モバイル基板の製造と組み立て

スマートフォン用プリント基板は、量産される回路基板の中でも特に要求水準の高いものの一つです。1mm以下の薄さの中に10～12層の銅層が圧縮され、直流電源から40GHz帯の5Gアンテナ給電まで、あらゆる信号を同時に伝送します。そのため、信頼性の高い製造には、一般的な商用プリント基板の製造とは異なるレベルの設備、プロセス制御、そしてエンジニアリングサポートが必要となります。

Highleap Electronicsは、OEMおよびODMのお客様向けにモバイルPCBの製造と組立を専門としており、初期のエンジニアリングサンプルから大量生産まで、すべてを自社で対応しています。当社の携帯電話用回路基板製造能力は、現在のスマートフォンプラットフォームのあらゆる要件を網羅しています。

モバイル用プリント基板は、標準的なプリント基板と何が違うのか？

モバイル基板（スマートフォン基板、電話回路基板、携帯電話マザーボードとも呼ばれる）は、単に産業用または民生用電子機器基板を小型化したものではない。同時​​に満たさなければならない制約の組み合わせは、電子機器製造において他に類を見ない。

層数は、一般的な市販基板の2～6層に対し、10～12層となっています。基板全体の厚さは1.0mm以下に抑える必要があります。配線幅は、標準的な基板の100～150μmに対し、50μm（2ミル）が最小となります。ビア技術は、機械的なスルーホールから、ドリル径0.1mmのHDIレーザーマイクロビアへと移行します。また、信号周波数は、標準的な基板では通常1GHz以下であるのに対し、5Gミリ波では最大40GHzに達します。

これらの制約は互いに重なり合います。クレジットカードよりも小さい基板に1,000～1,500個の部品を搭載しつつ、5G無線周波数の絶縁、10W SoCの放熱経路、8,533MbpsのLPDDR5Xメモリルーティングを維持するには、ほとんどのPCB工場では対応できない製造および組み立てプロセスが必要です。

HDIテクノロジー：スマートフォンに必要な理由

高密度相互接続（HDI）PCB技術は、現代のスマートフォン設計において必須であり、現在のSoCパッケージ密度に対応できる唯一の製造手法です。0.4mmピッチのBGAパッケージに収められたフラッグシップアプリケーションプロセッサは、従来のスルーホールビア技術では配線できません。内層に信号配線を拡張するための十分な物理的スペースがないためです。

HDIは、大型の機械式ビアを、必要な層のみを接続するレーザー加工されたマイクロビア（直径0.1mm）に置き換えることでこの問題を解決し、内層の配線スペースを確保します。複数のブラインドビアを連続的な積層サイクルで垂直方向に積み重ねる積層マイクロビア構造により、最新のモバイルSoCパッケージに必要な配線密度を実現できます。

ビルドアップ構成は、SoCパッケージのピッチとインターフェース数によって決まります。ミッドレンジスマートフォンでは1+N+1（6～8層） 、フラッグシップSoC統合では2+N+2（8～10層） 、5Gミリ波フラッグシップではELIC 3+N+3（10～12層）とな​​ります。製造仕様および断面評価方法については、Highleap ElectronicsのHDI PCB製造ページをご覧ください。

モバイル基板メーカーを選ぶ際に注目すべき点

HDI対応を謳っているすべてのPCB工場が、実際に量産可能な歩留まりでモバイルグレードの基板を生産できるとは限りません。モバイルPCBサプライヤーを評価する際、有能なメーカーと再設計を余儀なくされるメーカーを分ける4つのポイントがあります。

• レーザードリル加工（最小0.1mm） — マイクロビアの直径がBGA配線密度を直接制限する。0.15mmドリルに制限された工場では、現在のフラッグシップSoCパッケージをサポートできない。
• TDR検証によるインピーダンス制御 — シミュレーションのみによるインピーダンスは、5G RFおよびLPDDR5Xメモリインターフェースには不十分です。測定されたクーポンデータは、すべての生産ロットに同梱する必要があります。
• BGAパッケージで100% AXI ― ボードが機能テストを受ける前に空隙率を把握するには、すべての接合部を自動X線検査するしか方法はありません。サンプリングは移動生産には適していません。
• 製造から組み立てまでをワンストップで実施 ― ベンダー分割サプライチェーンでは、歩留まりの問題が発生すると、リフロープロファイルの不一致や責任の所在の不明確さが生じる。

Highleap Electronics：モバイルPCBの製造と組み立て

Highleap Electronicsは、Qualcomm Snapdragon、MediaTek Dimensity、Samsung ExynosプラットフォームをベースにしたスマートフォンOEMおよびODM向けのモバイルPCBを製造しています。

5Gサブ6GHz帯およびミリ波帯の設計においては、RF層に特殊な低損失ラミネートまたはLCP（低損失複合材）を指定しています。これは、当社の高周波PCB製造ライン全体で使用されているものと同じ低損失材料仕様です。また、カメラモジュールや折りたたみ式ヒンジ接続用のリジッドフレキシブル基板、 Qi規格対応ワイヤレス充電基板も製造しており、最新のスマートフォンに必要なPCB全体を単一のサプライヤーでカバーしています。

モバイルPCBのプロトタイプから量産まで：そのプロセスとは？

ほとんどのモバイルPCBプロジェクトは、ガーバーファイルのレビューから始まります。ガーバーセット、大まかな積層構成仕様、および想定される生産量があれば、24～48時間以内にDFMレポートと概算見積もりを取得できます。エンジニアリングサンプルの製作期間は、ベアボードで通常7～14日、組み立て済みプロトタイプでさらに3～5日かかります。その後、量産開始前に、X線断面解析、インピーダンス検証、熱サイクルサンプリングなどの設計検証が行われ、プロセスパラメータが確定します。基板が当社の工場内でどのように製造されるかの詳細は、PCB製造プロセスページをご覧ください。

当社は、ターンキー方式（部品調達）と委託部品組立の両方に対応しています。他社から乗り換えるお客様には、既存設計の無料DFMレビューを提供しています。これにより、これまで設計上の問題とされていた歩留まり問題の根本原因を特定できることがよくあります。

モバイル基板製造に関するよくある質問

スマートフォンの基板は通常、何層構造になっていますか？

最新のハイエンドスマートフォンのほとんどは、10～12層のプリント基板（PCB）を使用しています。ミッドレンジ端末は通常、6～8層です。層数はSoCプラットフォームによって決まります。Qualcomm Snapdragon 8シリーズやMediaTek Dimensity 9000シリーズの設計では、信号の整合性を損なうことなくすべての高速インターフェースを配線するために、一般的に10層以上の基板が必要となります。

モバイル基板製造における最小注文数量はどれくらいですか？

Highleap Electronicsでは、試作品製作に最低注文数量は設けていません。5～20枚の基板を用いたエンジニアリングサンプル製作が一般的な出発点となります。量産価格は500枚程度から適用され、5,000枚以上からは本格的な量産最適化サービスをご利用いただけます。

モバイル基板の見積もりを依頼する際に提出する必要のあるファイルは何ですか？

作業開始にあたっては、ガーバーファイル（RS-274X形式）とスタックアップ仕様書があれば十分です。組立見積もりには部品表（BOM）が必要です。ODB++ファイルにも対応しており、設計製造性（DFM）レビューの際に不足している情報があれば、弊社のエンジニアリングチームが確認いたします。ご相談開始にあたって、すべての資料を揃える必要はありません。

5Gミリ波に対応したモバイル基板を製造できますか？

はい。5Gミリ波設計では、RF層に低損失誘電体材料（特殊な低損失ラミネートまたはLCP）を使用し、TDR測定によってインピーダンス制御された配線を検証する必要があります。当社では、これらの材料と標準的なFR4を内層に組み合わせたハイブリッド積層構造を製造し、各生産ロットに同梱されるクーポンデータを用いてRFセクションのインピーダンスを検証しています。

Highleap Electronicsは、モバイル用プリント基板の製造に関してどのような認証を取得していますか？

Highleap ElectronicsはISO 9001:2015認証を取得しており、IPC-A-610クラス2を基準として製品を製造しています。信頼性要件の高いプロジェクト向けには、ご要望に応じてIPCクラス3の検査基準もご提供可能です。すべての生産ロットには、材料ロット記録、検査報告書、インピーダンス試験データなど、完全なトレーサビリティ文書が添付されます。