电路板最多有多少层?
在说这个问题之前，我想把我接触过的可能超出大多数人认知的知识先讲一下。
我的从业经验
我参与过的电路板，最高层数超过10层。在东莞特新钻孔那些年，很多时候都有十层以上的电路板需要钻孔。
有一年（至少17年前了）说是一家上海的公司，钻孔的板子16层，板厚好像是1.0mm。这个已经很厉害了，听说与芯片有关的，通常10层板都在1.6mm左右了。
这款板子比较特殊：
- 夹层铝工艺： 钻孔之前，PCB板上下都用的夹层铝。通常钻孔前，都会在裸板上覆盖一张铝片，防止钻头的压脚划伤PCB板；同时因为铝片比较软，铝片还充当钻孔导向左右。普通铝片都是单层的，约0.15mm左右，而生产这款板件时，用的则是中间夹纸的夹层铝片（至于为什么要用这种铝片，已超出我的认知）。
- 特殊垫板： 生产这款板件时，底板不是高密度垫板，也不是酚醛板，更不是纸板，而是覆铝垫板！同样是第一次见到这种垫板。
- 精密机械钻孔： 这款板件用的是0.1mm的钻咀。你要知道，这是机械钻孔而非激光钻孔，0.1mm的直径比头发大不了多少，可用深度最大大概1.8mm。听说最小直径的机械钻孔可以达到0.075mm，当时这个0.1mm钻孔好像还得分步钻。
行业层数纪录与现状
作为一名电路人，我一直对此比较好奇。刚刚看见以下这则新闻：
- 日本冲（OKI）电器株式会社： 推出 124 层印刷电路板。它的突出之处在于实用性，而非纯粹的极限。
- 电装 (Denso)： 在 2012 年创下的 129 层世界纪录（这个只是为了冲击世界记录而已，没有太大的实用意义）。
OKI 124层板的技术突破
电路板在不增加7.6毫米标准板厚的情况下，突破了长期存在的108层的行业上限。这是高密度电子封装领域的一项里程碑式进展，是迄今为止已知的半导体测试应用的最高商用堆叠高度。
这一进步可能标志着人工智能、国防、航空航天和先进通信技术领域基板设计的新纪元。
PCB分层的新高峰？
从纸面上看，从108层到124层的跃升可能微不足道，但在追求精密的PCB制造领域，这标志着PCB制造能力的根本性转变：
- 密度提升： 在信号层数增加15%的同时，并没有增加标准的7.6毫米板厚，解决了晶圆级测试设备现有尺寸的限制。
- 攻克工艺难题： 传统 PCB 设计在达到 100 层之前就已达到机械和热性能的极限（如树脂流动、导通孔塌陷以及层间对准等挑战）。OKI 有效地避免了必须接受更厚电路板或降低可靠性的妥协。
- 应用价值： 该解决方案实现了前所未有的信号密度和垂直互连，对于用于 AI 加速器的下一代高带宽存储器 (HBM) 的晶圆探测尤其重要。每增加一层，设计人员就能在紧密相邻的环境中布线更多信号，集成更多接地层，并更好地管理 PCIe Gen6 和 CXL 3.0 等协议所需的高速差分对。
124层PCB的深远影响
长期以来，提升PCB 层数一直受到对准精度、过孔可靠性和热完整性的限制。OKI 的突破源于一系列改进：
- 超薄介电材料： 使用每层厚度仅为 25 µm 的超薄介电材料，其低损耗特性适用于 112 GHz 以上的频率（可能是 Megtron 7 等高性能层压板）。
- 严格阻抗控制： 可实现严格的阻抗控制 (±5%)，同时支持高功率 AI 芯片至关重要的热传导。
- 信号完整性： 在人工智能服务器中，高层板支持集成接地层和微孔阵列，可最大限度地减少串扰和信号损耗，同时改善散热性能。
- 极端环境可靠性： 这些 PCB 采用对称叠层设计，并在超过 1,000 次热循环下达到 MIL-STD-883G 可靠性标准，理论上能够承受极端环境。
扩展和成本的限制
高复杂性自然带来高昂的成本：
- 成本与周期： OKI 124 层 PCB 每平方米的物料成本高达 4,800 美元，生产时间长达 16 周。
- 良率挑战： 良率徘徊在 65% 左右，远低于 108 层 PCB 的典型良率 85%。
- 机械应力： 热循环引起的机械应力（尤其是在铜与FR-4边界处）会超过 80 MPa，可能导致细间距BGA封装中的焊盘凹陷或信号衰减。
- 诊断难度： 在堆叠层中排除此类故障通常需要破坏性横截面积分析，使得诊断过程变成了一场赌博。
总结：
与大多数尖端技术一样，当前的应用仅限于利基、高性能领域。随着增材制造和人工智能驱动的 EDA 工具的进步，未来或许能够以更少的层数或更低的成本实现类似的性能。
OKI 的 124 层 PCB 虽然未能超越电装 (Denso) 在 2012 年创下的 129 层世界纪录，但它的突出之处在于实用性。通过保持常规的电路板厚度并确保可制造性，OKI 的工作很可能有助于弥合理论极限与可扩展生产之间的差距。
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