高密度設計のための精密技術

高密度インターコネクト (HDI) PCBは 5G スマートフォンから医療インプラントまで より小さく,速く,より強力なデバイスを可能にすることで 電子機器に革命をもたらしましたこの先進的なPCBの核心には 2つの重要な製造プロセスがありますこの技術により,HDI 設計における小さなバイアス (わずか50μm) と細いピッチの痕跡は,電気的に信頼性があり,機械的に頑丈です.高速信号の需要に対応する.

このガイドでは,平面電圧塗装と穴埋めの仕組み,HDI PCBの性能における役割,主要な技術,そしてなぜ現代電子機器にとって不可欠であるかについて説明します.高周波レーダー・モジュールでも信頼性のある高性能HDIPCBの実現には,これらのプロセスを理解することが不可欠です.

主要 な 教訓
1平面電圧はHDIPCB全体に均質な銅層 (±5μm厚さ) を生成し,高速信号 (25Gbps+) に対して一貫したインパデンス (50Ω/100Ω) を確保する.
2穴埋め (導電性または導電性でない材料による) は,マイクロビアの空気ポケットを排除し,信号損失を30%削減し,熱伝導性を40%向上させます.
3従来の塗装と比較して,平面電圧塗装は表面の荒さを50%削減し,高周波設計では信号衰弱を最小限に抑えるために重要です.
4航空宇宙,電信,医療機器などの産業は,この技術に頼り,0.4mmピッチのBGAと1平方インチあたり10,000+バイアスの HDI PCBを製造しています.

HDI PCB の 平面電圧塗装 と 穴埋め は 何 です か
HDI PCB は,スペースを節約するために密集したコンポーネントと小さなバイアスを必要とするが,これらの特徴はユニークな製造課題を生み出します.
平面電圧塗装:PCB表面とビアスに均質な銅層を堆積させ,最小限の厚さ変動で滑らかで均質な仕上げを保証する専門的な電圧塗装プロセス.これは高速線路で制御されたインピーダンスを維持するために重要です.
2穴埋め: 穴を消し,機械的強度を高めるために導電性または導電性でない材料でマイクロビア (層をつなぐ小さな穴) を満たすプロセス.熱性能と電気性能を向上させる.

なぜHDI PCB は この プロセス を 必要 と する の です か
大型バイアス (≥200μm) の従来のPCBは標準塗装を使用できますが,マイクロバイアス (50~150μm) のHDI設計では精度が求められます.
a.シグナル整合性:高速信号 (25Gbps+) は表面の荒さやインピーダンスの変動に敏感であり,平面電圧はこれを最小限に抑える.
b.機械的信頼性: 満たされていないバイアスはストレスのポイントとして作用し,熱循環中に裂け込みのリスクがあります. 満たされたバイアスはストレスを分散し,失敗率を50%削減します.
c. 熱管理: 満たされたバイアスは,熱い部品 (例えば5Gトランシーバー) から熱を導いて,動作温度を15~20°C低下させる.

平面 電気 塗装: 均一 な 銅 層 を 作り出す
平面電圧は,壁や部品の下のような狭い空間でも,PCB全体で銅の厚さが一貫していることを保証します.

平面 電気 塗装 の 仕組み
1.前処理:PCBは,酸化物,油,汚染物質を除去するために清掃され,適切な銅粘着を保証します.これは,よりよい粘着のために粗い表面を作成するためにマイクロエッチングを含みます.
2.電解液浴の設置:PCBは,銅堆積を制御する添加物 (レベルラー,ライトナー) を加えた銅硫酸電解液浴に浸透します.
3電流の適用:低調で制御された電流 (13 A/dm2) が適用され,PCBがカソードとして作用します.バンの銅イオンがPCBに引き寄せられます.表面とバイアスに均等に堆積する.
4レベルエージェント:電解液中の添加物は高電流領域 (例えば,痕跡の縁) に移動し,そこで銅の堆積を遅らせ,全体的に均質な厚さを確保します.
結果:従来の塗装で15μmに比べて,銅の厚さの変化が ±5μmで,HDIの狭いインピーダンスの許容量 (±10%) に対して極めて重要です.

HDI PCB の 平面電圧塗装 の 利点
1制御されたインペデンス: 均一な銅厚さは,信号反射を軽減し,トラスインペデンスが設計仕様 (例えば,RF信号では50Ω ±5Ω) 内に保たれるようにする.
2. 信号損失を減らす: 滑らかな表面 (Ra <0.5μm) は,高周波 (28GHz+) で皮膚効果損失を最小限に抑え,従来の塗装 (Ra 1?? 2μm) を上回る.
3溶接性が向上:平らな表面は一貫した溶接関節形成を保証し,0.4mmのピッチBGAでは,わずかな変化でも開口またはショートショートを引き起こすことが重要です.
4高い信頼性: 均質な銅層は,熱循環 (-40°C~125°C) の間に裂けることを防いでいます.

穴 を 埋める ― 微小 空間 の 穴 を 消す
HDI PCB (50~150μm直径) の微小孔は,伝統的な透孔塗装には小さすぎるため,穴が残ります.穴埋めは,導電性または導電性でない材料で vias を完全に満たすことによってこれを解決します.

穴 を 埋める 方法 の 種類

穴 を 埋める こと が 重要 な 理由
1.空隙を排除する: バイアスの空隙は,信号損失 (介電常数変動による) と熱ホットスポットを引き起こす空気を閉じ込めます. 満たされたバイアスは28GHzで信号衰弱を30%低下させます.
2機械的強度: 詰め込まれたバイアスは構造的支えとして作用し,ラミネーション中にPCBの歪みを防止し,溶接接部へのストレスを軽減します.
3熱伝導性: 伝導性のある銅充填バイアスは,充填されていないバイアスよりも4倍熱を伝達する. 5GPAモジュールのような熱敏感なコンポーネントにとって非常に重要です.
4簡素化組成: 満たされた平面化バイアスは平面を形成し,細角部品 (例えば0201パシーブ) の正確な配置を可能にします.

穴 を 埋める プロセス
銅導電充填 (高信頼性のHDI PCBでは最も一般的です):
1準備経由:マイクロビアは,エポキシ残留物を除去するために (レーザーまたは機械的に) 掘削され,脱脂され,銅の粘着が確保されます.
2種子層堆積: 薄 (0.5μm) の銅の種子層が壁を介して塗り付けられ,電圧塗装が可能になります.
3電気塗装:高電流パルス (510A/dm2) が適用され,銅が底部により早く沈着し,内側から外側まで満たされる.
4平面化:表面上の過剰な銅は,化学機械磨き (CMP) によって除去され,経路が満たされ,PCB表面に流される.

伝統的な対 HDI 塗装/詰め物を比較する
従来のPCBプロセスは HDIの小さな特徴と闘い,平面電圧塗装と穴埋めが不可欠です.

平面電圧塗装と穴埋めを必要とするアプリケーション
これらの技術は,HDI PCBの性能と信頼性が交渉できない業界では極めて重要です.
1テレコムと5G
a.5Gベースステーション:銅で満たされたバイアスとフラットプレート付きのHDIPCBは,低損失と高いデータ処理率 (10Gbps+) を保証する28GHz/39GHz mmWave信号を処理する.
b.スマートフォン: 5Gスマートフォンは,0.4mmピッチのBGAを搭載した6~8層のHDIPCBを使用し,これらのプロセスによってモデム,アンテナ,プロセッサをスライムなデザインに適合させます.
例: 5G スマートフォンの主要PCBは,2,000個以上の銅で満たされたマイクロボイアとフラットな電圧塗装の痕跡を使用し,7.5mm厚のデバイスで4Gbpsのダウンロード速度を実現します.

2医療機器
a.インプランタブル:ペースメーカーと神経刺激装置は,エポキシで満たされたバイアスを持つ生物互換性 (ISO 10993) HDI PCB を使用し,体液の信頼性を確保し,伝統的な PCB に比べて 40% サイズを削減します.
診断装置: 携帯型血液分析機は,液体の侵入を防ぐ充填経路で,小さなセンサーとプロセッサを接続するために,平らな HDI PCB を使用します.

3航空宇宙と防衛
a.衛星用負荷:銅で満たされたバイアスを持つHDI PCBは放射線と極端な温度 (-55°C~125°C) に耐える.衛星間通信の安定した信号完整性を保証する平面化.
b. 軍事用ラジオ: 頑丈なHDIPCBは,これらのプロセスを用いて,コンパクトで衝撃耐性のある囲いの中で高周波 (18GHz) のパフォーマンスを達成します.

4工業電子機器
a.自動車用ADAS:レーダーおよびLiDARシステムのHDIPCBは,震動抵抗 (20G+) と衝突回避に不可欠な77GHz信号完整性のためのフラットプレートに満たされたバイアスに依存します.
b.ロボット工学:コンパクトなロボットアームコントローラでは,0.2mmのピッチのコンポーネントを持つHDIPCBを使用し,平らな電圧塗装と穴埋めによりサイズを削減し,応答時間を改善します.

HDI 塗装/詰め物における課題と解決策
これらのプロセスは HDIのイノベーションを可能にしますが 独自の課題も伴います

よくある質問
Q: この技術で満たせる最小の経路は?
A: レーザーで掘削された50μmのマイクロビアは,銅またはエポキシで信頼的に満たされ得るが,製造可能な場合は100μmがより一般的です.

Q: 伝導性のない填充物 (エポキシ) は,銅製の填充物と同じくらい信頼性がありますか?
A: 信号バイアスの場合,エポキシ詰めは低コストで優れた機械的および熱性能を提供します. 高伝導性を必要とする電源バイアスの場合,銅詰めはよりよいです.

Q: 平面電圧はPCBの柔軟性にどのように影響するのですか?
A:フラット電圧塗装は,従来の塗装よりも薄い銅層 (12μ35μm) を使用し,柔軟なHDIPCB (例えば,折りたたむ電話のヒンジ) に適しています.

Q:これらのプロセスでHDI PCBの典型的なリードタイムは?
A: 原型には10~14日で,従来のPCBには5~7日です.

Q: これらのプロセスは RoHS と他の環境基準と互換性がありますか?
A: はい 銅塗装とエポキシ填料は,電子機器のためのRoHS,REACH,IPC-4552基準を満たす鉛のない材料を使用します.

結論
フラット電圧塗装と穴埋めは HDI PCB 製造の未知のヒーローで,現代の電子機器を定義する小型化と高性能を実現しています銅層を均等にすることで5Gスマートフォンから生命を救う医療機器まで より多くの機能をより小さなスペースに詰め込むことができます.
HDIPCBが進化し続けるにつれて (50μm未満のバイアスと112Gbpsの信号が視界に),フラット電圧塗装と穴埋めはさらに重要になります.この技術に精通する製造者やデザイナーが サイズが速度と信頼性がすべてです
最終的に これらの精密なプロセスは PCBの製造における 最小の細部が 日常的に使っている装置に 最も大きな影響を及ぼすことを証明しています