Ultra HDI PCB: 高技术要求，高制造标准

当今的电子产品呈现出明显的微型化趋势。元器件变得越来越小，这也对安装元器件的电路板设计提出了新的要求。IPC正在制定Ultra HDI电路板的标准，NCAB与这个进程强绑定，预计2023年即可具备向客户供应此类电路板的能力。

越来越多的电子产品都出现了微型化趋势。例如，就目前BGA（球栅阵列）来说，电路板上的导体宽度和间距都必须极其微小，才能用于比HDI（高密度互连）电路板密度更高的设计。HDI电路板的介质厚度和绝缘间距最小为50um，这些以往被认为是极高密度的设计。

NCAB集团技术总监Jan Pedersen解释说，“这些高度微型化的组件，已被用于5G电信技术、传感器和手机主要制造商的高端智能手机等领域，其影响正扩散至其他领域。NCAB集团每天都会收到有关电路板的咨询，询问如何设计导体宽度和绝缘间距比HDI更小的印刷电路板。其涉及的有关领域有医疗技术和汽车行业等。”

什么是Ultra HDI PCB?

符合Ultra HDI定义的电路板必须具备以下条件：

导体宽度和绝缘间距小于50um

介质厚度小于50um

微孔直径小于75um

产品特性超过现行IPC 2226 C级标准

Ultra HDI缺乏统一行业标准

问题在于，对于Ultra HDI电路板的设计及必须达到的性能与品质要求，缺乏相应的行业标准。目前，负责制造Ultra HDI的厂商已经在早期阶段就与APPLE、Intel、Samsung等头部企业达成合作，这些企业投入巨资建造相关工厂，其他厂商就很难在该项技术上有所突破。

Ultra HDI PCB定义为导体宽度、绝缘间距及介质厚度小于50um，微孔直径小于75um，且特性超过现行IPC 2226 C级标准的产品

其他厂商纵然能制造介质厚度和绝缘间距小于50um的PCB，但可能无法攻破目前需要的极小间距，比如20-25um。为了解决这个问题并制定适当、周全的行业标准，IPC为这项新型技术（最终命名为Ultra HDI）成立了工作组，由Jan Pedersen担任主席。

Jan Pedersen表示，“在我担任IPC医疗委员会主席期间，我们曾讨论过新要求和新参数的问题。这些讨论逐渐演变，最终成立了这个工作组。过去三年中，工作组一直致力于为现命名为Ultra HDI电路板的产品制定新的IPC标准。我们已完成一份文件，可作为此类电路板建立设计和生产标准的指引。”

必要的巨额投资

Ultra HDI PCB定义为导体宽度、绝缘间距及介质厚度小于50um，微孔直径小于75um，且特性超过现行IPC 2226 C级标准的产品。工厂需要完成大量升级，才能够制造Ultra HDI电路板，因此必须对制造阶段的设备和工艺进行投资。

这是个“先有鸡还是先有蛋”的问题。显然，工厂无法生产客户都不知道如何设计的产品，而客户则无法订购PCB工厂不能制造的部件。为了让工厂能够建立产能，首先需要制定相应的PCB标准，以此作为制造的基础。IPC工作组将在秋季发布此类电路板的指导意见，行业将以该指引作为共同的标准蓝图，指导行业工作。

为工厂提供技术支持

Jan Pedersen表示，“NCAB的内部技术理事会成立了一个特别小组，努力支持合作工厂建立产能以满足Ultra HDI的要求。一个重要的方法是所谓mSAP（改造半加成工艺），即在初始的薄镀层上镀加铜料，而非在厚镀层上蚀除铜料。这种工艺也更有利于环境，因为可减少铜用量。部分工厂已经能够在某种程度上做到这一点。”

微型化程度上升，还要求图样能够以足够高的精度转移至电路板。工厂必须具备先进的所谓“LDI设备”（激光直接成像）。而且，环境必须极端清洁，避免污染和尘埃，而这需要大量投资。测试工艺和自动光学检测（AOI）设备也需要更新，来检测和避免潜在的电路板瑕疵。另外，必须关注镀铜过程中的设备和化学反应。微型化还要求材料更加清洁和匀质。

Jan Pedersen解释说，“因为我担任IPC工作组的主席，因而深入了解Ultra HDI带来的挑战。这当然有利于NCAB为工厂提供技术支持。目前，我们的合作工厂，特别是中国境内的工厂正全力增强自身能力。我们预期，这些工厂将在2023年开始交付Ultra HDI电路板。”

制造Ultra HDI电路板所需的升级

制造Ultra HDI电路板的PCB工厂，需要满足设备及制造环境方面的更严格要求

先进的LDI设备

极端洁净的环境

更细致的测试

最新自动光学检测设备

最新的镀铜设备和化学工艺

诸如mSAP等新方法

更清洁、更匀质的新材料

审核编辑 黄昊宇