中获得更好的信号传输性能，请使用具有更低 Dk、Df 和更好 SI 特性的材料。对于 RF 和微波应用，请使用 Df 材料尽可能低的材料。当信号衰减很重要时，请使用低损耗高速材料。如果相声是一个问题，通过使用具有较低 Dk 的材料来减少它。当处理 PCB 尺寸和布局特征较小的微电子基板时，BT 材料更合适。

请记住，这些材料更难加工，并不适合每个叠层。有关 HDI 堆叠的更多信息，请查看我们的技术讲座：可制造性和成本的 HDI 考虑因素。

正确的材料选择很重要，因为材料会影响信号走线的电气性能。PCB厂家提供的材料选择器可帮助您确定哪种材料最适合您的设计需求。它提供了 12 种材料及其最重要属性的列表，您可以对其进行比较。从整个 PCB 材料列表中选择了这些特定材料，因为它们适用于 HDI PCB。这些材料涵盖了整个 HDI 应用范围。

关注并私信：HDI设计指南，免费获取英文原版资料。