今天让我们一同揭开多层 PCB ,通过立体图形展示的 PCB 内部结构图,深入探寻各种叠层结构的奥秘。
首先,高密度互联板(HDI)的核心关键在于过孔。多层 PCB 的线路加工与单层双层有相似之处,然而过孔工艺却大相径庭。线路靠蚀刻而成,过孔则需钻孔后镀铜,这是硬件开发的基本常识。多层电路板常见有通孔板、一阶板、二阶板、二阶叠孔板等类型,三阶板、任意层互联板因使用较少暂不深入探讨。通常,8 位单片机产品常采用 2 层通孔板;32 位单片机级别的智能硬件多使用 4 层 - 6 层通孔板;Linux 和 Android 级别的智能硬件则会运用 6 层通孔至 8 一阶 HDI 板;像智能手机这类紧凑产品,一般会选用 8 层一阶到 10 层 2 阶电路板。
最常见的通孔板,其过孔从第一层贯穿至最后一层。无论是外部线路还是内部线路,孔皆打穿,这与层数并无直接关联。我们日常使用的 2 层板多为通孔板,而一些交换机和军工电路板,即便做到 20 层,依然采用通孔设计。其制作原理是用钻头将电路板钻穿,随后在孔内镀铜以形成通路。这里有个小细节值得注意,通孔内径常见有 0.2mm、0.25mm 和 0.3mm,其中 0.2mm 的因钻头纤细易断且钻孔速度慢,导致耗费时间长、钻头成本高,所以其电路板价格也会相应提升。
再来看看高密度板(HDI 板)的激光孔。以 6 层 1 阶 HDI 板为例,其表面两层为激光孔,内径 0.1mm,内层则是机械孔,相当于在 4 层通孔板基础上覆盖 2 层。由于激光只能穿透玻璃纤维板材而无法打穿金属铜,所以外表面打孔不会干扰内部线路。激光打孔后镀铜,便形成了激光过孔。
对于 2 阶 HDI 板,其特点是有两层激光孔且呈错开状,即所谓错孔。为何要错开呢?这是因为镀铜难以完全填满孔内空间,若直接在上方打孔会出现问题,所以需错开一定距离再进行上层打孔。其结构规律为 6 层二阶等于 4 层 1 阶外面再加 2 层;8 层二阶等于 6 层 1 阶外面再加 2 层。
叠孔板工艺更为复杂,价格自然更高。它是将错孔板的两层激光孔重叠在一起,使得线路布局更为紧凑。其制作过程需先将内层激光孔电镀填平,然后再制作外层激光孔。
还有超贵的任意层互联板,它采用多层激光叠孔技术,每一层都通过激光孔实现连接,可随心所欲地进行走线和打孔。这对于 Layout 工程师而言简直是梦想成真,可对于采购人员来说却压力山大,因其价格比普通通孔板贵 10 倍以上,也只有像 iPhone 这样追求极致的产品才会选用,其他手机品牌鲜少有使用记录。
最后,通过对比不同类型多层 PCB 的孔的大小、焊盘状态等细节,能让我们更加清晰地理解它们之间的差异与特性,为硬件工程师在多层 PCB 的设计与应用中提供有力的参考依据,助力其在复杂的电路世界中精准导航。
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