微細配線回路向けmSAP基板製造

Highleap Electronicsは、必要な導体形状、ピッチ、銅構造から修正半加法プロセスが必要となる微細配線回路設計向けに、mSAP PCB製造レビューと見積もりを提供しています。現在のサプライヤーが指定された線幅、間隔、または微細ピッチレイアウトに対応できない場合は、リリース済みの設計図と積層構造図をお送りください。実際の設計に基づいてプロセス要件を評価いたします。

mSAP PCBの製造においては、最小ライン数／スペース数だけでは不十分です。完成導体幅、銅厚、誘電体システム、層位置合わせ、インピーダンス目標、パネルレイアウト、検査基準などを総合的に考慮する必要があります。Highleapの見積もりプロセスは、価格と納期を決定する前に、必要な構造を確立し、プロセス上の前提条件を確認することを目的としています。

mSAPによるPCB製造と減法エッチングの比較

従来の多層基板は、減法によって製造されます。層全体を銅で覆い、ドライフィルムに画像を印刷し、露出した銅をエッチング除去することで、残った銅がパターンとなります。したがって、最終的な線幅は、フォトリソグラフィによる線幅からエッチングで除去される部分を差し引いた値となり、エッチングは垂直ではなく、アンダーカット方式で行われます。アンダーカットの程度は、銅の厚さやパターンの縦横比によって不均一になります。

半加法プロセスでは、このロジックが逆転します。まず、目的の形状をした薄いシード層としてパターンを作成し、次に銅を全厚までめっきします。薄いシード層から銅をめっきするため、mSAPは減法エッチングに伴う横方向のアンダーカットを低減できます。最終的なライン形状は、イメージング、レジストプロファイル、めっきされた銅の厚さ、シード層の除去、およびプロセス制御に依存し、リソグラフィのみで決定されるわけではありません。

これが、mSAPが実際に他社と異なる点です。完成した銅はエッチングによって定義されるのではなく、イメージによって定義され、その後成長されます。そのため、mSAPは、減法プロセスでは丸みを帯びてしまったり、エッチングに耐えるために膨大な量の過剰補正が必要になったりするような、微細ピッチのパッドアレイや細い配線を製造できるのです。

細線設計におけるmSAPと標準PCB製造の比較

シード層を印刷する必要があり、めっきも均一でなければならないため、従来の積層板上にmSAPを形成することは可能ですが、最適な方法ではありません。業界では、mSAP構造は、表面化学がプロセスをサポートする材料系、すなわち非常に滑らかな銅箔、そして最高性能の構造では低損失で誘電特性が良好な樹脂系上に構築されます。

要求が単に「微細な配線」であって、「薄い誘電体上にインピーダンス制御された微細な配線」ではない場合、高品位ラミネートを用いた従来型の微細配線プロセスで、より低コストで要求を満たすことができる可能性があります。mSAPの優位性は、微細な構造が高密度である場合、銅層が線幅に対して厚い場合、または形状がフォトリソグラフィとエッチングで解像できる限界に近い場合に顕著になります。

ファインライン基板向けmSAP基板製造プロセス

以下の手順は、このプロセスの核心部分です。各ステップは次のステップのための表面準備として存在し、その順序は変更できません。

ステップ4は、最も難しい部分です。電気めっきはパネルレベルのプロセスであり、大きなパネル全体に電流が完全に均一に分布することは決してないため、銅の厚みがばらつき、厚みがばらつくと最終的な線幅もばらつきます。パネルの形状と用途は、製造業者の設備、めっき均一性管理、および特定の設計によって異なります。したがって、提案されたパネルレイアウトとプロセス経路を評価できるように、見積書には完成基板の寸法を含める必要があります。

mSAPのPCB製造における細線幅と間隔の要件

mSAPラインで使用されるめっき浴は、汎用銅めっき浴とは互換性がありません。めっき浴中の添加剤はめっき速度とめっき量を制御し、mSAPにとって重要なのは、シード領域間の狭い溝に銅がどのように成長するかという挙動です。広い領域で良好なめっきが可能なめっき浴は、微細ピッチアレイの内部への銅の供給を阻害し、パッドと配線の間にテーパーや隙間を生じさせる可能性があります。

購入者にとって以下の3つの結果が生じますが、これらは図面レビューに反映されるため、理解しておく価値があります。

• 平面方向のアスペクト比は重要である。 高密度パッドアレイは、めっき装置にとって一連の狭い溝のように振る舞います。アレイの密度が高く、ピッチが細かくなるほど、均一なめっきは難しくなり、めっきプロセスは製造業者の特定の化学組成とパネル設計に大きく依存するようになります。
• 種層は微細構造形成におけるボトルネックとなる。 微細な空間における無電解めっきは、速度が遅かったり、不完全であったりする可能性がある。これは、実現可能なパターンサイズに大きな制約を与え、より高度なリソグラフィ技術を用いても解消できない。
• 銅は厚みが厚いほど、不釣り合いなほど硬くなる。 めっきは空間を均一に、銅の重量分だけ満たす必要があるため、微細な部分に大量の銅が必要となる場合、この工程において最も難しい組み合わせの一つとなる。

高密度構造における関連する減法加工については、当社のレーザー直接イメージング（LDI）プロセスで説明しており、微細ピッチ加工における穴あけ加工については、当社のレーザー加工PCBビアで説明しています。微細配線と積層構造を組み合わせた基板については、当社のHDI積層設計で積層構造の問題を取り上げています。

ファインピッチ部品向けmSAP PCB設計ルール

mSAP向けの設計は、より厳しい数値設定を伴う標準的なフォトリソグラフィ向けの設計とは異なります。いくつかのルールは、値ではなく種類が変わります。

• 環状リングは、もはや最小幅の制約条件ではない。 銅はエッチングされるのではなく成長するので、アンダーカットによってパッドが削り取られることなく、パッドを最終的な穴のサイズに近づけることができます。これにより高密度パッドアレイが可能になり、ファインピッチ設計において配線可能な面積を大幅に増やすことができます。
• エッチング補正は、同じようには必要ない。 エッチングによる損失を補正することに慣れている設計者は、完成した形状がイメージされた形状に非常に近いので、設計を再確認する必要がある。
• 微細な部分における銅の重量配分は正当化されなければならない。 設計で50μmの配線に2オンスの銅層が要求されている場合、めっき工程でその層を均一に埋め込む必要があり、工程マージンが小さくなります。多くの場合、厚みと幅の関係をリリース前に確認しておく価値があります。
• 完成した銅材のインピーダンス値を再計算する必要があります。 特性インピーダンスは配線幅と銅厚に依存し、mSAPの銅表面はエッチング処理された表面よりも滑らかです。インピーダンス目標値が標準プロセス計算に基づいて設定されている場合、実際の仕上がり形状と照らし合わせて確認することをお勧めします。

インピーダンス制御全般については、当社のRF PCBインピーダンス制御に関する記事およびより広範な制御インピーダンスPCB設計に関する記事で解説しており、RFレイアウトにおける微細構造への影響については、当社のRF PCB設計ガイドラインで取り上げています。

高密度プリント基板にmSAPテクノロジーを使用するタイミング

mSAPは特定の状況下でそのコストに見合う効果を発揮しますが、それ以外の状況では、より優れたラミネートを用いた従来型の微細配線プロセスが合理的な解決策となります。mSAPが有効なのは、設計に減算配線では解決できない微細ピッチのパッドアレイが含まれている場合、配線の幅がインピーダンスを決定し、幅の許容誤差が厳しい場合、銅箔を配線幅に対して厚くする必要がある場合、そして構造が高密度で、通常の基板では機械設計で許容されるよりも多くの層が必要となる場合です。

線幅をわずかに縮小するだけで済む場合、基板が大きく銅箔厚が厚いが仕様が一般的な場合、あるいは生産量が多く工程コストが支配的で、従来の微細線ラミネートを用いた工程で必要な公差を満たす場合などは、この方法は採算が合いません。このような場合、レーザー加工と高品質ラミネートを用いたHDI基板製造工程の方が、通常はより合理的な仕様となります。

材料選定は、購入者が想像する以上に意思決定に影響を与えます。ラミネートはシード層の化学組成と適合する必要があり、RF構造の場合、銅の品質に関わらず、樹脂システムの誘電率と誘電正接によって達成可能な性能が決まります。当社のPCB材料選定は、これらのトレードオフを網羅しており、特に低損失材料ファミリーは、当社の低Dkおよび低Df PCB材料に含まれています。

mSAPによるファインライン製造におけるPCBコストとリードタイム

mSAPの見積もりにおいて、価格の主要因は銅そのものではなく、製造工程とパネルの仕様です。

• 画像撮影およびめっきサイクルの回数。 積層構造における各内層は、完全なmSAPサイクルに相当します。コアの上に4層積層構造を構築する場合、mSAPサイクルは1つではなく4つになります。
• パネルサイズ。 mSAPパネルは、広い面積ではめっきの均一性が低下するため、サイズが小さくなっています。標準パネルに適合しない基板は、まさにこの理由から、かなり高価になる可能性があります。
• 微細構造における収率。 高密度アレイにおける欠陥は、検出が遅れることが多く、パネル全体を廃棄せざるを得ない場合があるため、発生確率が高く、コストも高くなります。
• 材料。 ラミネート加工と銅箔加工の仕様にはかなりのコストがかかり、従来の基板よりもファインライン基板の方がコストに占める割合が大きくなります。
• 測定。 細かい形状は計測する必要があり、計測方法は見積書に含まれます。

価格ではなく納期が制約要因である場合は、見積依頼書にその旨を明記してください。パネルの小型化、積層構造の簡素化、製造工程の2段階分割などは、リードタイムに大きな影響を与える可能性があり、製造業者はそれが重要であることを認識して初めて最適化を図ることができます。これらの製造におけるリードタイム構造については、当社のPCB製造プロセスフローに記載されています。

mSAPは、ファインラインおよびファインピッチ設計向けのPCBメーカーです。

mSAP PCBの製造業者を探す際、エンジニアは、単に宣伝されている最小の線幅だけでなく、意図する積層構成における検証済みのプロセス能力を比較検討する必要があります。Highleapは、微細配線、高密度パッドパターン、制御された銅形状を含むmSAP PCB製造に関する問い合わせを検討し、生産開始前に必要な構造の詳細と認定チェックを明確にすることができます。

ファインラインPCBの製造見積もりをご希望の場合は、完成品のライン幅と間隔、層ごとの銅厚、誘電体材料、積層構造、層数、基板サイズ、インピーダンス要件、および想定される生産量をご提供ください。設計がファインピッチパッドまたは高速信号を対象としている場合は、フットプリントの詳細とインピーダンス表もご提供ください。これらの情報により、mSAPが必要な設計と、従来型のファインラインプロセスで低コストで製造可能な設計を区別することができます。

設計において、細線配線と高密度相互接続を組み合わせる場合、HighleapのHDI PCB製造ルートが適している可能性があります。インピーダンス制御が必要な場合は、インピーダンス制御PCBの設計詳細とともに要件を記載してください。設計パッケージ一式を提出するには、「細線PCB製造の見積もり依頼」をご利用ください。

• 見積もりパッケージ： ガーバー/ODB++ファイル、スタックアップ、ライン/スペースターゲット、銅厚、該当する場合はインピーダンステーブル、検査要件、および予測数量。

mSAP PCB製造に関するよくある質問

mSAPは、積層構造や逐次積層構造と同じものですか？

いいえ、これらは異なる次元です。シーケンシャルラミネーションとビルドアップは、層がどのように積み重ねられ、プレスされるかを表します。mSAPは、層上の銅箔がどのように形成されるかを表します。基板はビルドアップでなくてもmSAPである可能性があり、また、ビルドアップは減法加工によって作られることもあります。これらはしばしば一緒に使用されるため、問い合わせの際に用語が混同されることがあります。

mSAPは実際にどのくらいの線幅を実現できるのか？

それは、銅の重量、材質、めっきの化学組成、そしてパネルのサイズによって異なります。具体的な数値を挙げるよりも、基板上の最小の部品は何か、その部品の銅の重量はどれくらいか、そしてその周囲の密度はどれくらいか、という点が重要です。これら3つの要素を総合的に考慮することで、設計が適切か、あるいはぎりぎりの性能かが判断できます。

mSAPはブラインドビアや埋め込みビアにも使用できますか？

はい。ビア構造は、他の積層プロセスと同様に、穴あけとめっきによって形成され、銅層はmSAPによって製造できます。注意すべき相互作用は、ビア壁のめっきとプレーナー層のめっきです。どちらも同じ化学浴で行われるため、ビアはシード層に汚染物質が閉じ込められないようにめっきする必要があります。

mSAPは達成可能なレイヤー数を変更しますか？

これは、高密度積層における実際的な限界を変える。なぜなら、層を追加するごとにめっきサイクルが増え、それに伴う歩留まりリスクが生じるからである。機械的限界と材料的限界は依然として並行して適用される。多くの層と非常に微細な形状を必要とする設計では、通常、層数を設計変数として見直す方が望ましい。

完成した基板は通常通りはんだ付けや組み立てが可能ですか？

はい。mSAPは銅箔の形成に影響を与え、組み立て工程には影響しません。表面仕上げが指定されていることを確認することは重要です。なぜなら、はんだ付けできない表面にファインピッチ基板を組み立てることはよくある問題であり、回避可能な問題だからです。