プロ の PCB 製造 者 が 多層 板 と HDI 板 を どう 扱う か:技術,精度,品質

5Gルーターから医療用ウェアラブル、電気自動車まで、小型化、高速化、高性能化を目指すエレクトロニクス分野において、多層基板と高密度相互接続（HDI）PCBは不可欠な存在となっています。これらの高度な基板は、より多くの機能をより狭いスペースに詰め込みますが、その複雑さから専門的な製造技術が求められます。LT CIRCUITのような専門メーカーは、最先端技術、厳格なプロセス、精密な設備を駆使して、信頼性の高い高性能PCBを提供しています。ここでは、これらの重要なコンポーネントを製造する技術をどのように習得しているかをご紹介します。

主なポイント
  1.多層PCB（3層以上）とHDI基板は、密度と性能を向上させるために、高度な設計（マイクロビア、レーザー穴あけ）を使用しています。
  2.材料の選択からレーザー穴あけまで、精密な製造により、航空宇宙やヘルスケアなどの業界向けに、これらの基板が厳しい許容誤差を満たしていることを保証します。
  3.HDI技術は、標準的なPCBと比較して、サイズを40％削減し、コンポーネント密度を400％以上向上させます。
  4.厳格なテスト（AOI、X線、温度サイクル）により、過酷な条件下での信頼性が保証されます。

多層PCB vs. HDI PCB：何が違うのか？
製造に入る前に、これらの基板の違いを理解することが重要です。どちらも小型化を可能にしますが、設計と使用事例は異なります。

製造プロセス：設計から納品まで
専門メーカーは、品質を確保するために、厳格で技術主導のワークフローに従います。LT CIRCUITなどのメーカーが、設計を信頼性の高いPCBに変える方法をご紹介します。

1. 設計とエンジニアリング：品質の基盤
すべての基板は、業界標準（IPC-2226、IPC/JPCA-2315）に準拠した精密な設計から始まります。エンジニアは以下に焦点を当てます。

  a.層構成：対称設計（例：HDIの場合は1+N+1）により、ラミネート加工中の反りを防止します。専用の電源/グランドプレーンは、ノイズを低減し、信号の完全性を向上させます。
  b.ビア計画：HDI基板は、ブラインドビア（表面から内層へ）とベリードビア（内層から内層へ）に加えて、マイクロビアを使用し、混雑を回避します。レーザー穴あけは、人間の髪の毛よりも小さい20μmの精度を実現します。
  c.材料のマッチング：誘電率（Dk）と損失正接（Df）は、最終用途に合わせて調整されます。5Gの場合、Isola I-Tera MT40（Df <0.0025）のような低損失材料は、信号劣化を最小限に抑えます。

2. 材料の選択：性能と目的の融合
適切な材料は、基板が過酷な条件（熱、振動、湿気）に耐えることを保証します。メーカーは、材料を速度と損失によって分類します。

3. ラミネート加工と穴あけ：構造の構築
ラミネート加工は、制御された熱（180～200℃）と圧力を使用して、層（銅、プリプレグ、コア）を結合します。LT CIRCUITは、±25μmのアライメントを実現します。これは、20層基板にとって重要です。

穴あけは、HDIと多層PCBが異なる点です。

  a.多層PCB：機械ドリル（250,000 RPM）は、50μmという小さなスルーホールを作成します。
  b.HDI PCB：レーザードリル（30～40μmの場合はCO2、20μmの場合はUV）は、1秒間に1,000個の穴を開け、ルーティング密度を2～4倍に高めるマイクロビアを可能にします。

4. ビア技術：信頼性の高い層間の接続
ビアは層間の「橋」であり、その品質は性能に直接影響します。

  a.ビアフィリング：電気めっきは、導電性を確保し、信号損失を防ぐために、穴を銅（15～20μmの厚さ）で充填します。
  b.アスペクト比：HDIビアは6:1の比率（標準は12:1）を使用し、熱サイクルでの応力を軽減し、信頼性を向上させます。
  c.EMIの低減：戦略的なビア配置は、電磁干渉を25～40dB削減します。これは、医療機器や航空宇宙システムにとって不可欠です。

5. 品質管理：エラーの余地なし
厳格なテストに合格しない限り、基板は出荷されません。

  a.自動光学検査（AOI）：カメラとAIは、手動検査よりも高速に、表面欠陥（コンポーネントのずれ、はんだブリッジ）の99.5％を検出します。
  b.X線検査：多層基板とHDI基板の隠れた欠陥（BGAはんだ接合部のボイド）を明らかにします。
  c.熱および機械的試験：基板は、-40℃から125℃の温度サイクルと10Gの振動試験に耐え、実際の使用をシミュレートします。
 d.電気試験：フライングプローブは、短絡または開放を検出するために、導通、インピーダンス（±5％の許容誤差）、および絶縁抵抗をチェックします。

なぜ専門メーカーを選ぶのか？
多層PCBとHDI PCBの複雑さには、専門知識が求められます。LT CIRCUITのプロセスは以下を提供します。

  a.歩留まりの向上：基板の95％が最初の検査に合格します（専門外のメーカーでは70％）。
  b.納期短縮：レーザー穴あけと自動化されたワークフローにより、生産時間が30％短縮されます。
  c.コンプライアンス：IPC-A-600（高信頼性向けClass 3）およびISO 13485（医療）への準拠により、厳しい業界との互換性が確保されます。

よくある質問
Q：標準的な多層PCBよりもHDIを選択すべき場合は？
A：HDIは、スペースが重要な小型で高性能なデバイス（スマートフォン、ウェアラブル）に最適です。サイズを40％削減し、コンポーネント密度を向上させます。

Q：多層PCBの最大層数は？
A：LT CIRCUITのような専門メーカーは、最大40層を製造しており、航空宇宙および防衛システムに適しています。

Q：ビアは信号の完全性にどのように影響しますか？
A：マイクロビアと最適化された配置により、インダクタンスが最小限に抑えられ、高速信号（10+ GHz）がそのまま維持されます。これは、5Gとレーダーにとって重要です。

エレクトロニクスが日々小型化、高性能化する世界において、多層PCBとHDI PCBはイノベーションのバックボーンです。精度、技術、品質をマスターしたメーカーと提携することで、明日の市場の要求に応える製品を確実に提供できます。