Eine konventionelle Mehrlagenplatine verbindet ihre Lagen mit mechanisch gebohrten Löchern, die den ganzen Nutzen durchqueren. Eine HDI-Platine bohrt die Außenlagen stattdessen mit dem Laser, sodass die Verbindung nur so weit läuft, wie sie muss. Das gibt den Platz frei, den eine Durchkontaktierung belegt hätte: mehr Bauteile passen in dieselbe Kontur, der Rückweg unter einem feinrasterigen Gehäuse wird kürzer, und eine Platine, die zusätzliche Lagen gebraucht hätte, bleibt dünner und leichter.
Hier gebaute Stack-ups
- 1+N+1 — eine Mikrovialage je Seite eines mechanisch gebohrten Kerns, der übliche erste Schritt über die konventionelle Mehrlagenplatine hinaus.
- 2+N+2 und 1+1+N+1+1 — zwei Mikrovialagen je Seite, für das Escape-Routing feinrasteriger BGA und dichtere Steckverbinder-Fanouts.
- 3+N+3 — drei Mikrovialagen je Seite, wo Gehäuseraster und Pinzahl keine andere Wahl lassen.
- ELIC — jede Lage über Mikrovias verbunden, ohne mechanischen Kern mit Durchkontaktierungen.
Mikrovias werden direkt übereinander gestapelt oder versetzt, und wo ein Via in einem Pad sitzt, wird es mit Kupfer gefüllt und verkappt, damit das Pad für den Pastenauftrag eben bleibt.
HDI oder konventionelle Mehrlagenplatine?
HDI ist eine Antwort auf das Routing, kein Selbstzweck. Die sinnvolle Frage ist, ob dem Entwurf bei der Lagenzahl, die das Produkt noch tragen kann, der Platz ausgeht. Zuerst das Escape-Routing: wenn die feinrasterigen Gehäuse und die Steckverbinder-Fanouts auf den Außenlagen einer konventionellen Platine herauskommen, ist das Hinzufügen von Signallagen meist der günstigere Weg, denn jede Mikrovialage bringt eigene Laminierschritte, Laserschritte und Planarisierung mit.
Die Dicke ist der zweite Test. Wo ein Produkt über seine Kontur und nicht über seine Schaltung definiert wird, bringen Mikrovias mehr Verbindungen in eine dünnere Platine — darauf sind Handheld-, Wearable- und Kamerakonstruktionen ausgelegt. Der dritte Punkt ist der Rückweg: ein Mikrovia endet auf der Lage, die es bedient, sodass die Schleife unter einem Hochgeschwindigkeitsbus kürzer wird, auch wenn die Lagenzahl gleich bleibt — etwas, das zusätzliches Kupfer auf einer konventionellen Platine nicht kaufen kann.
Mischt ein Entwurf einen dichten Logikbereich mit einem Leistungsteil, das dickes Kupfer braucht, oder kommt die Dichte aus einem Starr-Flex-Übergang statt aus einem feinrasterigen Gehäuse, wird der Stack-up zusammen mit der Starr-Flex-Platine und der Mehrlagenplatine geprüft, bevor das Angebot feststeht.
Mikrovias, Bohren und Plattieren
Mikrovias werden mit Laser bei minimal 0,1 mm gebohrt, mechanisches Bohren deckt 0,15 mm und mehr bei einem Aspektverhältnis von 15:1 ab. Die Außenlagen tragen 0,06 mm Leiterbahn und Abstand sowie Kupfer von 0,5 bis 20 oz, sodass ein dichter Logikbereich und ein Leistungsteil einen Stack-up teilen können. Nach dem Plattieren wird der Stack-up belichtet, laminiert und Lage für Lage geprüft; Kontur, Verzug und Verdrehung sowie Kupferbalance werden gegen dieselben Toleranzen wie auf der Starrplattenlinie kontrolliert.
Materialien und Impedanz
FR-4 mit hohem Tg deckt die meisten HDI-Aufgaben, mit halogenfreiem Laminat, wo die Freigaben des Kunden es verlangen, und Rogers, Arlon, Taconic oder Nelco, wo das Signal bei hoher Frequenz bestehen muss. Die Impedanz wird auf 0,06 mm Strukturen auf ±10 % gehalten — das macht dichte HDI-Platinen für Hochgeschwindigkeitsbusse ebenso nutzbar wie für miniaturisierte Produkte; dieselbe Lagenzahl in einer Mehrlagenplatine bräuchte eine größere Platine.
Wo HDI-Platinen eingesetzt werden
Unterhaltungselektronik, Handheld- und Sicherheitsgeräte, Sicherheits- und Kamerasysteme, medizinische Monitore und Bildgebung sowie Sensor- und Radarmodule für Fahrzeuge nach IATF 16949:2016. Die Bestückung läuft am selben Standort — vier SMT-Linien mit sechs Millionen Chips pro Tag bis zu Teilen 01005, Röntgenprüfung und BGA-Rework —, sodass das Mikrovia unter einem BGA-Pad von demselben Team geprüft wird, das das Bauteil gesetzt hat.
Wo ein HDI-Aufbau schiefgeht
Die meisten HDI-Probleme werden in der Stack-up-Zeichnung entschieden, nicht an der Linie.
- Gestapelte Mikrovias und Lage-zu-Lage-Registrierung — jede Mikrovialage wird gegen ihre eigenen Targets gebohrt und belichtet, sodass ein gestapeltes Via den Versatz aller Lagen darunter mitführt. Versetzte Anordnung, im Nutzenrand mitgeführte Targetmarken und eine Via-Position mit Rand im Pad halten die letzte Lage auf dem Pad und nicht daneben.
- Kupferfüllung und die Mulde unter einem Pad — ein gefülltes Via, das nicht planarisiert wird, lässt eine flache Vertiefung zurück, und die Kugel darüber fließt in den Spalt. Füllen und Verkappen werden ausdrücklich spezifiziert, und die Pastenschablone unter dem Pad wird gegen den Via-Durchmesser geprüft.
- Laminierzyklen gegen Enddicke — jede zusätzliche Mikrovialage ist ein weiterer Presszyklus, und das jeweils verlorene Dielektrikum summiert sich. Dünne Produkte zeigen es zuerst, deshalb wird im Stack-up Dielektrikum pro Zyklus reserviert und die Enddicke mit ihrem Toleranzband kalkuliert.
- Zustand des Via-Bodens — Harzverschmierung oder ein oxidierter Targetpad am Boden eines Laser-Vias erhöhen den Widerstand einer Verbindung, die die Durchgangsprüfung noch besteht. Entschmieren und die Behandlung des Via-Bodens stehen in den Prozessnotizen, und ein Coupon aus demselben Nutzen wird quergeschliffen.
- Testzugang — Mikrovias und gefüllte Pads belegen den Platz, den ein Testpunkt gebraucht hätte, deshalb werden Coupons, Testpunkte und Boundary-Scan-Zugang mit dem Stack-up geplant und nicht erst nach der Layout-Freigabe ergänzt.
Angebot erhalten
Senden Sie die Gerberdaten mit dem vorgesehenen Stack-up, dem feinsten zu routenden Raster, den Impedanzanforderungen und der Stückzahl. Prototypen kommen in 1–3 Tagen zurück und mittlere Serien in 4–10 Tagen; die Prozessgrenzen stehen auf der Kapazitätsseite und die ausgestellten Zertifikate auf der Zertifikatsseite.
HDI-Stack-ups, die in die Bestückung gehen, werden zusammen mit Bauteilbeschaffung und Box Build auf der Seite PCB-Bestückung in China kalkuliert.
