加速高端硬件创新,嘉立创如何靠“盲埋孔”更进一步

嘉立创集团(以下简称嘉立创)是谁?如果你是电子工程师,肯定对他们非常熟悉。

作为打样/小批量PCB的开拓者,嘉立创变革了中国乃至全球电子工程师的PCB打板方式。而历经多年的发展,他们已经成长为一家业内领先的电子及机械产业链一站式服务商。按照嘉立创所说,基于其提供的软件和硬件服务,工程师只需带着他们的创意或设计蓝图,即可在嘉立创实现从电路设计到电路板打样,从元器件贴装、CNC加工到外壳定制的一站式“硬装”与“软装”。

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但嘉立创并没有止步,而是继续深耕,用更好产品为人人创新提供更多“高端不贵、既快且优”的服务。

64层超高层PCB与HDI,惊艳亮相

在深圳近期举办的2025电子半导体产业创新发展大会暨国际电子电路(大湾区)展览会(以下简称 CPCA Show Plus)上,嘉立创官宣了两大核心技术突破:一是正式量产34至64层超高层PCB;二是即将推出1至3阶HDI(高密度互连)板。

嘉立创34至64层超高层PCB以最高5.0mm板厚配合高达20:1的厚径比,能够满足复杂电路集成与高密度布线的严苛需求。并且在线路精度方面实现重要突破,最小线宽线距可达3.5mil,并全面采用Tg170高耐温基材,在信号完整性、散热性能与结构稳定性方面表现突出,可广泛应用于高端工业控制、航空航天、5G通信设备、医疗电子、服务器、交换机、数据中心等高性能场景。

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据了解,嘉立创超高层PCB的结构是采用芯板+半固化片,交替压合的多层叠压工艺。其中,多层板一般是压合一次来表征层间绝缘性与结构稳固性。而在电气连接方面,则主要是通过贯通孔的方式沉铜来实现。

高多层PCB在制作时,先以芯板制作内层,再与PP(半固化片)、外层铜箔交替叠压;随后通过钻孔沉铜形成贯穿孔来实现导通,将各层线路连接为一体。借助多层结构,可在不同层布局不同类型的电路,最终达成一板多能的效果。

又由于超高层PCB最主要核心就是贯穿孔的连接,所以在推动超高层PCB配套落地的同时,嘉立创还引入了0.1mm机械微钻孔技术。作为高多层板精细化生产的核心难点,该技术不仅要实现微米级钻孔精度,更需攻克过孔电镀良率低的行业痛点。有见及此,嘉立创引入行业领先的水平沉铜与脉冲电镀工艺,通过工艺参数优化大幅提升过孔导通可靠性,同时突破微孔厚径比限制,既能满足高密度PCB对微小过孔的集成需求,更能助力客户压缩终端产品体积,实现轻量化设计。

有了这些技术,再依托智能化制造体系,嘉立创实现超高层PCB样板最快8天出货,速度领先行业约一倍,同时凭借技术优化使产品价格较同类降低约50%,为高端电子研发与制造提供了兼具性能、速度与成本优势的PCB解决方案。

如上所述,嘉立创还将上线覆盖1至3阶的HDI(高密度互连)板服务,通过激光成孔工艺突破传统机械钻孔局限,将最小孔径精准控制在 0.075毫米,仅相当于一根普通头发丝的粗细,并采用生益科技的S1000-2M高性能板材,既能满足智能手机、可穿戴设备“更轻薄、高集成”的设计需求,为笔记本电脑压缩内部电路空间,也能适配ADAS高精度雷达的快速信号响应、5G 基站与高端路由器的高速数据处理需求。

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为何是超高层PCB和HDI板?

如文章开头所说,嘉立创最早是做PCB打样起家的。直到现在,这部分业务也是公司最具竞争力的产品线。但是,与全球顶级的PCB巨头相比,嘉立创还是有上升空间,超高层PCB和HDI就是需要发展的重要方向。

所谓超高层PCB,顾名思义,是指层数更高的PCB板;至于HDI(High Density Interconnect)即为高密度互连技术,这是印刷电路板所使用的技术之一,HDI主要是应用微盲埋孔的技术进行制作,特性是可以让印刷电路板里的电子电路分布线路密度更高。在电子产业迈向“极致小型化 + 高性能”的时代,HDI与超高层PCB缺一不可:

其中HDI通过微盲孔、细线宽实现横向高密度布线,将1 cm²焊点数提升3-5倍,解决芯片引脚爆炸与信号完整性难题;超高层PCB则以高层的垂直堆叠,集成多模组、分离电源地网、隔离高速信号,支撑5G/AI复杂功能。通过将这两者结合,成就了iPhone的超薄主板、特斯拉FSD电脑等过去认为不可能的设计。也正是得益于这些技术的进步,工程师们实现了从消费电子到汽车、医疗、服务器的全产业链跃迁。

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可以肯定的说一句,没有HDI和超高层PCB,就没有现代智能硬件的今天与未来。然而,正如嘉立创超高层PCB与HDI生产负责人援引2024年的数据介绍,在大概4000亿的PCB市场中,嘉立创还有很多领域涉猎未深,HDI和超高层PCB无疑就是其中一部分。

之所以会出现这种情况,首要原因是这并不是一个简单的技术。超高层PCB制造有三个难点:一是层间对准度;二是信号完整性;三是纵横比高。

HDI板本就是高密互连板,是采用微盲埋孔技术和积层法工艺制造的高密度印刷电路板。通过激光钻孔,嘉立创最大做到0.15mm,最小可以做到0.075mm。其制造工艺采用的是积层法、多次压合的方式的制造。

于是,有着远大抱负的嘉立创团队立志啃下这块硬骨头。

20年潜研,四个阶段

细数嘉立创进军超高层PCB和HDI的历程,这其实早在公司于2006年成立之际就埋下了伏笔。

自2006年推出智能拼板系统、采用自动优化切割材料提升效率,并在6层板以上工艺采用创新预浸料二次固化和精确控温的方式以来,嘉立创就通过基础架构与成本优化,为后续走向高端制造打下了夯实的地基,这个阶段就是嘉立创所谓的“技术攻坚阶段”。

进入2013年,嘉立创开始进入第二阶段——技术升级阶段。在此期间,公司大力投入超高层和HDI领域研发。

在HDI方面,嘉立创最初只是聚焦理论和技术单一的产品,到了2015年,团队历经18个月攻克了盲孔填充技术;2018年,嘉立创团队完成了任意阶HDI技术验证、开发了光学靶标补偿算法、实时校正热膨胀形变,让层间对位误差≤5μm。

来到超高层技术方面,嘉立创在这个阶段的第一个突破是2020年建成了32层板示范产线,采用"阶梯式压合"工艺解决了层间结合力问题。得益于团队的创新,其热膨胀系数差异降至3ppm/℃。此外,优化信号传输、量产24层板、优化介电常数分布以及把信号传输延迟降至0.003ns/mm等,也是嘉立创在这个阶段实现的。

嘉立创在这个阶段的另一个创举就是实现了全产业链整合升级。

一方面,公司在2021年把嘉立创科技、立创和中信华三个板块合并为嘉立创集团,打造出了一个集设计、制造和贴片环节于一体的企业,将产品开发周期大概缩短了60%;另一方面,公司推出了集成了1365条设计规范的DFM审核系统,覆盖了阻抗控制等关键领域,帮助开发者提前规避设计风险。通过这样的方式,嘉立创不但为生产制造带来了非常大的便利,还优化了很多在生产制造中出现工艺的难点,进一步赋能开发者。

2023到2025则是“智能制造阶段”。在该阶段,嘉立创引入了5G+AI质检,将缺陷检测准确率提升到99.8%。而通过为地瓜机器人套件提供基础支撑,嘉立创的高多层产品得到现实验证。据悉,地瓜机器人套件采用12层板堆叠设计,通过优化电源管理架构,在10TOPS算力下功耗仅3.8W,已成功应用于仓储AGV控制系统,展现了在边缘计算领域的应用潜力。

经过前面三个阶段的积累,嘉立创终于能信心满满地迈入第四个阶段——切入高端市场。借助公司的五大生产基地,全球服务网络以及云工厂系统支持,嘉立创能够将公司在超高层PCB和HDI上的积累带给客户。

写在最后

在AI技术浪潮席卷而来的当下,硬件创新的速度与效率已成为制胜关键。以机器人行业为例,产品设计往往需要在电控系统、结构件、算法验证等多个环节同时推进,涉及PCB打样、元器件采购、组装调试等环节,一旦任何一个环节出现延误,整体研发周期就会被拉长。

但嘉立创正在通过产业链的查漏补缺,软硬的技术升级,为开发者带来更高端、更简便以及更可靠的赋能,助力中国制造走向一个又一个高峰。

正如一位工程师在看完超高层PCB和HDI的发布会后所说:“过去总觉得超高层PCB和盲孔埋孔这类工艺是大公司的‘专利’,今天嘉立创把这些高端工艺变成了每个工程师能用、好用、放心用的服务,直接把门槛搬走了,对我们来说是实实在在的支持,以后做高端硬件创新也更有底气了。”

回看嘉立创过去20年的发展,这其实是他们锐意创新的一次缩影。他们给全球电子工程师的带来的下一轮新惊喜,也如过往一样,正在款款向我们走来。

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