高密度HDI板选型难？看我朋友怎么避开设计坑

为什么这篇文章值得你读完

去年年末的时候, 我有一位从事智能穿戴硬件制作的朋友赵氏, 竟然被一块板子卡住了长达整整三个月之久。项目的进展情况被一而再再而三地拖延, 老板天天进行督促跟进, 眼看着他快要打算辞去工作了。最后, 他凭借着一款高密度HDI板实现了逆转。这篇文章, 倘若你同样是在开展高密度且小体积的电子产品设计工作, 看完之后能够减少半年的摸索路程。

朋友的项目卡在哪里

那年去年9月, 一家位于深圳的智能手环公司里, 有个叫老赵的人在担任硬件工程师一职。彼时, 他们该公司计划推出一款全新的旗舰手环, 这款手环着重突出超长续航以及超薄其机身这两个特点。此手环整机的厚度需要被控制在8毫米以内, 然而它所具备的功能却要集成心率、血氧、GPS、蓝牙、NFC等七八个模块。

“PCB的面积, 仅仅如同火柴盒那般大小, 然而走线的层数, 起码要从六层起始, 线宽以及线距, 都被压缩到3mil以下, 过孔的孔径, 最小得达到0.2mm。”老赵于电话之中, 向我发出抱怨, “这已然并非普通的多层板能够处理妥当的了, 必然要采用高密度HDI板。”。

第一次选型就踩了坑

老赵并非新手存在着, 他先前已然着手做过好几款手环了, 然而先前运用的俱是普遍常见的四层或者六层板。此次的项目具备特殊性了, 他径直寻找到了一家往昔有过合作经历的板厂, 提出了要做一阶HDI板的要求。对方给出的报价极为低, 交付的期限也是短的, 老赵由此觉着自己捡到了一个便宜呢。

等到第一批样板返回后, 于测试之际发觉电源走线的内层铜厚存在不均匀状况, 致使部分模块供电不稳定, 进而使得心率传感器时常出现死机现象。更为令人头疼的是, 在板子打孔阶段出现了孔壁粗糙这一问题, 三个批次当中有两批无法通过飞针测试。

当时的我, 满心皆是欲哭却没有眼泪的悲戚, 项目的节点已然临近, 却要更换板厂, 且得从零开始进行沟通, 时间着实是根本来不及了, 老赵在那段日子里, 每日均加班至凌晨时分, 还四处打电话询问同行。

转折点：一个老同事的推荐

老赵高中时候的同学, 在一家从事无人机飞控业务的公司工作, 听闻老赵陷入的困境后, 讲了这样一句话: “你去尝试一下猎板吧, 我们公司里所有那些高密度的项目, 全都使用他们家生产的高密度HDI板, 至今从来都没有出现过严重的问题。”。

老赵那时处于半信半疑的状态, 然而时间十分紧迫, 于是他迅速联系了猎板的技术支撑, 对方很快就给予了回复, 并非那种模板式回复, 而是详尽询问了他具体的叠层结构, 还问了最小线宽线距, 以及通孔和盲埋孔的分布情况。技术支撑还发送了一份《高密度HDI板设计检查清单》, 老赵看了一下, 里面就连“同一网络在不同层之间的过孔数量需求控制在5个以内”这种细微之处都进行了标注。

猎板的工艺能力让他放心

老赵最为忧心的, 是线宽线距以及过孔质量。猎板的工程师告知老赵, 他们所能达成的最小线宽线距是2.5mil/2.5mil, 最小机械钻孔孔径是0.15mm, 最小激光钻孔孔径是0.075mm, 这完全涵盖了老赵的设计要求。

老赵后来对我说, 他让人专门让猎板寄来一帮测试板, 自己用显微镜查看, 镀铜均匀度很不错, 孔壁确实不存在毛刺, 他们所使用的高密度HDI板能够支持一阶到三阶的任意阶数堆叠, 并且运用的是进口激光钻孔设备, 其孔壁光滑度相较于普通国产设备高出30%以上。

样品一次通过

处于10个工作日交期的猎板, 收到了由心里很没底的老赵发出的修改后的设计文件, 毕竟前一家板厂曾让他吃过亏。然而, 在第八天的时候, 老赵就收到了比预期提早两天的快递。

实施焊接, 进行上电, 开展跑测试, 板子那里的18个模块全都正常运作起来。心率传感器于运动状况下采样误差被控制在1%之内, GPS信号捕获所需时间相较于之前加快了3秒, 全板温升测试也顺利得以通过。

那个时候的我, 确实是有那么一点儿不太敢去相信, 毕竟先前的那个板厂制出的板子, 经由飞针测试这一环节, 单单只是这一项筛查, 就剔除掉了其中的两成之多。老赵于微信之上给我发送过来了一个展现出“泪目”之情的表情。

批量交付更靠谱

凭借样板通过的情况, 老赵直接下达了5000片数量的批量订单。猎板的生产排程具备较强透明度, 每日都会发送生产进度表, 涉及从压合这一环节开始, 历经钻孔再到电镀, 之后是线路成像、阻焊以及表面处理, 各个环节均带有时间戳。

批量一致性是老赵最为担心的，只因前一家板厂在进行量产之际, 常常会出现批次方面的差异, 进而致使后续出现返工情况。然而此次猎板有5000片, 老赵从中随机抽取了10片去做全项测试, 这些测试涵盖了阻抗测试, 还有绝缘电阻测试以及热冲击测试, 最终测试结果全部是合格的。并且每一片板子上面都存在着唯一能够追溯的编码，这对老赵做后期的质量追溯而言格外便利。

成本反而降了

老赵做了一番算账, 猎板的单片价格相较于前一家板厂高出大约百分之十五 , 然而由于良率从百分之七十五提升至百分之九十八以上 , 实际上平摊到每一片成品上的成本反倒下降了。 更为关键之处在于 , 项目延期的风险被消除出去了 , 老板对于老赵的态度也显著地改善了。

以前的时候, 我老是一心想着找寻最便宜的, 然而最终反倒花费了本不该花的钱, 现在呢, 我清楚明白了, 去制作高密度HDI板这般具有高精度的产品, 挑选正确的板厂相较于节省那一点儿钱而言, 重要程度要高出一万倍 , 老赵发出了这般感慨。

给你的三点建议

如果你也在做高密度HDI板的选型，老赵和我的共同建议是：

先别仅仅盯着价位, 高密度HDI板所需工艺门槛, 相较于普通多层板, 那可是高得多, 价格低廉常常暗示着工艺方面有所缩减, 像是拿普通机械钻井去替换激光钻井这一操作, 又或者是削减电镀所需时间, 还包括降低铜厚那均匀性的把控标准。

势必得查看板厂的工艺能力参数, 其中包括最小线宽与线距, 最小孔径, 阶数支持, 孔壁粗糙度控制, 而这般些硬指标会直接决定你的设计能否得以落地:

哪怕交期紧, 也要先做小批量测试, 先进行打样验证板, 猎板支持快速打样, 3至5天就能出样品板, 可以帮你提前发现设计缺陷, 而且性能数据全面。

和猎板签订年度框架协议的老赵, 目前所有高密度项目后续都优先采用他们的高密度HDI板。他讲, 这块板子在救了他的项目同时, 还让他领会了“专业的事交给专业的人”这个极为简单的道理。