Introducción
"¿Necesito HDI?" Es la pregunta que todo ingeniero de PCB se hace en algún momento. La respuesta corta: probablemente no. La respuesta larga: depende de tus componentes, espacio y presupuesto.
HDI (High Density Interconnect) es una tecnología potente, pero no es magia. Esta guía te ayudará a decidir si realmente la necesitas o si estás pagando de más por algo innecesario.
¿Qué es Realmente un HDI PCB?
Según IPC-2226[1], un HDI PCB se define por una o más de estas características[2]:
- Microvías: Diámetro ≤150μm (0.15mm)
- Líneas/espacios: ≤100μm (típicamente 75/75μm o menos)
- Captura de pad: ≤400μm
- Vías ciegas/enterradas: Conexiones entre capas específicas
Tipos de estructura HDI:
| Tipo | Estructura | Complejidad | Coste |
|---|---|---|---|
| 1+N+1 | 1 capa build-up cada lado | Básica | $$ |
| 2+N+2 | 2 capas build-up cada lado | Media | $$$ |
| ELIC | Every Layer Interconnect | Alta | $$$$ |
| ALIVH | Any Layer Inner Via Hole | Muy alta | $$$$$ |
PCB Estándar vs HDI: Comparativa
| Característica | PCB Estándar | HDI PCB |
|---|---|---|
| Diámetro vía mínimo | 0.3mm | 0.1mm o menos |
| Ancho pista mínimo | 0.1mm (4mil) | 0.05mm (2mil) |
| Espacio mínimo | 0.1mm | 0.05mm |
| Tipo de vía | Through-hole | Micro, blind, buried |
| Pad de captura | 0.6mm+ | 0.3mm o menos |
| Capas para BGA 0.8mm | 8-10 | 4-6 |
| Coste relativo | $ | $$-$$$$ |
| Tiempo fabricación | 5-10 días | 10-20 días |
Cuándo NECESITAS HDI (De Verdad)
Razón 1: BGA de paso fino
Esta es la razón #1 para usar HDI. Si tienes un BGA con paso <0.65mm, el fan-out con vías through-hole es imposible o extremadamente difícil[3].
| Paso BGA | Vías requeridas | Capas estándar | Capas HDI |
|---|---|---|---|
| 1.0mm | Through-hole OK | 4-6 | No necesario |
| 0.8mm | Límite TH | 6-8 | 4 |
| 0.65mm | Microvías | 10+ | 4-6 |
| 0.5mm | Microvías obligatorio | No viable | 6-8 |
| 0.4mm | ELIC recomendado | No viable | 8+ |
Razón 2: Muchos pines en poco espacio
Cuando tienes múltiples BGAs grandes cercanos, el enrutamiento con vías estándar puede requerir 10-12 capas.
Ejemplo real:
- Procesador 1500 pines + memoria 200 pines
- PCB estándar: 12 capas, espacio crítico
- HDI 2+N+2: 8 capas, espacio cómodo
El HDI no solo reduce capas, facilita el diseño.
Razón 3: Requisitos de integridad de señal
Las microvías tienen menor inductancia que las through-hole[4]:
- Through-hole típica: 0.5-1.0nH
- Microvía: 0.05-0.1nH
Para señales >5Gbps, esto importa. Para señales más lentas, generalmente no.
Cuándo NO Necesitas HDI
Caso 1: Componentes grandes
Si tus componentes más pequeños son 0402 (1mm x 0.5mm) o mayores, probablemente no necesitas HDI. Las líneas de 4mil/4mil son suficientes.
Caso 2: BGAs de paso ≥0.8mm
Con paso de 0.8mm o mayor, el fan-out con vías through-hole es perfectamente viable. HDI sería sobreingeniería.
Caso 3: Presupuesto muy limitado
Si el coste extra del HDI (30-100% más) compromete tu proyecto, optimiza el diseño estándar primero.
Caso 4: Prototipos tempranos
Para pruebas de concepto, usa PCB estándar. Migra a HDI cuando el diseño esté estable.
Análisis de Coste-Beneficio
Escenario A: Diseño que "necesita" 10 capas estándar
| Opción | Capas | Coste/placa (1000 pcs) |
|---|---|---|
| Estándar 10L | 10 | $15 |
| HDI 1+4+1 | 6 | $14 |
| HDI 2+4+2 | 8 | $18 |
Resultado: HDI 1+N+1 puede ser más económico Y mejor para señales.
Escenario B: Diseño que funciona con 4 capas estándar
| Opción | Capas | Coste/placa (1000 pcs) |
|---|---|---|
| Estándar 4L | 4 | $4 |
| HDI 1+2+1 | 4 | $8 |
Resultado: El HDI cuesta el doble sin beneficio claro. No lo hagas.
Diseño para HDI: Consideraciones Clave
Vías en pad (Via-in-Pad)
Una ventaja clave del HDI es colocar vías directamente bajo el pad del componente:
Beneficios:
- Menor inductancia
- Mejor disipación térmica
- Menor área de PCB
Requisito: Las vías deben ser rellenadas y planarized (VIPPO)[4].
Stack-up típicos HDI:
| Tipo | Ejemplo | Capas totales |
|---|---|---|
| 1+N+1 | L1-via-L2-core-L3-via-L4 | 4 |
| 2+N+2 | L1-via-L2-via-L3-core-L4-via-L5-via-L6 | 6 |
Reglas de diseño comparadas:
| Parámetro | Estándar | HDI Básico | HDI Avanzado |
|---|---|---|---|
| Pista/espacio | 4/4mil | 3/3mil | 2/2mil |
| Vía pad | 20mil | 12mil | 8mil |
| Vía drill | 12mil | 6mil | 4mil |
Proceso de Fabricación HDI
Diferencias clave vs estándar:
Por qué tarda más:
Cada capa de build-up requiere:
- Laminación → Perforación láser → Metalización → Imagen → Grabado
Un 2+N+2 tiene 4 ciclos de build-up adicionales.
Industrias y Aplicaciones Típicas
Electrónica de consumo
- Smartphones: HDI estándar (1+N+1 o 2+N+2)
- Tablets: HDI básico a medio
- Wearables: HDI + Flex
Médico
- Implantes: HDI + Rígido-Flex
- Equipos portátiles: HDI básico
- Diagnóstico: Estándar o HDI básico
Automoción
- ADAS: HDI por densidad de procesadores
- Módulos estándar: PCB convencional
- Displays: Depende de controlador
Telecomunicaciones
- Infraestructura 5G: HDI avanzado
- Routers empresariales: HDI básico
- Equipos de red: Estándar multicapa
Servicios HDI en WellPCB
Nuestras capacidades HDI PCB:
| Parámetro | Capacidad |
|---|---|
| Microvía mínima | 0.1mm |
| Línea/espacio | Hasta 2/2mil |
| Capas build-up | Hasta 3+N+3 |
| Blind/buried | Disponible |
| VIPPO | Disponible |
También ofrecemos:
Conclusión: El Framework de Decisión
Usa HDI si:
- ✅ Tienes BGA con paso <0.65mm
- ✅ El diseño estándar requiere >8 capas
- ✅ Necesitas vías-en-pad para térmica o señal
- ✅ El volumen justifica el coste extra
- ✅ Las señales son >5Gbps
Usa PCB estándar si:
- ✅ Los componentes son 0402 o mayores
- ✅ Los BGAs tienen paso ≥0.8mm
- ✅ 4-6 capas son suficientes
- ✅ El presupuesto es limitado
- ✅ Es un prototipo temprano
La tecnología correcta es la que resuelve tu problema al menor coste total. A veces eso es HDI, pero más frecuentemente es un PCB estándar bien diseñado.
¿Dudas sobre si necesitas HDI? Contacta con nuestro equipo o sube tus Gerbers a nuestro visualizador para una revisión.
