多层及HDI PCB制造 | 4–64层 | 阻抗控制±5%(正负5%)

高密度多层及HDI PCB,采用顺序层压与堆叠微孔技术,阻抗控制±5%(正负5%)。层间对位精度通常为±15–25微米(正负15至25微米)。针对高速设计优化,配备TDR(时域反射)验证测试片。

高多层数HDI PCB堆叠结构,含盲埋微孔
对位精度±15–25微米(正负15至25微米)
阻抗控制±5%(正负5%)
顺序层压能力(1+N+1至任意层)
抗CAF材料与工艺
完整MES追溯系统

叠层架构与对准精度

光学/X射线对位确保高多层板可靠性

高多层设计需要在信号完整性(SI)、电源分配网络(PDN)与可制造性之间取得平衡。我们通过场求解器仿真与受控阻抗叠层及测试样片关联,将差分阻抗目标稳定在85/90/100 Ω(欧姆)±5%(正负5%)。光学对位与X射线靶标可实现±15–25微米的层间对准精度,保障20层以上PCB的过孔可靠性。

材料覆盖标准FR-4到适用于高速PCB通道的低损耗体系。通过混合叠层在关键层引入超/低损耗材料,可在保持通道预算的同时将材料成本降低30–50%(30至50百分比)。对于极高互连密度,采用任意层微孔的HDI PCB架构可减少层数并缩短走线长度。

关键风险:介质流动不均或非对称压合会引发Z轴CTE应力、树脂缺胶空洞以及CAF(导电阳极丝)生长——这是≥16层多层板的常见失效模式。

我们的解决方案:通过压合工艺控制、压合周期监控、树脂流动SPC与真空除泡,确保介质填充均匀。每批次经TMA膨胀数据与切片确认Z轴可靠性;叠层对称与铜平衡将翘曲降至最小;并通过信号完整性建模使阻抗/损耗预测与实测测试片一致。

关键任务系统(电信背板、国防或汽车控制单元)可采用我们的背板PCB平台,通过受控固化曲线与压接公差验证,将可靠性扩展至40+层(40层或以上)。热管理和机械设计可参考PCB热管理指南。

  • 最高支持64层设计
  • 典型对位精度±15–25微米(正负15至25微米)
  • 微孔纵横比≤1:1(小于或等于1比1)
  • 受控阻抗公差±5%(正负5%)
  • CAF抑制材料体系,树脂Td >340°C(大于340摄氏度)
  • 板翘曲控制<0.75%(小于100分之0.75)
多层板对位靶标与叠层测试样片检测过程

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顺序层压与过孔技术

多阶段叠加制造与质量门控

顺序层压可实现传统工艺难以达到的布线密度。每个循环采用分阶段压力/温度曲线,树脂流动率通常10–20%(10至20百分比),以稳定介电厚度与阻抗。UV激光微孔直径75–125微米(75至125微米),深度控制±5微米(正负5微米);经去污处理后实现洁净金属化。孔填充提供树脂填充(平面度±5微米)铜填充两种选项,其中铜填充在电/热传导上可提升约10倍(约10倍)——详见先进通孔技术

在线AOI识别至25微米内层特征;X射线验证对位;测试板经TDR确认阻抗合格后放行。IST(互连应力测试)常规执行200–500次(200至500次)循环;切片确认孔壁铜厚≥20微米(大于或等于20微米)。长距离背板请与背板PCB团队协调背钻与连接器方案。

  • 微孔直径75–125微米(75至125微米)
  • 铜填充微孔热/电传导≈10倍提升
  • IST 200–500次循环(200至500次)
  • 最小孔壁铜厚≥20微米(大于或等于20微米)
  • 离子污染≤1.56微克/平方厘米(小于或等于1.56)
  • 关键特性Cpk≥1.33(大于或等于1.33)

多层及HDI PCB技术规格

面向复杂高速/高密度设计的能力矩阵

符合IPC-6012 Class 3标准并增强可靠性验证
参数标准能力高级能力标准
层数
4–12层(4至12层)最高64层(最高64层)IPC-2221
基材
FR-4 Tg 150–180°C(150至180摄氏度)Megtron/Rogers/Isola低损耗材料IPC-4101
板厚
0.6–3.2毫米(0.6至3.2毫米)最高8.0毫米(最高8.0毫米)IPC-A-600
铜厚
0.5–2盎司(17–70微米;17至70微米)最高4盎司(最高4盎司)IPC-4562
最小线宽/间距
75/75微米(3/3密耳;75乘75微米)25/25微米(1/1密耳;25乘25微米)IPC-2221
最小孔径
0.15毫米(6密耳)机械钻孔0.05毫米(2密耳)激光钻孔IPC-2222
过孔技术
通孔、盲/埋孔微孔、堆叠孔、盘中孔(Via-in-Pad)IPC-6012
最大面板尺寸
571.5×609.6毫米571.5×1200毫米制造能力
阻抗控制
±10%(正负10%)±5%(正负5%)IPC-2141
表面处理
ENIG、OSP、化学沉银ENEPIG、软/硬金IPC-4552/4556
质量检测
100%电测、AOITDR阻抗、X射线、切片分析IPC-9252
认证
ISO 9001、UL、RoHS/REACHIATF 16949、AS9100、ISO 13485行业标准
交付周期
5–7天(5至7天)3天(3天)加急生产计划

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信号完整性与过孔策略

差分走线:常见经验是对间距≈2×线宽(约等于线宽的2倍);在≤1×过孔直径范围内布置接地过孔围栏,确保≥1 GHz(大于或等于1吉赫兹)的回流连续性。对≥10 Gbps(大于或等于每秒10千兆比特)链路,背钻残桩应<10 mil(小于10密耳)

平面与EMC:电源平面分割需保留回流路径;经典20H退让设计有助降低边缘辐射。我们的DFM审查会在放版前验证这些要点。

  • −40至+125°C(零下40至正125摄氏度)内材料Dk/Df稳定性检查
  • ≥5 GHz(大于或等于5吉赫兹)过孔短桩谐振筛查
  • 厚铜平面热释放与应力缓解
  • ICT测试点覆盖率目标≥95%(大于或等于100分之95)
差分对布线、接地过孔围栏及背钻孔策略示意图

带质量门的完整工艺流程

内层图形化标准75微米,高级25微米;100%内层AOI覆盖。层压使用真空压机,温度185–195°C(185至195摄氏度),分阶段加压避免缺胶。层压后X射线确认对位±15–25微米。机械钻孔使用≥300,000转/分钟主轴;孔壁镀铜25–35微米(25至35微米)。HDI需重复层压/钻孔循环,每阶段完成计量放行。

测试包含飞针/夹具电测、TDR阻抗关联、显微切片与IST;数据与批次流程卡绑定。汽车/航天项目数据留存7–10年(7至10年)。系统级装配请参见整机装配

现场验证关联的阻抗控制

边缘测试条经TDR验证,典型测量不确定度±2 Ω(正负2欧姆),用于确认求解器预测。标准FR-4在1 GHz下Df约0.015–0.020;低损耗材料Df0.002–0.005可延长通道距离。采用平滑铜(Rz 2微米)在≥5 GHz可改善插入损耗约10–20%(约10至20百分比)。参阅阻抗控制方法高速PCB协同设计。

受控阻抗的TDR测试条测量与求解器关联

可靠性验证与SPC监控

热循环:−40↔+125°C(零下40至正125摄氏度)500–1000次(500至1000次),电阻漂移<10%(小于100分之10)。HAST130°C/85%RH(130摄氏度/100分之85相对湿度)筛查湿气风险;SIR≥10^8 Ω(大于或等于10的8次方欧姆)。SPC追踪对位、孔位、镀层厚度与阻抗;首件验证尺寸公差±0.05毫米、阻抗偏差±5%(正负5%)

针对行业的实施策略

电信/数通: 24–32层低损耗叠层+背钻工艺,支持≥25 Gbps(大于或等于每秒25千兆比特)

航天/国防: IPC Class 3文件与延长批次留存。

工业/电力: 2–4盎司铜层;可搭配厚铜PCB。长距离机架互连建议与背板PCB协同。

工程保证与认证

经验: 量产多层/HDI,常规对位精度±15–25微米,并以测试板验证阻抗。

专长: 顺序层压、微孔填充、背钻控制与Cpk ≥1.33(大于或等于1.33)

权威性:IPC-6012 Class 3制造;详见IPC Class 3说明。

可信度: MES可追溯(批次至单件),可提供TDR/IST/切片报告。

  • 控制项:树脂流动、介质厚度、钻孔对位
  • 可追溯性:电子流程卡与批次报告
  • 验证方式:TDR、IST、切片、离子污染与SIR

常见问题

可可靠制造多少层?
标准覆盖4–12层;先进产线最高可达64层,对位精度通常控制在±15–25微米。HDI通过堆叠微孔与盘中孔可减少层数并提升可布线性。
高速设计推荐哪种过孔方案?
密集BGA建议使用盲/埋孔与微孔(75–125微米)的盘中孔;长通孔建议背钻去除残桩,以降低反射与串扰。
生产中如何验证阻抗?
每面板设置TDR测试条,测量与85/90/100Ω目标(±5%公差)比对;通过几何补偿与介质厚度控制使实测与仿真保持一致。
10–28+Gbps 应选什么材料?
短距离且成本敏感可选高Tg FR-4;长距离或≥25 Gbps建议使用低/超低损耗材料(如Megtron/Isola/Rogers)。
是否支持板级组装后的整机集成?
支持。我们提供PCB制造、组装、测试与整机集成,含包装与物流。

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