HDI PCB レーザー 掘削 と 充填 経由: 高密度 インターコネクト に 関する 完全な ガイド

高密度インターコネクト (HDI) のPCBは スマートフォンから医療インプラントまで より小さく 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HDI技術の核心は,レーザードリリングと,細工の精密処理による伝統的な機械式ドリリングとは異なり,レーザードリリングは,より密度の高いコンポーネント配置,より短い信号経路,性能も向上しました液晶PCBは,この微小膜を密封するために導電性材料を使用した填充剤と組み合わせると,優れた電気的完整性,熱管理,機械的安定性を実現します.

このガイドでは,HDIレーザー掘削と詰め込み作業の仕組み,その主な利点,そして現代電子機器にとってなぜ不可欠であるかについて説明します.高密度のPCBの潜在能力を完全に解き放つためには,これらのプロセスを理解することが重要です.

HDI PCB と 微生物 は 何 です か
HDI PCBは 高密度な部品と高速な信号速度に対応するように設計された高度な回路板です微小な穴で層をつなぐことで 余裕がないようにします標準バイアス (直径≥200μm,機械的に掘削) と異なり,マイクロバイアス:

直径50~150μmを測定する.
隣接する層 (ブラインドバイアス) や複数の層 (スタックされたバイアス) を接続する.
高周波設計で信号反射を引き起こす"stubs" (セグメント経由で使用されない) を排除する.

機械式ドリルでは 必要な精度や小さいサイズが 得られないため レーザードリルは このマイクロビアを作る唯一の実用的な方法ですこのマイクロビヤを銅や樹脂で満たし,信号を伝達できるようにします.熱を散らかし 部品の取り付けを支える

レーザー 掘削 が HDI 微生物 に どう 効果 を 与える か

レーザードリリングは 機械ドリルを 高エネルギーレーザーで置き換えて マイクロボイアを作り 卓越した精度と制御を可能にします
1レーザー の 種類 と その 用法

2掘削プロセスステップ
基板の準備:PCBパネル (通常FR-4,ロジャース,またはLCP) は,一貫したレーザー吸収を確保するために,塵と油を除去するために清掃されます.
レーザーアブレーション:レーザーは短パルス (ナノ秒からピコ秒) を発射し,基板材料を蒸発し,滑らかな壁の穴を作り出します.パルスエネルギーと持続時間は,隣接層の損傷を避けるために校正されます.
破片除去: 圧縮空気や真空システムで破片を穴から除去し,次のステップでショートサーキットを防ぐ.
検査:自動光学検査 (AOI) は,穴の直径,深さ,位置を検証する (容積は ±5μmまで).

3なぜレーザードリリングが機械ドリリングに勝るのか

レーザードリリングの精度は機械方法よりも3倍5倍ものバイアスを1平方インチあたり可能にします.これはHDIの高密度の約束にとって重要です.

充填経由: 性能のためにマイクロビアを密封する
マイクロボイアを作るのは 半分に過ぎません 埋めることで 信頼性の高い電気や熱管として機能します
1記入材料と方法

銅の詰め込みは電気接続のために最も一般的であり,樹脂の詰め込みは,部品のマウントのために平らな表面を作成するために使用されます (via-in-pad設計).

2ステップ・バイ・ステップ・バイ・フィリング・プロセス
汚れを取り除く: 化学的またはプラズマ処理により,壁から残留樹脂を除去し,埋め込み材料に強い粘着を保ちます.
種子層堆積: 壁に薄い銅層 (1μm) を電解塗装を用いて塗装し,その後は電解塗装を行う.
埋め込み:銅の埋め込みでは,電圧塗装により,完全に埋められるまで,管内には銅が蓄積される.樹脂の埋め込みでは,エポキシが真空下で注入され,空気泡が除去される.
平面化:余分な材料は機械的な磨きや化学的エッチングによって除去され,PCBと平らな表面が流される.
検査:X線と横断解析により,完全な詰め物を確認する (容量の5%以上の空白がない).

3重要な品質指標
空気のない充填: 充填されたバイアス内の空気 (空気ポケット) は信号損失と熱ホットスポットを引き起こします.先進的なプロセスは>99%の空気ない率を達成します.
平面性: 表面の平坦性 (≤5μmの変動) は,特に細角BGAでは,信頼性の高い部品溶接を保証します.
粘着性: IPC-TM-650 2 で試験された,熱循環 (-40°C~125°C) に耐えるため,デラミネートしない.6.27A

レーザー 掘削 と HDI PCB の 埋め込み 方法 の 利点
これらのプロセスは,従来のPCB製造に比べて変革的な利点をもたらします.
1信号の整合性が向上した
a.より短い経路:マイクロヴィアは信号移動距離を30%~50%削減し,高速設計 (≥10Gbps) の遅延と衰弱を軽減します.
b.EMI減少:小型バイアスはより小さなアンテナとして機能し,標準バイアスと比較して電磁気干渉を20~30%削減する.
c.制御された阻力: 定量的な寸法を持つレーザードリルバイアスは,阻力 (± 5%の許容度) を維持し,5GおよびmmWaveアプリケーションにとって極めて重要です.

2熱管理の改善
a.熱伝播:銅で満たされたバイアスは層間の熱経路を作り,高性能部品 (例えばプロセッサ) のホットスポットを15~25°C削減する.
(b) ストブ誘導性がない: 満たされたバイアスは,伝統的なバイアスの熱罠として機能するストブを排除します.

3空間節約と小型化
a.より密度の高いコンポーネント配置:マイクロヴィアでは1平方インチあたり2倍3倍以上のコンポーネントが作られ,PCBのサイズは40~60% (スマートフォンでは100cm2から40cm2に縮小) されます.
b.Via-in-Pad デザイン:BGAパッドの下のビアスで満たされたビアスは,追加のスペースを節約して"ドッグボーン"の痕跡の必要性をなくします.

4機械的信頼性
a.より強い層結合: 満たされたバイアスは層間でストレスを分散し,振動に弱い環境 (例えば自動車電子機器) の耐久性を向上させます.
b.水分耐性:密封されたバイアスは,屋外機器 (例えばIoTセンサー) のために重要な水の侵入を防止します.

応用:HDIレーザーの充填経路が輝く場所
レーザーで掘削され,ビアスで満たされたHDI PCBは,小型化とパフォーマンスを要求する産業では不可欠です.
1消費者電子機器
a.スマートフォンとウェアラブル: 5G モデム,複数のカメラ,スライムなデザインのバッテリーを有効にします.例えば,現代のスマートフォンPCBは8~12層を接続するために10,000+マイクロビヤを使用します.
b.ラップトップとタブレット: 信号損失を最小限に抑え,高速インターフェース (Thunderbolt 4, Wi-Fi 6E) をサポートする.

2自動車・航空宇宙
a.ADASとインフォテインメント:充填バイアスのHDIPCBは,レーダーとGPSシステムで-40°Cから125°Cの温度に耐えるため,信頼性の高い動作を保証する.
航空宇宙センサー: マイクロビアは航空電子機器の重量を削減し,100Gbps以上のデータ速度を処理しながら 燃料効率を向上させます.

3医療機器
a.インプランタブル:微小で生物互換性のあるHDI PCB (例えばペースメーカー) は,1cm3の容量の複雑な回路をマッチするためにマイクロビアを使用します.
b.診断機器:MRIと超音波機器からの高速データには,HDIの信号の整合性が必要です.

4産業用IoT
a.センサーとコントローラ: 充填バイアスのコンパクトなHDIPCBは厳しい産業環境で動作し,エッジコンピューティングとリアルタイムデータをサポートします.

比較分析:HDIと伝統的なPCB

HDI PCBはコストが高くても,その大きさと性能の利点は高価値のアプリケーションへの投資を正当化しています.

HDI レーザー 掘削 と バイ 詰め の 将来の 傾向
レーザー技術や材料の進歩により HDIの能力はさらに向上しています

1超高速レーザー: 半秒秒レーザーは熱損傷を軽減し,ポリマイド (柔軟なHDI PCBで使用される) などの繊細な材料にマイクロビアを可能にします.
23D バイアス印刷: 導電バイアスを直接印刷する添加製造技術が開発されており,掘削ステップを排除しています.
3環境に優しい詰め込み:鉛のない銅パストとリサイクル可能な樹脂は,RoHSとREACH基準に準拠して環境への影響を軽減します.
4.AI駆動検査:機械学習アルゴリズムは品質をリアルタイムで分析し,欠陥を30%~40%削減します.

よくある質問
Q:レーザードリリングで可能な最小のマイクロボイアは?
UVレーザーは直径50μmの微小な微小孔を掘ることができますが,精度と製造可能性のバランスを保つために80~100μmがより一般的です.

Q:すべてのHDI PCBには充填バイアスが必要ですか?
A: 充填は,高電流,サポートコンポーネント (パッド内経路) を運ぶ,または熱伝導性を要求するバイアスにとって重要です. 満たされていないバイアスは低電力,非重要な接続に使用することができます.

Q: 高温環境ではレーザーで穴を開けるバイアスは どう機能しますか?
A: 銅で満たされたバイアスは -40°C から 125°C の熱サイクル (1,000+ サイクル) にも完整性を保ち,自動車および産業用に使用するのに適しています.

Q: マイクロビヤ付きのHDI PCBは修理できますか?
A: मर्यादाある修理は可能である (例えば,溶接接器の再加工),しかし,マイクロビヤ自身は,そのサイズのために修理するのが困難で,製造中に品質管理が重要です.

Q:レーザードリリングに適した材料は?
A: FR-4,ロジャース (高周波ラミナート),ポリマイド (柔軟性),LCP (mmWave用の液晶ポリマー) を含むほとんどのPCB基板が動作します.

結論
レーザー・ドリリングや 充填はHDIPCB技術の骨組みで 現代の電子機器を定義する 小さく強力な装置を可能にします精密 な 微生物 を 作っ て 導電 材料 で 密封 する こと5G,IoT,医療技術では交渉できない優れた信号完整性,熱管理,空間効率の利点をもたらします.

デバイスが縮小し,高速化が求められるにつれて,HDI PCBは重要性が増えるでしょう.革新がマイクロメートルで測られる市場において 競争力を維持するために これらの技術を利用しています.

鍵となるのは,HDIレーザードリリングと詰め込みは 単なる製造段階ではなく, サイズ,速度,信頼性が成功を決定する次世代電子機器の 実現要因です.