高密度互連（HDI）技術是生產印刷電路板的一種先進技術，旨在實現更高的線路分布密度 。通過采用微盲埋孔技術，HDI 能夠在有限的空間內實現更多的電氣連接，極大地提升了電路板的集成度。

在典型結構方面，HDI 板大量采用盲孔、埋孔和通孔。盲孔是一種不完全穿透電路板的導孔，它僅連接表面層與內層的特定層，通常用于連接表面元件與內部電路層，減少了對電路板空間的占用，提升了布線效率。埋孔則完全隱藏在電路板內部，連接內層之間的電路，這種孔不會在電路板表面露出，進一步提高了電路板表面的可用空間，使布局更加緊湊。通孔則是貫穿整個電路板的導孔，用于連接不同層的電路，確保信號在整個電路板中的完整傳輸。

根據 IPC - 2226 標準，HDI PCB 具有特定的量化特征，如線寬 / 間距≤100μm（0.10mm）、孔徑 <150μm、捕獲焊盤 < 400μm（0.40mm），以及連接焊盤密度> 20 pads/cm2 ，這些指標遠遠超出了常規(guī) PCB 技術的范疇 。其結構類型主要分為 Type I、Type II、Type III 三種 。Type I（1 階 HDI）為單層盲孔結構，可位于芯板一側或兩側（如 1+N+1），中間為核心板（N 層），僅采用通孔和盲孔實現層間互連，無埋孔，適用于較為簡單的 HDI 設計場景。Type II（帶埋孔的 1 階 HDI）在 Type I 基礎上增加了埋孔，如 1+N+1 結構，芯板含埋孔，通過通孔、盲孔、埋孔共同實現層間互連，顯著提升了 Z 軸方向上的互連靈活性，能夠應對更為復雜一些的電路連接需求。Type III（2 階及以上 HDI）具備 2 層及以上盲孔結構，需多次進行激光鉆孔、電鍍和壓合工序，借助通孔、盲孔、埋孔的綜合結構，有力支持了極為復雜的互連，特別適用于高密度 BGA 器件等對連接密度和復雜性要求極高的應用場景 。

傳統(tǒng) PCB 的布線方式類似于城市的平面道路網絡，一般通過單層或雙層線路來實現元件之間的連接，其線寬 / 線距通常在 0.1mm 以上 。這種布線密度就像城市中的雙向四車道主干道，對于一些基礎的消費電子產品需求能夠較好地滿足 。然而，隨著電子產品不斷向小型化、高性能化發(fā)展，傳統(tǒng) PCB 的線路密度逐漸難以適應。HDI 板則借助激光微孔技術，將線寬大幅度壓縮至 0.05mm 以下，并配合多層堆疊的設計，構建出了一個三維立體的電路網絡 。以獵板 HDI 工藝為例，其采用改良型半加成法（mSAP），在絕緣基材上先沉積超薄銅層，然后利用激光直寫技術進行微米級線路雕刻 。這種工藝仿佛是在電路板這個 “城市” 中建造了 “電路摩天樓”，使單位面積的信號傳輸量得到了大幅提升，相比傳統(tǒng) PCB 提升 300% 以上，為 5G 通信模塊、高性能計算芯片等對高密度集成有強烈需求的場景提供了堅實的物理載體 。

傳統(tǒng) PCB 實現層間導通主要依靠機械鉆孔技術，其孔徑普遍大于 0.2mm 。這種方式就如同在電路板表面開鑿出一個個 “人工隧道” 來實現不同層之間的連接 。但是，這種工藝存在著一些明顯的弊端，一方面，孔壁的粗糙度相對較大，這會對信號的完整性產生不利影響，信號在傳輸過程中容易發(fā)生損耗和干擾；另一方面，較大的孔徑會占用寶貴的布線空間，限制了電路板布線密度的進一步提高 。而 HDI 板開創(chuàng)了微孔化的新時代，主要通過二氧化碳激光或 UV 激光鉆孔技術，將孔徑成功壓縮至 0.075mm 級別 。獵板 HDI 工藝在層間連接方面有獨特的創(chuàng)新，即采用疊孔結構設計 。在 0.4mm 厚的基材上，通過兩次激光鉆孔形成 “背靠背” 的微孔陣列，并且配合電鍍填孔技術，最終實現了層間 0Ω 阻抗連接 。這種創(chuàng)新工藝就如同在電路板內部構建了一條條 “光速通道”，極大地降低了高速信號的傳輸損耗，經測試，較傳統(tǒng)方式降低了 40% ，尤其適用于高頻毫米波雷達、光模塊等對信號完整性要求極為嚴苛的領域 。

傳統(tǒng) PCB 的制造基本屬于毫米級加工范疇，其生產過程中所使用的關鍵設備，如曝光機、蝕刻機等，對精度的要求相對來說并不高 。而 HDI 板的生產過程則可以被形容為一場 “微米級手術”，對精度的要求達到了極高的水平 。以獵板 HDI 產線為例，其激光鉆孔設備采用了飛秒級脈沖光源，定位精度能夠達到 ±1.5μm；電鍍生產線配備了先進的在線厚度監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時精確調控銅層沉積量至 0.5μm 級精度 。這種高精度的制造工藝帶來了革命性的變化，例如在智能手表主板的生產中，獵板 HDI 工藝成功將 12 層電路壓縮進了 6mm 的厚度，與傳統(tǒng)設計相比，空間占用減少了 40% 。更為重要的是，微米級的制造精度使得阻抗控制精度提升至 ±5% 以內，為射頻前端模組、高速串行接口等對阻抗匹配精度要求苛刻的電路提供了可靠的保障 。

傳統(tǒng) PCB 主要采用 FR - 4 環(huán)氧玻璃布基材，這種材料的介電常數（Dk）和損耗因子（Df）參數相對固定，在應對一些對高頻高速性能要求較高的場景時存在一定的局限性 。HDI 板為了滿足高頻高速的需求，研發(fā)出了 PTFE、LCP、碳氫樹脂等一系列特種基材體系 。獵板 HDI 工藝在材料方面取得了關鍵突破，其自主研發(fā)的改性 PPE 基材，在 10GHz 頻段下，能夠保持 Dk = 3.2、Df = 0.0025 的良好性能，同時將熱膨脹系數（CTE）有效控制在 30ppm/℃以內，成功解決了高頻板材容易出現翹曲的行業(yè)難題 。這種材料上的革新直接拓展了 HDI 板的應用邊界，使其能夠在更廣泛的高性能領域發(fā)揮作用 。

在智能手機領域，HDI 技術的應用極為廣泛且關鍵。隨著智能手機功能的日益強大，如高像素攝像頭、高性能處理器、大容量電池以及 5G 通信模塊等的集成，對主板的空間和性能提出了極高要求。手機內部空間有限，需要在極小的主板上集成大量的電子元件并保證高效的信號傳輸。HDI 板的高密度布線能力能夠大幅減小主板尺寸，同時其優(yōu)秀的信號完整性保證了高速數據傳輸，滿足了手機對高性能計算和快速通信的需求。自 2002 年摩托羅拉全面采用 HDI 板制造手機以后，目前超過 90% 的手機主板都采用 HDI 板 。例如，在最新款的高端智能手機中，通過采用高階 HDI 板，將主板面積縮小了約 30%，同時提升了數據處理速度和信號傳輸的穩(wěn)定性。

在 5G 基站、光通信模塊等高速通信設備中，信號傳輸速率極高，對信號完整性和抗干擾能力要求極為苛刻。HDI 板的微孔技術和低信號損耗特性，能夠有效減少信號傳輸延遲和失真，保證數據的高速、準確傳輸。以 5G 基站的核心通信板卡為例，采用 HDI 板可使信號傳輸速率提升 20% 以上，大大提高了基站的數據處理和傳輸能力，滿足了 5G 網絡大帶寬、低延遲的通信需求。在光通信模塊中，HDI 板的應用也能夠優(yōu)化光路與電路的連接，提高模塊的集成度和性能。

在醫(yī)療設備如便攜式超聲診斷儀、植入式醫(yī)療設備等產品中，HDI 技術也發(fā)揮著重要作用。便攜式醫(yī)療設備需要在小巧的機身內集成復雜的電子電路，以實現診斷、監(jiān)測等功能。HDI 板的輕薄化和高密度互連特性，使得醫(yī)療設備能夠在小型化的同時，保證其功能的準確性和穩(wěn)定性。例如，植入式心臟起搏器采用 HDI 板，能夠在極小的空間內集成多種傳感器和控制電路，實現對心臟功能的精準監(jiān)測和調節(jié)，同時減少對人體的負擔。

隨著汽車智能化和電動化的發(fā)展，汽車電子系統(tǒng)變得越來越復雜。在自動駕駛系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)以及電動汽車的電池管理系統(tǒng)中，都需要高性能的 PCB 來實現大量電子元件的連接和信號傳輸。HDI 板能夠滿足汽車電子對可靠性、穩(wěn)定性以及小型化的要求。在自動駕駛傳感器模塊中，HDI 板可將多個傳感器的信號進行高效整合和傳輸，確保車輛對周圍環(huán)境的快速準確感知；在電動汽車的電池管理系統(tǒng)中，HDI 板能夠實現對眾多電池單元的精確監(jiān)測和控制，保障電池的安全和高效運行。

在 HDI 設計中，布線密度是首要考慮的因素。由于 HDI 板旨在實現高密度互連，布線空間非常有限。設計人員需要充分利用多層板的空間，采用精細的線寬和線距。一般來說，HDI 板的線寬 / 線距可達到 0.05mm 甚至更小，這就要求在設計時精確規(guī)劃線路走向，避免線路交叉和短路。使用先進的電子設計自動化（EDA）工具進行布線規(guī)劃，這些工具能夠根據設定的規(guī)則和約束條件，自動優(yōu)化線路布局，提高布線效率和準確性。要注意線路的阻抗匹配，確保信號在傳輸過程中的完整性，避免因阻抗不匹配導致的信號反射和衰減。

BGA（Ball Grid Array）封裝在 HDI 板中應用廣泛，因其具有較高的引腳密度和良好的電氣性能。在設計與 BGA 封裝配合的 HDI 板時，需要特別注意 BGA 焊盤的布局和過孔的設置。BGA 焊盤的尺寸和間距要嚴格按照封裝規(guī)格進行設計，以確保焊接的可靠性。過孔的位置應盡量靠近焊盤，并且要合理安排過孔的數量和分布，以實現高效的信號傳輸。對于一些高速信號引腳，可能需要采用特殊的布線方式，如差分對布線，來減少信號干擾。要注意 BGA 區(qū)域的散熱設計，因為 BGA 封裝在工作時會產生一定熱量，良好的散熱設計有助于提高器件的穩(wěn)定性和壽命。

盲孔和埋孔是 HDI 板的關鍵特征，但在設計時需要謹慎考慮其參數和布局。盲孔和埋孔的孔徑、深度以及孔的數量要根據電路連接需求和電路板的層數進行合理選擇?？讖竭^小可能會導致鉆孔和電鍍工藝難度增加，成本上升；孔徑過大則會占用過多空間，降低布線密度。盲孔和埋孔的位置應避免與其他重要電路元件或線路發(fā)生沖突。對于多層 HDI 板，要合理規(guī)劃不同類型孔的分布，以實現最佳的電氣性能和結構穩(wěn)定性。例如，在一些高階 HDI 板中，采用疊孔設計可以進一步提高空間利用率，但需要嚴格控制疊孔的精度和質量。

由于 HDI 板常用于高速信號傳輸的場景，信號完整性至關重要。除了前面提到的阻抗匹配和合理的布線設計外，還需要考慮信號的串擾問題。通過增加線路之間的間距、使用屏蔽層或采用特殊的布線拓撲結構，可以有效減少信號串擾。要注意電源平面和接地平面的設計，良好的電源和接地分布能夠為信號提供穩(wěn)定的參考電位，減少電源噪聲對信號的影響。在設計過程中，可以使用信號完整性分析工具對關鍵信號進行仿真分析，提前發(fā)現并解決潛在的信號完整性問題。

HDI 技術的高精度要求直接導致了更高的生產成本。首先，在原材料方面，HDI 板通常需要使用更高質量的基材，如前面提到的 PTFE、LCP 等特種基材，這些材料價格昂貴，相比傳統(tǒng)的 FR - 4 基材成本高出數倍 。在制造過程中，復雜的生產工藝也增加了成本 。多次的激光鉆孔、電鍍、壓合等工序，不僅需要先進的設備投入，而且生產周期較長 。例如，激光鉆孔設備價格高昂，且其維護和運行成本也較高；多次壓合工序對設備的精度和穩(wěn)定性要求極高，任何微小的偏差都可能導致產品質量問題，從而增加廢品率，進一步提高成本 。HDI 板的生產對環(huán)境要求也較為嚴格，需要配備專門的環(huán)保設施來處理生產過程中產生的廢棄物和污染物，這也在一定程度上增加了生產成本 。

為了實現高密度布局，HDI 板的設計過程變得極為復雜，需要設計人員具備更高水平的專業(yè)知識和豐富的經驗 。在設計過程中，要綜合考慮布線密度、信號完整性、電源分配、熱管理等多個因素，并且要在有限的空間內進行優(yōu)化 。例如，在規(guī)劃多層板的疊層結構時，需要精確計算不同層之間的電氣參數，以確保信號傳輸的質量；在處理 BGA 封裝等高密度引腳器件時，要精心設計焊盤和過孔的布局，避免出現連接錯誤或信號干擾 。設計過程中還需要使用先進的 EDA 工具進行復雜的仿真和分析，這對設計人員的軟件操作能力和對電子設計原理的理解也提出了更高的要求 。稍有不慎，就可能導致設計出現缺陷，影響產品的性能和可靠性 。

隨著 HDI 板線路密度的大幅增加，對其進行檢測和故障排除的難度也隨之急劇上升 。傳統(tǒng)的測試設備和方法難以滿足 HDI 板的測試需求，需要采用更高級的測試設備和技術 。在檢測微小的盲孔和埋孔時，常規(guī)的光學檢測手段可能無法清晰地觀察到孔內的質量情況，需要使用 X 射線檢測設備來進行內部結構的無損檢測 。對于高密度的線路連接，傳統(tǒng)的針床測試難以實現全面的電氣連接測試，需要采用飛針測試等更靈活、高精度的測試方法，但這些方法測試速度較慢，成本較高 。HDI 板的信號完整性測試也變得更加復雜，需要使用專門的高速信號測試儀器來對信號的傳輸質量進行精確評估 。測試難度的增加不僅提高了測試成本，而且延長了產品的開發(fā)周期 。

HDI 板制造的第一步是內層制作。選用合適的覆銅板，通常為銅箔與絕緣基材的結合。通過光刻技術，將設計好的電路圖案轉移到覆銅板上。在光刻過程中，先在覆銅板表面均勻涂布光刻膠，然后利用掩膜版進行曝光，使光刻膠在光照下發(fā)生化學反應，再通過顯影去除未曝光的光刻膠部分，從而露出需要蝕刻的銅箔區(qū)域。接下來進行蝕刻工序，使用化學蝕刻液將暴露的銅箔蝕刻掉，留下所需的電路圖案。完成蝕刻后，對線路進行電鍍加厚，增強線路的導電性和可靠性。之后進行黑化或棕化處理，增加銅表面與半固化片之間的結合力，為后續(xù)的層壓工序做準備。

內層制作完成后，將多個內層板與半固化片（PP 片）按設計要求進行疊層。半固化片在層壓過程中起到粘合各層的作用。通過高溫高壓的層壓工藝，使半固化片完全固化，將各內層牢固地結合在一起，形成多層板結構。對于 HDI 板，需要制作盲孔和埋孔。盲孔通常采用激光鉆孔技術，根據設計要求，使用激光束在特定位置燒蝕出微小的孔，連接表面層與內層。埋孔則可在層壓前通過機械鉆孔或激光鉆孔的方式制作，然后進行孔金屬化處理，即在孔壁上沉積一層金屬，使其具有導電性能，實現層間的電氣連接。

完成層壓和鉆孔后，進行外層線路制作。同樣采用光刻和蝕刻工藝，在板的外層形成所需的電路圖案。與內層制作類似，但對外層線路的精度和質量要求更高，因為外層線路直接與電子元件連接。外層線路制作完成后，進行表面處理。常見的表面處理方式有噴錫、沉金、OSP（有機保焊膜）等。噴錫是在電路板表面均勻噴上一層錫鉛合金，提供良好的可焊性；沉金則是通過化學鍍的方法在表面沉積一層金，金層具有良好的導電性和抗氧化性，適用于一些高端電子產品；OSP 是在銅表面形成一層有機保護膜，防止銅氧化，同時在焊接時保護膜會分解，確保良好的焊接性能。

制造完成后，對 HDI 板進行全面的測試與檢驗。首先進行電氣性能測試，使用專業(yè)的測試設備檢測線路的導通性、絕緣電阻、阻抗等參數，確保電路板的電氣性能符合設計要求。通過外觀檢查，觀察電路板表面是否有劃傷、缺件、短路等缺陷。對于一些關鍵的 HDI 板，還會進行 X 射線檢測，檢查內部的盲孔、埋孔以及層間連接的質量情況。只有通過嚴格測試與檢驗的 HDI 板才能進入后續(xù)的電子組裝環(huán)節(jié)。