2025-09-18
内容
12+N+2 HDI PCB スタックアップの基礎を理解する
2層構造分解:各構成要素の役割
32+N+2 構成のマイクロビア技術
4.2+N+2 vs. その他のHDIスタック:比較分析
5材料の選択を最適化する
6信頼性の高い2+N+2スタックアップのためのベストプラクティスの設計
7製造の考慮と品質管理
8.FAQ: 2+N+2 HDI PCB に 関する 専門家 の 回答
2+N+2HDI PCBスタックアップは ゲームを変えるソリューションとして登場しました この特殊な層構成は密度をバランスします性能スマートフォンから医療インプラントまで 現代のデバイスの骨組みになります しかしこのスタックアップデザインが 効果的になるのは何でしょう?最も困難な技術問題を解決するには どうしたらいいでしょう??
このガイドでは,2+N+2 HDI スタックアップを解明し,設計者や調達チームの両方にとって実行可能な洞察を備えた構成要素,利点,アプリケーションを分解します.5Gの速度を最適化しているかどうかこのスタックアップ・アーキテクチャを理解することで プロジェクトに成功をもたらす 適切な意思決定をすることができます
12+N+2 HDI PCB スタックアップの基本を理解する
2+N+2の指定は,このHDI (High-Density Interconnect) 構成を定義する特定の層の配置を指します.基本から始めましょう:
a.2 (上) 上部外表面に薄い"積層"が2つ
b.N (Core): 内核層の変数数 (通常は2〜8)
c.2 (下) 下の外面に薄い二層の蓄積
この構造は,以下のような問題に直面している伝統的なPCBの限界に対処するために進化しました.
a.高速設計における信号完整性問題
b.コンパクト電子機器のスペース制限
c.厳しい環境での信頼性の問題
2+N+2のデザインの素晴らしさは モジュール化にあります スタックを機能的領域 (部品の外層,電源と信号の内層) に分割することでエンジニアはルーティングを正確に制御する電気磁気干渉 (EMI) の緩和.
キーメトリックス:標準的な2+4+2スタックアップ (8つの総層) は,通常,以下をサポートします.
a.微生物直径が0.1mm (4mls) 未満である
b. 痕跡幅/距離が2mm/2mmまで
c.従来の8層PCBよりもコンポーネント密度が30~50%高い
2層構造分解:各構成要素の役割
2+N+2スタックアップのメリットを最大化するには,各レイヤのタイプの役割を理解する必要があります.詳細な分解は以下です:
2.1 積み重ね層 ("2"層)
これらの外層は部品の組み立てと細角路線の作業馬です
| 特徴 | 仕様 | 目的 |
|---|---|---|
| 厚さ | 2〜4ミリ (50〜100μm) | 細いプロフィールにより,細かい部品間隔と正確なマイクロボイアの掘削が可能になります |
| 銅の重量 | 0.5-1オンス (17.5-35μm) | 高周波経路の信号完整性と電流容量をバランスする |
| 材料 | 樹脂で覆われた銅 (RCC),アジノモトABF | レーザードリリングと微細な痕跡エッチングに最適化 |
| 典型的な機能 | 表面搭載部品パッド,BGAファンアウト,高速信号ルーティング | 外部構成要素と内部層間のインターフェースを提供します |
重要な役割:ビルドアップ層は,内核層に接続するためにマイクロビアを使用し,スペースを無駄にする大きな穴の必要性をなくします.例えば,0.上部層の15mmマイクロビアは,コア内のパワー・プレートに直接接続でき,従来の透孔ビアスと比較してシグナル経路を60%短縮します.
2.2 核層 ("N")
内核はスタックアップの構造的および機能的な骨組みを形成する. "N"は2 (基本設計) から8 (複雑な航空宇宙アプリケーション) まであり,最も一般的なのは4である.
| 特徴 | 仕様 | 目的 |
|---|---|---|
| 厚さ | 1層あたり4~8ml (100~200μm) | 熱を散らすための硬さと熱質量を提供します |
| 銅の重量 | 1〜2オンス (35〜70μm) | 電力配給と地面飛行機の電流の上昇に対応する |
| 材料 | FR-4 (Tg 150-180°C),ロジャース 4350B (高周波) | 費用,熱性能,および電解質特性をバランスする |
| 典型的な機能 | 電力配給ネットワーク,地面平面,内部信号路線 | 蓄積層の信号のための参照平面を提供することによって EMI を減らす |
設計のヒント:高速設計では,クロスストークを最小限に抑える"シールド効果"を生み出すために,コア内の信号層に隣接する地平を位置付けます.2+4+2 スタックアップで信号と地層が交互に組み合わさると,EMIは 40%まで減少します..
2.3 層間の相互作用: すべてがどのように協働するか
2+N+2スタックアップの魔法は レイヤが協力する方法にあります
a.シグナル: 蓄積層の高速線路は,内部信号とマイクロビアの経由で接続され,コア内の地面平面は干渉を軽減します.
b.パワー:コア層の厚い銅は電力を配分し,マイクロビアは外層の部品に電力を配送します.
c.熱:コア層は熱吸収器として作用し,熱伝導性微小膜を通して熱部品 (プロセッサなど) から熱エネルギーを抽出する.
このシネージにより,スタックアップは100Gbps+の信号を処理し,従来のPCBと同じフットプリントで30%以上のコンポーネントをサポートできます.
32+N+2のコンフィギュレーションでのマイクロビア技術
2+N+2スタックアップの謎のヒーローはマイクロバイアです.この小さな穴 (0.1-0.2mm直径) は高性能設計を可能にする密度の高い相互接続を可能にします.
3.1 微生物の種類と用途
| 微生物の種類 | 記述 | 最良の為 |
|---|---|---|
| 盲目の微生物 | 外部積層を内部のコア層に接続する (しかし,すべてのボードを通過しない) | 表面部品から内部パワープレーンへの信号のルーティング |
| 埋もれた微生物 | 内部コア層だけ接続 (完全に隠された) | 複雑な設計におけるコア層間の内部信号路由 |
| 積み重ねたマイクロヴィア | 垂直に並べた微小膜で,隣接しない層を接続する (例えば,上部積層 →コア層2 →コア層4) | 12層BGA組装のような超密度のアプリケーション |
| 静止した微生物 | オフセット・マイクロヴィア (垂直に並べない) | 振動に易しい環境 (自動車,航空宇宙) の機械的ストレスの軽減 |
3.2 微生物製造:レーザー対機械掘削
2+N+2スタックアップは,マイクロボイアをレーザーで掘削するだけで,理由がある.
| 方法 | 最小直径 | 精度 | 2+N+2 のコスト | 最良の為 |
|---|---|---|---|---|
| レーザー 掘削 | 0.05mm (2ミリ) | ±0.005mm | 先払い額が高く,単位額が低く | すべての2+N+2スタックアップ (マイクロヴィアには必須) |
| メカニカルドリリング | 0.2mm (8ミリ) | ±0.02mm | 小型バイアスの場合は,前もって低い,より高い | 伝統的なPCB (2+N+2には適さない) |
なぜレーザードリリングをするのか? 薄い積層材料に より清潔で一貫した穴を作ります. 信頼性の高い塗装のために重要なものです. LT CIRCUITは,0.1mmのマイクロビアを 99.7%の出力で達成するUVレーザーシステムを使用します.業界平均の95%をはるかに上回る.
42+N+2 と 他の HDI スタックアップ:比較分析
HDIのスタックアップは全て同じではない. 2+N+2が一般的な代替案と比較される方法は以下です.
| スタックアップタイプ | 層数例 | 密度 | 信号の整合性 | コスト (相対) | 最良のアプリケーション |
|---|---|---|---|---|---|
| 2+N+2 HDI | 2+4+2 (8層) | 高い | すごい | 適度 | 5Gデバイス,医療機器,自動車用ADAS |
| 1+N+1 HDI | 1+4+1 (6層) | 中等 | 良かった | 低い | 基本的なIoTセンサー,消費者電子機器 |
| 完全構築 (FBU) | 4+4+4 (12層) | 非常に高い | すごい | 高い | 航空宇宙,スーパーコンピューティング |
| 伝統的なPCB | 8層 | 低い | 貧しい | 低い | 工業用制御装置,低速装置 |
2+N+2は最も高度な電子機器にとって 密度,性能,コストのバランスが最適です1+N+1の信号完整性を上回る一方で,完全なビルドアップ設計よりも30~40%安く.
5最適な性能のための材料の選択
2+N+2のスタックアップを作るか壊すための適切な材料です.
5.1 核材料
| 材料 | 変電常数 (Dk) | Tg (°C) | 費用 | 最良の為 |
|---|---|---|---|---|
| FR-4 (シェンギ TG170) | 4.2 | 170 | 低い | 消費者電子機器,低速設計 |
| ロジャース 4350B | 3.48 | 280 | 高い | 5G,レーダー,高周波アプリケーション |
| イソラ I-テラ MT40 | 3.8 | 180 | 中等 | データセンター,10Gbps+の信号 |
推奨: 28GHz+ 5G デザインでは,信号損失を最小限にするために,ロジャーズ 4350B を使用する.ほとんどの消費者向けアプリケーションでは,FR-4 が最も優れたコスト・パフォーマンス比を提供します.
5.2 建材
| 材料 | レーザー 掘削 品質 | 信号喪失 | 費用 |
|---|---|---|---|
| 樹脂で覆われた銅 (RCC) | 良かった | 適度 | 低い |
| アジノモト ABF | すごい | 低い | 高い |
| ポリミド | 良かった | 低い | 中等 |
応用ガイド:ABFはデータセンターにおける100Gbps+信号に最適であり,RCCはコストが重要なスマートフォンPCBにうまく機能する.ポリマイドは柔軟な2+N+2設計 (例えば,ウェアラブル・テクノロジー).
6信頼性の高い2+N+2スタックアップのためのベストプラクティスの設計
試用されたデザイン戦略で 共通する罠を避ける
6.1 スタックアップ計画
a.バランス厚さ:上部と下部積層が同一の厚さを確保して曲げを防止する.上部積層が3ミリである2+4+2スタックアップは下部層が3ミリであるべきです.
b.レイヤペアリング:常に高速信号層を隣接する地面平面とペアリングし,インピーダンスを制御する (ほとんどのデジタル信号のターゲット50Ω).
c. 電力配給: 3.3V の電源のために1つのコア層と,低阻力電源配送ネットワークを作成するために別のコア層を使用する.
6.2 微生物設計
a. 面比: マイクロボイアの直径から深さまでを1:1未満に保つ (例えば,0.15mm厚の積層に対して0.15mm直径).
b. 隔離: 塗装中にショートサーキットを防止するために,マイクロビアの直径を2倍保持する.
c.詰め込み: 振動に敏感なアプリケーションでは,機械的な強度のために銅で満たされたマイクロビヤを使用する.
6.3 経路ガイドライン
a.Trace Width: 10Gbpsまでの信号には3ミリルトラス,電源経路には5ミリルトラスを使用する.
(b) 差分ペア:インピーダンスを維持するために,5ミリ間の間隔で同じ積み重ね層上にルート差分ペア (例えばUSB3.0) を配置する.
c.BGAファンアウト: BGAファンアウトのために,部品の下のルーティングチャネルを最大化するために,段階的なマイクロビヤを使用する.
7製造の考慮と品質管理
PCB 製造業者から求められるのはこうです
7.1 重要な製造プロセス
a.順次ラミネーション:この段階的な結合プロセス (まずコア,次に蓄積層) は,マイクロビアの正確なアライナインメントを保証します.製造者にアライナインメント許容度を文書化することを要求します (目標: ± 0.02mm).
b.プラチング:信頼性の問題を防ぐために,マイクロヴィアが最低20μmの銅プラチングを受けることを確認します.プラチングの均一性を確認する横断報告を求めます.
c.表面仕上げ:医療機器の耐腐蝕性のためにENIG (電解のないニッケル浸透金) を選択し,コストに敏感な消費者製品ではHASL (ホットエア溶接物レベル化) を選択します.
7.2 品質管理検査
| テスト | 目的 | 受け入れ基準 |
|---|---|---|
| AOI (自動光学検査) | 表面の欠陥を検知する (痕跡破裂,溶接橋) | 重要な領域の欠陥 (BGAパッド,マイクロビア) |
| X線検査 | マイクロボイアの並べ替えと充填を確認する | 満たされたビアス内の空白 <5% ±0.02mm の範囲内 |
| 飛行探査機試験 | 電気連続性を確認する | 100%のネットテストで0開/ショート |
| 熱循環 | 温度ストレスの下での信頼性を検証する | 1000回 (-40°C~125°C) 経過後,デラミネーションは行われない |
7.3 適切な製造者を選ぶ
製造業者を探してください:
a.IPC-6012 クラス3 認証 (高い信頼性の 2+N+2 スタックアップにとって重要な)
専用HDI生産ライン (再利用された標準PCB機器ではない)
c.DFMレビューの内部エンジニアリングサポート (LT CIRCUITは24時間DFMフィードバックを提供します)
82+N+2 HDI PCB に関する専門家の回答
Q1: 2+N+2のスタックアップで可能な最大層数は?
A1: 技術的には柔軟だが,実用的な限界はNを8で制限し,その結果12層のスタックアップ (2+8+2) が作られる.生産の複雑さとコストが急激に増加し,実質的な性能向上は行われないほとんどのアプリケーションは2+4+2 (8層) でうまく動作します.
Q2: 2+N+2スタックアップは高電力アプリケーションに対応できますか?
A2: はい,適切な設計で.電力を配送するためにコア層に2オンス銅を使用し,高電力部品からの熱を散らすために熱ビア (1mm直径) を追加します.LT CIRCUITは100W産業インバーター用の 2+4+2スタックアップを定期的に生産しています.
Q3: 2+N+2PCBのコストは標準PCBと比べてどれくらいですか?
A3: 2+4+2スタックアップは,従来の8層PCBよりも約30~50%高い費用がかかりますが,コンポーネント密度が30~50%高く,信号の整合性が優れています.生産効率が向上したため 単位コストの差は15~20%に縮小する.
Q4: 2+N+2 PCBの最小注文量は?
A4: LT CIRCUIT のような評判の良いメーカーでは,1〜5台のプロトタイプ注文を承ります.量産の場合,1000台以上は通常,大量価格の割引を受けることができます.
Q5: 2+N+2 PCB の製造にはどのくらいの時間がかかりますか?
A5: プロトタイプのリードタイムはクイックターンサービスで5〜7日です. 量産 (1万台以上) は2-3週間かかります. 配列ラミネーションは伝統的なPCBと比較して1-2日かかります.しかし,HDIによって可能になったより速いデザイン・イテレーションは,これを抵消します..
終わり の 考え方
2+N+2 HDIスタックアップはPCB設計のスウィートスポットであり 小型化に必要な密度 高速信号に必要な性能大量生産に必要なコスト効率層構造や材料の要件 製造のニュアンスを理解することで この技術を活用して 今日の競争力のある市場で 優れた電子機器を作ることができます
2+N+2スタックアップの成功は 適切な製造パートナーを選ぶことに大きく依存しますLT CIRCUITのHDI技術における専門知識は,マイクロボイアの掘削から連続ラミネーションまで,あなたのスタックアップが予算とスケジュールに沿って設計仕様を満たすことを保証します..
5Gデバイスの次世代やコンパクトな医療機器を 設計しているにせよ 2+N+2 HDIスタックアップは ビジョンを現実に変えるための 柔軟性と性能を提供します
問い合わせを直接私たちに送ってください.
