2025-09-17
高密度の相互接続（HDI）PCBは、5Gスマートフォンから医療イメージングデバイスまで、あらゆる力を動作させる最新の電子機器のバックボーンであり、マイクロバイアス、ブラインド/埋葬バイアス、およびファインピッチトレースを使用して、より多くのコンポーネントを小さなスペースに詰める能力に感謝します。ただし、HDI設計の願望と製造能力のギャップは、しばしばコストのかかるエラーにつながります。調査によると、HDI PCBの生産の問題の70％は、設計と製造の間の不整合に起因していますが、これらの問題は早期コラボレーション、厳格な設計規則、および積極的な問題の識別により回避できます。このガイドは、設計製造の分割を橋渡しし、エスカレートする前に重大な問題を見つけ、信頼できる高性能HDI PCBを確保するためのソリューションを実装する方法を分類します。
キーテイクアウト
1.デザインの選択肢を生産機能に合わせて、メーカーと早期に（レイアウトを完了する前に）コラボレーションします。これにより、コストの再設計が最大40％削減されます。
2.厳密なHDI設計ルール（トレース幅、サイズ、アスペクト比を介して）と、すべての段階で問題をキャッチするための製造可能性（DFM）チェックのための反復設計を実行します。
3. Audit Gerberは、不一致、欠落データ、またはフォーマットエラーを修正するために徹底的にファイルします。これらは、HDI製造の遅延の30％を担当します。
4.レバレッジ高度なツール（AI駆動型分析、3Dシミュレーション）およびマイクロビアのベストプラクティスは、信号の完全性を最適化し、欠陥を軽減します。
5.デザインを検証し、大量生産前に問題を解決するために、プロトタイピングとフィードバックループ（設計チームと製造チームの間）を使用します。
HDIの設計と製造の対立
HDI PCBは精度を需要しています。50ミクロンの薄いトレース、6ミルという小さいマイクロバイア、および緊密な許容範囲を必要とする連続したラミネーションプロセス。設計チームが製造制限を考慮せずに機能または小型化を優先する場合、競合が発生します。
紛争の原因
デザインと製造の格差は、しばしば次のような回避可能なミスステップに起因します。
1.文書化の不一致
a。整合しない（例えば、異なるPCBの厚さやはんだマスク色）、製造のために生産を一時停止させるために、整列しないガーバーファイル。
b.NCドリルファイルは、機械式ドリルチャートと競合するファイルを穴のサイズで混乱させ、掘削を遅くし、VIASの誤ったリスクを高めます。
c.コピーまたは時代遅れの製造ノート（たとえば、充填を介して不必要な指定）は不要な手順とコストを追加します。
2.正しい素材または仕様呼び出し
A.Mislabeling銅の重量（例えば、オンスとMILの混合）はメッキの欠陥につながります。銅が少ないと、製造の厚さの制限を超えていますが、信号損失が大きくなります。
B. IPC標準を満たさない選択材料（たとえば、熱ショックと互換性のない誘電材料）は、ボードの信頼性を低下させ、故障率を高めます。
3.主要な製造能力
製造業者の機器の制限を超える設計機能：たとえば、工場のレーザードリルで6ミルの穴を処理できる場合、4ミルのマイクロバイアを指定します。
B.基本的なHDIルール（例えば、マイクロバイアの場合はアスペクト比> 1：1、トレース間隔<3ミル）により、メッキとエッチングが不可能になり、ショートパンツまたはオープンサーキットにつながります。
4.絶対に見ているプロセスの複雑さ
A.HDI PCBは、レーザーダイレクトイメージング（LDI）やプラズマエッチングなどの特殊なプロセスに依存しています。これらの手順を考慮しないデザイン（例えば、LDIアライメントのためのクリアランスが不十分）により、機能の定義が不十分になります。
B.シーケンシャルラミネーション（一度に1つずつ建物層）には、正確なレイヤーアライメントが必要です。未登録の層を設計すると、不整合が発生し、障害によって設計されます。
ヒント：HDIデザインを開始する前に、メーカーとのキックオフミーティングをスケジュールします。プランとコンポーネントリストを介して、最初のスタックアップを共有します。これらは、施行機能のギャップ（「0.75：1のアスペクト比マイクロバイアスを行うことはできません」など）を早めにフラグを立て、高価な再設計から救います。
生産への影響
未解決の設計製造紛争は、具体的な方法で生産を脱線させ、コスト、品質、およびタイムラインに影響を与えます。
| インパクト | 説明 |
|---|---|
| 遅延 | ドキュメントの不一致を解決するには、検査が2〜3倍時間がかかります。再設計は、生産に1〜2週間を追加します。 |
| より高い欠陥率 | 一般的な欠陥には、亀裂（劣悪なアスペクト比から）、はんだ関節疲労（熱応力から）、および開いた回路（トレース間隔違反から）を介して含まれます。 |
| より低い収量 | LDIやプラズマエッチングなどの高度なプロセスでは、正確な設計入力が必要です。障害のある層または誤ったクリアランスは、収量を90％から60％に低下させる可能性があります。 |
| コストの増加 | 余分なテスト、欠陥のあるボードの再加工、および無駄な材料は、プロジェクトコストの総コストに20〜30％を追加します。 |
| 締め切りを逃した | 再設計と生産のホールドアップは、多くの場合、製品の発売が遅れ、市場シェアを失います。 |
これらのリスクを軽減するために、メーカーはラミネート補正（層の厚さを調整してアライメントを修正する）や追加のメッキなどの「回避策」を使用する場合がありますが、これらのバンドエイドはボードの信頼性を低下させます。唯一の長期的な解決策は、最初から製造を念頭に置いて設計することです。
HDI PCBの問題の特定：監査の重要な領域
HDIの問題を早期に（設計中、生産ではなく）キャッチすることが重要です。レイアウトの問題を固定すると100ドルかかりますが、製造後に修正すると10,000ドル以上かかります。以下は、検査する最もリスクの高い3つの領域と、問題を見つけるための実用的な手順です。
1。設計の制約とルール：HDI固有の標準を実施します
HDI PCBには、機能が細かいため、標準のPCBよりもはるかに厳しいルールがあります。これらのルールを無視することは、設計障害の第1位の原因です。以下は、IPC-2226（HDIの業界標準）と整合した交渉不可能なガイドラインです。
| デザイン要素 | HDIの経験則 | 根拠 |
|---|---|---|
| トレース幅 | 2〜4ミル（50〜100ミクロン） | thinnerトレースはスペースを節約しますが、リスク信号損失を節約します。厚いトレースは密度の目標を超えています。 |
| トレース間隔 | 3〜5ミル（75〜125ミクロン） | エッチング中のクロストーク（信号干渉）とショーツを防ぎます。 |
| 直径経由 | マイクロバイアの6〜8ミル。ブラインドバイアスの10〜12ミル | 小型のマイクロバイアは、パッドインバイアーを有効にしますが、レーザー掘削が必要です。 |
| via-to-via間隔 | 8〜10ミル | めっきの重複を回避し、構造的な完全性を保証します。 |
| パッドサイズ | 最低10〜12ミル | ファインピッチコンポーネントの信頼性の高いはんだ付けを保証します（たとえば、BGA）。 |
| マイクロビアアスペクト比 | ≤0.75：1（深さ：直径） | メッキのボイドを防ぎます - 高比率（例えば、1：1）は薄いまたは不均一なメッキにつながります。 |
| インピーダンス制御 | トレース幅/間隔を一致させてインピーダンスをターゲットにします（たとえば、信号の場合は50Ω） | 高速データの信号の完全性を維持します（例：4G/5G、PCIE）。 |
追加のデザインのベストプラクティス
A.シグナル分離：個別のデジタル（高速）、アナログ（低ノイズ）、およびパワー信号は異なるレイヤーになります。これにより、EMIが30％減少し、シグナルの腐敗が防止されます。
b。節管理：熱生成コンポーネント（たとえば、プロセッサ）の下で熱バイアス（10〜12ミル）を加えて熱を放散します。高出力デバイスのヒートシンクとペアリングします。
C.Stackupの最適化：高ピンカウントBGAに「Microviaラミネーションビルドアップ」を使用します。これにより、積み重ねられたマイクロバイアスを介してSignalsがBGAから内層までルーティングし、スペースを節約できます。
D.メカニカルストレス緩和：コンポーネントまたはVIAをPCBエッジの近くに配置しないでください（2mmバッファーを残して）アセンブリまたはハンドリング中の亀裂を防ぎます。
重要な注意：メーカーとのスタックアップおよび設計ルールを常に検証してください。たとえば、工場では、エッチングプロセスがより厳しい許容範囲を備えている場合、3ミルの代わりに5ミルのトレース間隔を必要とする場合があります。
2。DFMチェック：あらゆる段階で製造可能性を検証します
製造可能性（DFM）チェックの設計は、1回限りのステップではありません。ライブラリレビュー、コンポーネントの配置、ルーティング、および最終レイアウトサインオフ中に繰り返し実行する必要があります。自動化されたDFMツール（例えば、Altium Designer's DFM Analyzer、Cadence AllegroのDFMチェッカー）は、人間の目が見逃していることにフラグを立てますが、メーカーの機能に合わせてカスタマイズすると最適に機能します。
キーDFMはHDI PCBのチェックをチェックします
以下の表は、必須のDFMチェックとHDI生産への影響の概要を示しています。
| DFMチェック/ツール機能 | 目的 | HDI固有の利点 |
|---|---|---|
| 反復チェック（ライブラリ→ルーティング） | 各設計段階でルールを適用します（たとえば、ライブラリのセットアップ中にパッドサイズをチェックし、ルーティング中の間隔をトレースします）。 | フルレイアウトのリワークが必要になる前に、早期に問題を早期に（例えば、マイクロバイアの互換性のないパッドスタック）。 |
| バックドリル間隔の検証 | バックドリルピンと隣接するVIA/トレースの間の適切な間隔を確保します。 | 高速HDIデザイン（サーバーマザーボードなど）の信号反射とショートパンツを防ぎます。 |
| はんだマスク/貼り付けマスク検出 | はんだマスクの開口部をパッドに合わせて確認します。欠落しているマスクがないか確認してください。 | はんだブリッジング（隣接するパッドの短絡）を回避し、適切なコンポーネントのはんだ付けを保証します。 |
| 銅の間隔の施行 | 銅の特徴（トレース、パッド、VIA）間の最小間隔を実施します。 | HDIのタイトなレイアウトでエッチングエラー（たとえば、マージされたトレース）を防ぎます。 |
| カスタム制約セット | メーカーのプロセスに合わせて調整されたDFMルールを作成します（例：「ボードエッジの8ミル以内にVIAなし」）。 | 設計を工場の機能に合わせて、「ビルディング不可能な」機能を削減します。 |
| 除外された介してテント | 特定のチェック（貼り付けマスククリアランスなど）からテント付きVIA（はんだマスクで覆われた）を除外します。 | 誤検知を減らし、検証を速めます。段階的なVIAは貼り付けマスクを必要としません。 |
| パッドスタックの変更 | ルール違反を修正するには、パッドの寸法（例えば、環状リングサイズを増やす）を調整します。 | レイアウトを再設計することなく、タイトなHDIルール（例えば、6ミリのVIASには2ミルの環状リングが必要です）のコンプライアンスを可能にします。 |
DFMの有効性を最大化する方法
A.ルールのコラボレーション：DFM制約セットをメーカーとレビューのために共有します。プロセス固有のルールを追加します（「レーザードリルマイクロバイアスには1ミルの環状リングが必要です」）。
B.Runはすべての変更後にチェックします：小さな調整（たとえば、コンポーネントの移動）でさえDFMルールを破ることができます。編集後にクイックチェックを実行して、カスケードの問題を回避します。
c.combineの自動化および手動チェック：自動化されたツールはコンテキストを逃します（「このトレースは熱源の近くにあります。追加の間隔が必要ですか？」）。デザイナーにハイリスクエリア（パワープレーン、マイクロビアクラスター）を手でレビューしてください。
ツールのヒント：Altium Designerの「メーカーリンク」機能を使用して、PCB FactoryのDFMデータベースに直接接続します。これにより、最新のルールがデザインソフトウェアに自動的に引き込みます。
3.ガーバーデータの問題：＃1の製造遅延を避けてください
Gerberファイルは、HDI PCBの「青写真」です。これらには、すべてのレイヤーデータ、ドリル命令、はんだマスクの詳細が含まれています。 Gerberファイルの単一のエラーは、数日間生産を停止する可能性があります。一般的な問題には、レイヤーの欠落、データの誤った配分、および廃止された形式が含まれます。それらは、1ミルの不整合でさえマイクロバイアスを破壊するHDIにとって特に費用がかかります。
一般的なガーバーの問題とその影響
| ガーバーデータの問題 | 説明 | HDI製造への影響 |
|---|---|---|
| 設計製造の不一致 | PCBの設計機能（サイズを介して）は、メーカーの機能を超えています。 | トリガーはリクエストを再設計し、生産を1〜2週間遅らせます。材料の無駄を増やします。 |
| 不十分なクリアランス | トレース、パッド、またはVIAの間の間隔は、最小要件を下回っています。 | エッチングエラー（ショートパンツ）、メッキのボイド、および故障により、Yieldsは20〜30％減少します。 |
| 時代遅れのファイル形式 | RS-274X/Gerber X2ではなく、古い形式（Gerber 274dなど）を使用します。 | ファイルは、最新のHDI機器（例えば、LDIマシン）によって読めません。生産は、再フォーマットまで停止します。 |
| 未登録のレイヤー | レイヤーは、共通の参照ポイントに整合していません。 | 原因となる段階からの不整合を介して、ミクロビアは内側の層に接続しない可能性があり、開いた回路につながる可能性があります。 |
| ボードの概要がありません | PCBの定義されたエッジ境界はありません。 | メーカーはボードをサイズに削減することはできません。アウトラインが提供されるまで、生産は保留になります。 |
| 破損/空のファイル | Gerberファイルにはデータが欠落しているか、転送中に破損しています。 | 生産は開始できません。ファイルの再輸出と再確認が必要です。タイムラインまで1〜2日を追加します。 |
| あいまいなファイルの命名 | 非標準名（例：「top_copper_rs274x.gbr」の代わりに「layer1.gbr」）。 | 混乱を引き起こします（たとえば、上層と下層の混合）。反転したボードにつながります。 |
| はんだマスククリアランスエラー | はんだマスクの開口部は、パッドには小さすぎる/大きすぎます。 | ファインピッチHDIデザインに露出した銅（腐食リスク）またははんだブリッジング（ショートパンツ）を引き起こします。 |
| 不適切なブラインド/ハンドリングを介して埋葬されます | 高アスペクト比盲検バイアスはフラグが付けられていないか、層のペアが正しくありません。 | メッキは不均一（薄い壁）であり、サーマルサイクリング中の亀裂によって引き起こされます。 |
HDISのGerberファイルを監査する方法
A.Gerber Viewer：GC-PrevueやViewmateなどのツールでは、レイヤーを検査し、アライメントを確認し、ドリルサイズを確認できます。マイクロビアまたはトレースの問題を見つけるために1000％にズームインします。
b.Validateレイヤーアライメント：すべてのレイヤー（上部の銅、はんだマスク、ドリルファイル）をオーバーレイして、それらが並ぶことを確認します。1mミルの不整合がHDIの問題です。
C.チェックアパーチャデータ：開口テーブル（パッド/シェイプ経由の定義）を確実にデザインに一致させます。
D.BOM/PICK-and-PLACEでのクロス参照：Gerbersのコンポーネントフットプリントは、材料の紙幣（BOM）と一致することを確認します。
e.Testファイルの互換性：「事前チェック」のためにサンプルガーバーセットをメーカーに送信します。これらのファイルが機器で動作することを確認します。
プロのヒント：274Dではなく、RS-274X形式でGerberファイルをRS-274X形式でエクスポートします（埋め込まれた開口データを使用） - これにより、HDI生産で一般的な「開始アパーチャ」エラーが排除されます。
HDI設計製造紛争の解決と防止
HDIの問題を修正するだけでなく、トラブルシューティングだけでなく、そもそも競合を防ぐシステムの構築に関するものです。以下は、設計と製造を調整し、HDIのパフォーマンスを最適化し、欠陥を軽減するための実証済みの戦略です。
1。早期コラボレーション：紛争に対する第1位の防御
HDIの問題を回避する最も効果的な方法は、レイアウトを最終化する前に設計プロセスにメーカーを関与させることです。このコラボレーションにより、設計は最初から「構築可能」になり、工場の専門知識を活用してパフォーマンスを最適化します。
実用的なコラボレーション手順
1.Kickoff Meeting：メーカーのエンジニアリングチームとの会議をスケジュールしてレビューします。
A.Stackup（層の数、誘電材料、銅重量）。
B.VIAプラン（マイクロビアサイズ、アスペクト比、層のペアを介してブラインド/埋葬）。
c.componentリスト（ファインピッチBGA、熱生成部品）。
「12層のスタックアップにFR-4を使用できません。熱安定性のために高TGラミネートを使用することはできません。」などの問題にフラグを立てます。
2.シェアの設計反復：フィードバックのためにドラフトレイアウト（最終ファイルだけでなく）を送信します。製造業者は、後で大きな頭痛を節約する小さな微調整（「このマイクロビアクラスター2ミルを残して、パワープレーンに掘削しないようにする」）を提案できます。
3.明確な役割を定義する：定期的に通信するために設計リエゾンと製造リエゾンを割り当てます。これにより、誤解が回避されます（「設計チームはサイズを変更しましたが、工場は通知されませんでした」）。
4.許容範囲の整理：HDI製造には、緊密な許容範囲（レーザー掘削で±0.1ミル）が必要です。メーカーの機能（「最小トレース幅耐性は何ですか？」）を確認し、デザインを調整します。
ケーススタディ：医療機器会社は、製造業者がスタックアップデザインに関与することにより、HDIの再設計を60％削減しました。工場では、8ミルから6ミルのマイクロバイアス（レーザードリルがうまく処理された）に切り替え、カッティングボードのサイズが15％増加し、信号の完全性が向上しました。
2。高度な設計ツール：パフォーマンスと製造可能性のためにHDIを最適化する
最新のPCB設計ツールは、HDI用に構築されています。これらは、古いソフトウェアではできない細かいトレース、マイクロバイア、3Dレイアウトを処理します。これらのツールに投資すると、エラーが減少し、設計が高速化されますが、シミュレーション機能により、生産前にパフォーマンスをテストできます。
HDI設計用の必須ツール
| ツールカテゴリ | 例 | HDI固有のユースケース |
|---|---|---|
| 3Dデザインとスタックアップツール | Altium Designer（Layer Stack Manager）、Cadence Allegro（Cross-Section Editor） | 複雑なHDIスタックアップ（例えば、積み重ねられたマイクロバイアを備えた16層）を設計し、インピーダンス制御のために誘電体の厚さを検証します。 |
| 信号整合性シミュレーション | Keysight Ads、Ansys Siwave | HDIのタイトなトレース間隔のために、CrosstalkとReflectionの高速信号（例：10Gbpsイーサネット）をテストします。 |
| EMI分析ツール | ANSYS HFSS、Cadence Clarity 3Dソルバー | EMIを減らすために地上面とシールド層を配置します。HDIのサイズは、電磁干渉を起こしやすくなります。 |
| インタラクティブなルーティングツール | Altium Activeroute、ケイデンスシグリティルーター | HDIルールを実施しながら、Auto-route Fine-Pitch BGAトレース（0.4mmピッチなど）（例えば、右角回転なし）。 |
| AI駆動型の設計プラットフォーム | Cadence Allegro X、Siemens Xpedition Enterprise | AIを使用して、マイクロビアの配置を最適化し、トレースの長さ（最大20％）を減らし、発生する前に信号の問題を予測します。 |
HDIの成功のためにツールを活用する方法
A.早期にシミュレート：ルーティング前に信号整合性シミュレーションを実行します。これは、潜在的な問題を特定します（「このトレースには15％のクロストークがあります」）。レイヤースタックアップまたはトレース間隔を調整できます。
B.USE 3D視覚化：HDI PCBには、2Dビューが見落とされる隠された特徴（ブラインドVIA、内層）があります。 3Dツールでは、レイヤーの衝突を確認できます（たとえば、「レイヤー1から3からレイヤー2のパワープレーンにヒットするブラインド」）。
C.Automateのルーチンタスク：AI駆動型ルーティングを使用して、リスクの高い領域（配電、熱管理）に焦点を合わせながら、反復作業（100個のBGAピンをルーティング）を処理します。
ツールのヒント：Siemens Xpeditionの「HDIウィザード」は、マイクロビアスタックアップデザインを自動化します。コンポーネントピッチとレイヤー数を入力し、プラン経由で製造可能な生成を生成します。
3. Microviaのベストプラクティス：＃1 HDI欠陥を避けてください
マイクロバイアはHDI PCBの中心です。これらは、スルーホールを使用せずにレイヤーを接続することにより、高密度を有効にします。しかし、それらは最も一般的な障害点でもあります。HDI欠陥の40％はマイクロビア関連です（亀裂、メッキのボイド、接続不良）。以下は、信頼できるマイクロバイアを確保するためのルールです。
重要なマイクロビア設計ルール
A.Aspect比：マイクロビアのアスペクト比を保持します（深さ：直径）≤0.75：1—低い比率（例えば、0.5：1）は均一なメッキを確保します。たとえば、直径6milのマイクロビアは、4.5ミル（2つの隣接する層を接続する）よりも深くなければなりません。
b。ドリル方法：マイクロバイアス≤8ミルにレーザー掘削を使用します。機械的なドリルでは、HDIに必要な精度を実現できません。レーザー掘削はまた、きれいな穴の壁を作り出し、メッキのボイドを減らします。
C. clearance：マイクロバイアと銅の特徴（痕跡、パッド）の間の7〜8ミルのクリアランスを維持します。これにより、掘削やめっき中に短絡が防止されます。
D.Surface Finish：MicroviaパッドのEnig（Electroless Nickel Immersion Gold）またはEnepig（Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold）を選択します。
E.LANDLESS VIAS：超高密度のデザインのために土地のないマイクロバイア（穴の周りに銅パッドなし）を使用しますが、メーカーがこのプロセスをサポートしていることを確認します（すべての工場が土地のないVIAの精度を持っているわけではありません）。
Microviaのテストと検証
アダーマルサイクリング：D-クーポンを使用したIPC-TM-650 2.6.27（サーマルショックテスト）を使用したマイクロバイアスをテストします。これは、熱ストレスによって引き起こされる亀裂またはパッドの引き抜きを暴露します（例えば、リフローのはんだ中に）。
BX線検査：製造後、X線を使用して、マイクロビアメッキの厚さを確認します。これは、機械的強度を確保するために1〜1.5ミルの銅をターゲットします。
C.マイクセクション：サンプルPCBを切断し、顕微鏡下でマイクロバイアを調べます。これは、ボイド、不均一な壁、または内層との誤った整列を見てください。
プロのヒント：動的アプリケーション（ウェアラブルテックなど）の場合、「積み上げられたマイクロバイア」（積み重ねられていない）を使用してストレスを軽減します。
HDI Excellenceの高度な戦略
複雑なHDI（たとえば、20層ボード、5GベースステーションPCB）の場合、基本的なベストプラクティスでは十分ではありません。次の高度な戦略は、製造可能性を維持しながら密度の限界を押し上げるのに役立ちます。
1。AI駆動型分析：問題を予測および防止します
AIを搭載した設計プラットフォームは、数千の設計変数をリアルタイムで分析することにより、HDI PCB開発に革命をもたらしています。 Cadence Allegro xのようなツールは、機械学習を使用します。
a.optimizeルーティング：AIはトレースの長さを最大20％削減し、信号の完全性を改善し、消費電力を低下させます（平均して15％）。
B.予測欠陥：AIは、デザインを過去のHDI障害のデータベースと比較することにより、高リスクの領域（「このMicroviaクラスターにはメッキの問題があります」）にフラグを立てます。
C.Reduceの設計時間：リアルタイムDFMチェックと自動化されたルーティングカット設計時間は30％増加し、製品をより速く発売できます。
D.改善熱性能：AIは、配置を介して熱抵抗を最大25％減らすことを提案し、高出力HDIでの過熱を防ぎます。
HDISのAIの測定可能な利点
| 特典エリア | 測定可能な改善 | それがどのように機能するか |
|---|---|---|
| トレースの長さの減少 | 最大20％ | AIは、HDIルールを実施しながら、最短経路に沿ってトレースをルーティングします。 |
| 設計時間削減 | 最大30％ | 自動化されたルーティングとリアルタイムチェックは、手動の反復を排除します。 |
| ビットエラー率（BER） | 10〜¹²未満 | AIはインピーダンスを最適化し、高速信号のクロストークを減らします。 |
| 消費電力 | 最大15％少ない | AIは微量抵抗を最小限に抑え、パワープレーン分布を最適化します。 |
| 熱抵抗 | 最大25％低い | AIは熱バイアスを配置し、ヒートシンクは高温領域に沈みます。 |
| 材料廃棄物 | 最大20％少ない | AIは、コンポーネントを梱包することにより、ボードサイズを最適化し、より効率的にトレースします。 |
| 生産コスト | 10〜15％低い | 欠陥や再設計が少ないと、製造コストが削減されます。 |
ケーススタディ：電気通信会社はAIを使用して5G HDI PCBを設計しました。
2。プロトタイピング：大量生産前に設計を検証します
プロトタイピングはHDISにとって交渉不可能です。最高のシミュレーションでは、実際の製造条件を再現することはできません。クイックターンプロトタイプ（1〜3日のリードタイム）テストを行うことができます。
A.製造可能性：工場はマイクロバイア、ブラインドバイアス、細かい痕跡を成功裏に生産していますか？
B.パフォーマンス：シグナルはインピーダンスターゲットを満たしていますか？ボードは熱応力を処理しますか？
c.Assembly：コンポーネント（たとえば、0.3mmピッチBGA）を橋渡しなしではんだ付けできますか？
HDIプロトタイピングメソッド
| プロトタイピング方法 | 説明 | HDIの利点 |
|---|---|---|
| レーザー掘削 | UVレーザーを使用して、マイクロバイア、ブラインドバイアス、埋もれたVIAを作成します。 | 超密度の高いHDIに対して、正確で小さなバイアス（4ミルまで）を有効にします。 |
| 連続したラミネーション | 層ごとにPCB層を構築します（1つの層をラミネートし、次のレイヤーを追加する前に掘削/ルーティング）を構築します。 | 整列したマイクロバイアを備えた複雑なマルチレイヤーHDI（12以上の層）を作成します。 |
| 銅の詰め物でパッドを介して | コンポーネントパッドのマイクロバイアを銅で埋め、次にパッドをプレートします。 | インダクタンスを減らし（高速信号にとって重要）、熱散逸を改善します。 |
| 選択的なメッキ | Enig/Enepigを使用した重要な領域（Microviaパッドなど）のみがプレートします。 | ファインピッチコンポーネントの信頼できるはんだ付けを確保しながら、コストを節約します。 |
プロトタイピングを最大限に活用する方法
1.テストエッジケース：プロトタイプボード全体ではなく、HDIの最も複雑な部分（たとえば、BGA Microviaクラスター）は、時間とコストを節約します。
2.フルテスト：プロトタイピング後、実行してください：
A.電気テスト（連続性、インピーダンス、信号の完全性）。
B.メカニカルテスト（動的HDIのベンドテスト）。
C.標準検査（亀裂を介してチェックする温度サイクリング）。
3.すばやく：プロトタイプが失敗した場合（たとえば、Microvias crack）、メーカーと協力して設計を調整し（たとえば、マイクロビアの直径の増加）、再プロトタイプ - これは、大量生産されたボードを固定するよりも安いです。
プロのヒント：「HDIプロトタイピングラボ」（たとえば、Jabil、Flex）を備えたPCBメーカーを使用します。これらは、小型バッチHDIを迅速に生産するための専門の機器を持っています。
3.フィードバックループ：設計製造ギャップを閉じます
フィードバックループにより、あるプロジェクトからのレッスンが次のプロジェクトに通知されます。問題を文書化し、チーム間でデータを共有し、精製プロセスを行うことにより、繰り返し障害を減らし、時間の経過とともにHDIの信頼性を向上させます。
効果的なフィードバックループを構築する方法
1.欠陥と根本原因を追跡する：共有データベースを使用して、HDIの問題（例：「バッチ123でのマイクロビアクラッキング」）とその根本原因（「アスペクト比1：1が製造制限を超えた」）を記録します。
2.ポストプロダクションのレビューを保持する：各HDIプロジェクトの後、設計チームと製造チームと会って議論します。
A.機能したもの（例、「初期のスタックアップコラボレーションが再設計された」）。
B.そうではなかったもの（例：「Gerber File Formatエラーの生産遅延」）。
C.アクション項目（例、「デフォルトでGerberエクスポート設定をRS-274Xに更新してください」）。
3.品質管理データの使用：製造テスト結果（AOI、X線、サーマルサイクリング）を設計チームと共有します。これは、デザインの選択が生産にどのように影響するかを理解するのに役立ちます（「トレース<3ミルには2倍のエッチングエラーがあります」）。
HDIの主要な品質管理テスト
| テストタイプ | 目的 |
|---|---|
| 自動光学検査（AOI） | 細かいHDI機能で表面欠陥（ショートパンツ、オープントレース、はんだマスクの欠落）を検出します。 |
| X線検査 | 内層層アライメント、マイクロビアメッキ、およびBGAはんだジョイントをチェックします（AOIには見えません）。 |
| 飛行プローブテスト | テストコンポーネントアセンブリ前のトレースとVIAの電気的連続性 - テストポイントのないHDIのために批判的です。 |
| マイクロセクション | PCBの断面を調べて、メッキの厚さ、層の接着、およびマイクロビアの品質を確認します。 |
| サーマルサイクリング | -40°Cから125°Cの間でボードをサイクリングすることにより、弱点（例えば、亀裂、はんだの関節疲労を介して）を露出します。 |
| ピール強度テスト | 銅が誘電体にどれだけうまく付着するかを測定します。低い皮の強度は、HDIの層間剥離を引き起こします。 |
| 時間領域反射測定（TDR） | 高速HDI信号のインピーダンス制御を検証します（たとえば、PCIE 5.0）。 |
例：家電会社はフィードバックループを使用してHDI欠陥を50％削減しました：未登録のレイヤーのためにバッチが失敗した後、ガーバー監査プロセスに「レイヤーアライメントチェック」を追加し、テストデータを設計チームと共有して積み上げデザインを改善しました。
よくある質問
1.最も一般的なHDIデザインの間違いは何ですか？
＃1の間違いは、メーカーとの設計の選択肢を早期に検証することではありません。デザインチームは、工場の機能を超える機能（たとえば、4milマイクロバイア）を指定し、再設計と遅延を指定することがよくあります。これを修正し、最初のレイアウトとスタックアップをメーカーとレビューしてください。
2. HDISのガーバーファイルエラーを回避するにはどうすればよいですか？
A.USE RS-274X/GERBER X2形式（時代遅れの274Dではありません）を埋め込みます。
b。ガーバービューアーのレイヤーを検討して、アライメントと欠落データを確認します。
大量生産の前に、事前チェックのためにメーカーにサンプルセットを設定します。
d。混乱を避けるために、ファイル名をクリアします（「hdi_top_copper_rs274x.gbr」）。
3.アセンブリ中にマイクロバイアが失敗するのはなぜですか？
マイクロバイアは、熱ストレス（リフローのはんだ付けによる）または厚板の不良のために失敗します。これを防ぐために：
A.KEEPアスペクト比≤0.75：1。
B.きれいな穴の壁のためのレーザー掘削を使用します。
アセンブリ前にサーマルサイクリング（IPC-TM-650 2.6.27）を使用したC.テストマイクロバイアス。
D.腐食抵抗のためのemig/enepig表面仕上げを確認します。
4. HDI信号の整合性に最適なツールは何ですか？
高速HDI（例えば、5G、サーバーボード）の場合、使用してください。
A.Ansys siwave for crossstalk and Reflection Analysis。
b。高周波信号シミュレーションのためのキーサイト広告。
C.Cadence Clarity 3D電磁シミュレーション用の3Dソルバー（HDIのタイトなレイアウトにとって重要）。
5.HDIプロトタイピングの費用はいくらですか？それだけの価値はありますか？
HDIのプロトタイプは50〜200ドル（レイヤーと複雑さによって異なります）の費用がかかります。これは、大量生産された欠陥を修正するための10,000ドル以上のコストと比較して少額の投資です。プロトタイピングは、HDISにとって常に価値があります。これは、製造可能性とパフォーマンスをスケールアップする前に検証するためです。
結論
HDI PCBは次世代の電子機器に不可欠ですが、それらの複雑さは、設計と製造に対する意図的で共同のアプローチを必要とします。成功の鍵は、設計の願望と生産能力のギ
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