1. HDI板概念
1.1 HDI板定义
高密度互连印制板(HDI板)，HDI：High Density Interconnection。
美国IPC-2315标准认为：设计的最小导体宽度与间距≤0.10 mm，（机械或激光）导通孔径≤0.15 mm，层间连接有埋孔和/或盲孔的多层印制板，称为HDI板。
HDI板是从PCB线路互连密度高而言, BUM (Build Up Multilayer)是指为采用积层法(Build Up Process) 生产工艺制成的多层板, 又称积层板(BU板)。而HDI板生产大多数是采用积层法工艺,因此可以说BUM也就是HDI多层板。又称微导通孔板MVB（Micro Via Board）。
图1-1 HDI板剖面
1.2 HDI板特点
(1) 增加可布线面积，提高线路密度；
(2) 减薄绝缘介质厚度，减少整个印制板厚度与重量；
(3) 缩短导线互连长度，降低电信号干扰与损耗；
(4) 导通孔厚径比小，提高了互连可靠性；
(5) 导通孔结构设计方便，设计自由度大，提高了设计效率；
(6) 由缩小印制板尺寸和层数，来降低制作成本。
如图, 端点a到端点b的连接，导通孔结构除了孔径缩小外, 可增加c部位供布线。另外，图中（1）的板厚通常为0.4mm，而图中（2）的板厚仅需0.2mm, 那么显然端点a到b的距离缩短了。
图1-2 多层板贯通孔互连与导通孔互连比较
图1-3 常规高速12层贯通孔多层板与同功效8层HDI多层板相比，HDI板可以价格低、减少4层的层数
2. 高密度互连印制板结构
2.1 HDI板基本结构
HDI板的基本结构有二种，一种是芯板积层式HDI板；另一种是全积层式HDI板。芯板积层式HDI板命名为n+C+n（n为积层数，C为芯板层数）。
图2-1 芯板积层式HDI板(2+6+2)
图2-2 全积层式HDI板(任意层互连 10层板)
2.2 HDI板导通孔结构
HDI板的导通孔 (Via)按导通孔加工方法不同，导通孔上部直径与下部直径会不同，通常是上部直径大于下部直径；也可上部直径等于下部直径。
导通孔在每层可以任意位置设置, 设计自由度大, 可有多种结构形式。如图：
（1）叉位导通孔， （2）重叠导通孔，
（3）跨层导通孔， （4）阶梯导通孔
图2-4 层间导通孔结构类型
图2-4 层间导通孔结构类型
2.3 HDI板的结构尺寸
HDI板典型的结构尺寸代号参考图2-5。
图2-5 HDI板的结构尺寸
3.典型的HDI板制造技术
3.1.顺序逐层积层法
该积层多层板含有芯板(Core), 在芯板两面逐层积层。芯板积层工艺流程：
覆铜箔板→芯板→绝缘介质积层→导通孔形成→电路图形 (重复积层和形成电路增加层数)→阻焊图形与表面涂饰
图3-1芯板顺序积层多层板结构
3.2 全导通孔积层法
积层多层板没有芯板(Core), 全部由导通孔(Via)进行层间连接, 最后也没有贯通孔。全导通孔互连顺序积层多层板结构如图3-2。导通孔内导体不同而有多种积层方法。
图3-2 全导通孔积层多层板结构
1) 导电膏连接 － 全导通孔积层法
ALIVH (Any Layer Inner Via Hole)积层多层印制板，半固化片上用CO2 激光穿孔，孔中填充导电膏。
2) 凸点穿刺连接 － 全导通孔积层法
凸块互连技术（B2 it：buried bump interconnection technology）印制板，是由导电膏突出点穿刺绝缘层实现层间互连。
3) 逐层堆叠孔电镀互连 － 全导通孔积层法
FVSS(Free Via Stacked Up Structure)工艺, 是可以制作自由堆叠导通孔结构的积层板。FVSS积层板的制造工艺如图3-3所示，采用双面覆铜板，经过常规的激光钻孔、电镀铜填孔和图形转移与蚀刻形成电路图形，重复积层形成多层板。
图3-3 FVSS积层板的制造流程
4) ABF-SAP积层法
ABF (Ajinomoto Bond Film)为日商AFT公司商品，如干膜状，厚度有8μm - 20μm。由真空贴膜后热固化，成为绝缘介质层。特点为化学镀铜结合力好，沉铜约1μm后图形电镀，再闪蚀(差分蚀刻)得到线路图形。
图3-7 ABF工艺
5) 各向异性导电膜 (ACF)
各向异性导电膜 (ACF：Anisotropically Conductive Film) 是一种定于向Z轴方向导电的材料，用ACF接合两个导体层而形成垂直方向电气连接。
6) 电路转移工艺
韩国三星电机公司（Samsung Electro-mechanics Co.）所开发的载体图形转移积层法, 称为CTP (Circuit Transfer Process)
7) 线孔成形积层法
德国Amcore与Atotech公司合作Via2 技术。工艺步骤主要为：①在层压板介质上激光开孔与线槽，②化学镀铜使板面金属化，③电镀铜填充凹槽，④磨削去除多余铜后形成线路与导通孔，多次积层，成为多层板。 激光开线槽宽度可小于10μm ，误差±1μm，图形定位精度2.5μm。
4 主要工艺过程说明
4.1芯板制作
积层多层板的芯板通常是普通刚性多层板或双面板结构, 包含电路以外还起到刚性支撑作用。有的为增强基板导热性和强度还可采用金属芯基板构成芯板。当然, 芯板的电路密度没有积层的密度高。
4.2 绝缘介质层制作
在完成芯板加工后是板面覆盖绝缘介质层或绝缘介质附导体箔。
绝缘介质有液态树脂类, 采取类似覆盖液态阻焊剂的印刷涂布或淋幕涂布方法, 再干燥固化；还有半固化树脂膜, 采取层压法覆盖于板面。
如果绝缘介质附导体箔, 则在层压半固化树脂膜时附加铜箔一起压合, 或者用附树脂铜箔压合, 或者用半固化片与铜箔压合。
4.3 导通孔制作
4.3.1导通孔成形
层与层之间电路连接是依靠导通孔实现的, 在绝缘介质层需要加工微小孔, 然后使小孔金属化能导电。导通孔的成形方法有多种：
(1)机械钻孔 (2)光致成孔
(3)激光成孔
激光技术现在是HDI板小孔成形的主要方法。 激光设备介质与波长的不同在印制板加工中有CO2 激光、YAG激光(也称UV激光)、准分子激光(Excimer)等类型, 适用于不同的材质和要求, 如表2所示。
目前CO2 激光应用较多, 对各种绝缘介质都能穿孔。而CO2 激光不适于穿透铜箔, 对铜箔面需要蚀刻“开窗”，再CO2 激光对绝缘介质穿孔。也可减薄铜箔和氧化处理薄铜箔, 增大CO2 激光吸收能量, 从而CO2 激光同时烧蚀薄铜箔与绝缘介质而成孔。 UV激光可同时烧蚀铜箔与绝缘介质而成孔, 适用性大。准分子激光适用性更大, 而且可形成直径小于0.02mm的盲孔。
4.3.2 导通孔金属化
实现孔金属化方法有下列几种：
(1) 化学镀铜法, 这是普通双面板与多层板都使用的孔金属化方法。
直接金属化工艺，通孔和微导通孔的直接金属化工艺通常包括导电涂层的沉积，如钯、导电聚合体、石墨或碳黑。该步骤后是电镀铜沉积，排除了实际化学铜步骤的使用。
图 贯通孔的电镀铜填孔
(2) 填塞导电膏法, 这是采用导电膏填塞于小孔内, 导电膏充满小孔并与上下层接触, 达到可导电连通。导电膏由环氧树脂、固化剂和银或铜金属粉末组成, 导电膏粘度适于刮印, 热固化温度与基材性能相适应, 在固化后不会严重收缩。孔的填充通常采取印刷方法。后续在烘箱固化, 或者是板面层压铜箔的同时固化。
(3) 金属凸垫法, 这是在已有基底铜导体上形成连接盘大小的高出凸垫(点、柱), 该凸垫穿透绝缘介质层；再在上面压合铜箔, 或者缘介质层表面化学沉铜形成导体层, 则金属凸垫使上下层导体连通。金属凸垫有用导电膏印刷形成, 也有电镀铜形成。
4.4 积层电路图形制作
积层表面电路图形形成方法有减去法、半加成法和全加成法可以选择，得到电路图形。目前精细线路制作趋于应用半加成法(SAP)或改进型半加成法(mSAP)。
SAP
mSAP
4.5 多次重复积层
要形成多个积层电路层, 只要重复覆盖绝缘介质层或绝缘介质附导体箔、导通孔制作和积层电路图形制作就能实现。最后积层印制板表面涂覆阻焊剂, 以及连接盘表面防氧化与可焊性涂饰处理。
图 多次积层后电路层
4.6 表面涂饰和外形加工及其它
HDI板的表面与普通多层板一样，需形成阻焊图形。阻焊剂图形形成方法也与普通多层板一样。
表面连接盘导体上涂覆的是防氧化、助焊物质，视用途(客户要求)而定。
HDI板外形加工主要是用数控铣床铣切方法, 与普通多层板外形铣切相同。
HDI板生产过程中就要多次检验，如每次积层上电路图形形成后都要由AOI检查，及时排除缺陷与剔除不合格品。在最后进行电路检测，判别电路通或断，确保电气性能完整。
5 HDI板的趋势
1）HDI板市场越来越广
HDI板是随手机发展而发展，随功能手机发展为智能手机而扩大市场、提高性能。现在HDI板已用于手机外电子设备，如笔记本与平板电脑、汽车电子、航空航天、医疗装置和可穿载电子装置、机器人和智能设备。
2）HDI板密度更高
高密度互连（HDI）印制板（PCB）的演进，从早期的芯板顺序层压工艺生产具有60mm线宽/线距（L/S）能力，到堆叠孔取代交错孔并结合“任意层”互连技术，及开始生产出40mm L/s。现在进入第三代HDI板，采用半加成工艺（SAP）、改进型半加成工艺（mSAP）和优良改进型半加成工艺（amSAP），实现L/S<15mm，成为下一代HDI PCB。 mSAP和SAP技术在智能手机PCB应用扩大，也被扩展到医疗、穿载电子和军事/航空航天应用。
类载板(SLP：Substrate Like PCB)，顾名思义是类似载板规格的PCB，它本是HDI板，但其规格已接近IC封装用载板的等级了。SLP的主要特征是线宽/线距（L/S）密度介于HDI板与载板之间，目前为30/30μm与15/15μm之间；制造工艺是釆用覆薄铜箔（<5μm）为种子层然后图形电镀与闪蚀的mSAP。研发还在进行，会进一步减少特征尺寸。
类载板(SLP)技术和规格比较如图5-1和图5-2。mSAP能够实现线宽与间距30µm/30µm 至20µm/20µm，达到大批量和较低成本的生产能力，成为新一代HDI板(类载板)的主流工艺。
图5-1 类载板的技术融合
