積層マイクロビア基板の製造

最初の決定事項は、ビアを積み重ねる必要があるかどうかです。

積層マイクロビアは、製造上の影響を伴う設計上の選択です。すべてのHDIボードに標準搭載される機能としてではなく、明確な配線や相互接続密度の制約を解決するために採用されるべきものです。

連続するレーザーマイクロビアは、積層誘電体層全体にわたってほぼ同じXY位置を占めます。各新しい層は下層の接続部に接続され、通常は次のマイクロビアを支えることができるように、銅が充填され、キャップされた構造が必要となります。この構成により、ファインピッチデバイスの下の配線チャネルを維持できます。また、プロセス認定時に注意が必要な、追加の銅間インターフェースも生成されます。

Highleapのエンジニアリングに関する議論は、ファンアウトと層間接続性から始まります。具体的には、部品ピッチ、パッドフィールド、配線/間隔の制約、基準面、誘電体厚さ、銅箔重量、および許容されるビア位置などです。配置の変更によってリターンパスやインピーダンスが変化する場合は、そのトレードオフは顧客の電気設計レビューの対象となります。

より幅広い構造オプションについては、関連するHDI PCB製造およびHDIスタックアップ設計のリソースをご覧ください。このページでは、特に積層マイクロビアチェーンの製造と認証取得によるサポートの実現に焦点を当てています。

難しいのは隠れた銅のインターフェースだ

積層型マイクロビアは、配線密度を高めるための簡便な方法としてしばしば提示されます。しかし、長寿命かつ高性能な製品においては、ある層の銅充填層と、次の層を支えるターゲットパッドまたはキャップとの間の界面の健全性がより重要な課題となります。局所的な空隙、充填不足、金属接合不良、汚染、あるいは製造工程のばらつきは、潜在的な相互接続の弱点となる可能性があります。

これは、積層マイクロビアすべてに対する理論的な異議ではありません。これは、既知の認証上の問題です。2019年、IPCは、特定のマイクロビアの不具合が、基板の受け入れ後（リフロー、アセンブリストレススクリーニング、または実地使用時）にのみ検出されることを公に警告し、ターゲットパッドと銅充填材の界面が弱いリスクを強調しました。また、従来の断面検査だけでは、すべての潜在的な欠陥を検出できない可能性があることも警告しました。

高信頼性プログラムについては、ビアチェーン試験片、リフロー試験、関連する熱ストレス時の抵抗モニタリング、マイクロセクション基準、および顧客固有の受入要件について検討してください。契約上のIPCまたはOEM仕様の該当改訂版を使用してください。IPCの警告や単一の試験結果によって、すべての積層構造が危険になるわけではなく、また、試験済みのすべての構造が普遍的に認定されるわけでもありません。

Highleapが本番環境のスタックを評価する方法

積層マイクロビア基板の製造は、繰り返し積層していく工程です。そのコストと技術的な難しさは、各層を次の層を支える準備を整えることにあり、単にドリルを小さくするだけでは解決しません。具体的な工程は、ラミネートシステムと認定工場の手法によって異なります。以下は、エンジニアリングレビューの際にお客様と調整する工程の流れです。

1. コアとレイヤーペアの定義を固定するコア、各積層誘電体、銅箔の重量、最終的な厚み、埋め込み配線、および積層位置を記録します。各マイクロビアの開始位置と終了位置に、明確な層番号を割り当てます。
2. ラミネート加工して、目的の銅を露出させる次の誘電体層を構築する。所定の位置合わせと深さ条件を満たした上で、レーザーを用いてターゲットパッドまで穴あけ加工を行う。ターゲットパッドの準備は、その後の界面品質に影響を与える。
3. 着陸面の金属化、充填、および準備次のマイクロビアが真上に配置される箇所に、電気めっきされた銅の充填層とキャップ層を指定します。めっきの品質、ボイド、平面度、およびその後の銅表面処理を管理します。
4. 承認された積み重ねレベルのみを繰り返します積層工程が増えるごとに、取り扱い、積層露光、制御のためのインターフェースも増えます。積層高さの変更や千鳥配置ビアへの切り替えは、設計変更として扱う必要があります。
5. チェーンを検査し、組み立て時の露出を計画する公開されている製造基準と認定証拠を確認してください。ビアインパッドがBGAの下にある場合は、PCBAチームと連携して、仕上がり面とリフロー露光の位置を調整してください。

積層型マイクロビアのサプライヤーを評価する：形容詞ではなく、証拠を求める

HDIサプライヤーの最大層数だけでは、その銅充填積層ビアプロセスがお客様の構造に適合するかどうかはわかりません。調達担当者やOEM品質チームにとって有用な証拠は、実際のビアチェーン、ラミネート、およびテスト曝露に関する具体的な情報です。

受入目標はRFQ段階で確定することをお勧めします。サンプルの微細断面検査は、そのサンプル位置における状態を確認するものであり、性能ベースの信頼性試験とは互換性がありません。同様に、室温での電気試験では、熱ストレス下で現れる弱点を見逃す可能性があります。適切な組み合わせは、アプリケーションのリスクと顧客の仕様によって異なります。

Highleapは、同一プログラム内でSMT、BGA実装、検査、機能テストが必要な場合、高度なPCB製造とPCBアセンブリ、部品調達を連携させることができます。特に、ファインピッチBGAフットプリント内に積層ビアインパッド構造を配置する場合、製造とアセンブリの早期連携が重要になります。

提案されたHDIスタックアップから意味のある引用まで

積層マイクロビアの見積もりには、基板の実際の製造方法（積層サイクル数、銅充填層数、埋め込みビアの位置関係、材料システム、パネル歩留まり、検査、信頼性評価など）を考慮に入れる必要があります。同じ外形寸法と層数を持つ2枚の基板でも、製造工程やリスクは大きく異なる場合があります。

当社は、責任ある中国のプリント基板製造パートナーを必要とする、欧州やイスラエルのOEMプログラムを含む国際的なエンジニアリングおよび調達チームと協力しています。これらのチームにとって、サプライヤーの承認には、エンジニアリング文書、生産トレーサビリティ、該当する場合は材料およびRoHS/REACH関連文書、機密保持条件、出荷および検査範囲に関する合意などが含まれます。これらの詳細は、試作品の承認後ではなく、技術見積もりと同時に確定されるべきです。

積層マイクロビア基板プログラムにHighleapを選ぶ理由とは？

Highleap Electronicsは、中国を拠点とするPCBおよびPCBA製造パートナーであり、HDIレーザー穴あけ、銅充填積層ビアプロセス、多層ラミネーション、統合電子機器アセンブリなどのオプションを公表しています。当社は、層数のみで指定された汎用基板を購入するのではなく、配線密度や製造リスクについてエンジニアリングサプライヤーと議論したいチームに最適です。

目標は、エンジニアリング評価から承認済みの再現可能な量産へと進むことができる設計を実現することです。そのためには、実際の積層形状、適切な材料とプロセス手順、そして製品リスクに見合った信頼性の証拠について合意する必要があります。積層構造図を共有し、Highleap社との製造に関する協議をご依頼ください。