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高密度配線(HDI)設計

高密度配線(HDI)設計では、トレース、ビア、レイヤ密度の限界に挑戦します。これらの基板は、非常に小さなトレースとビアで高い層数を実現しています。また、HDI PCBは、より大きな機能を使用する一般的な回路基板とは異なる製造および組立プロセスを必要とします。HDI PCBデザインの実装についての詳細は、ライブラリのリソースをご覧ください。

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UHDI PCBにおいて、銅箔重量はシグナルインテグリティにどのような影響を与えるのでしょうか? UHDI PCBにおいて、銅箔重量はシグナルインテグリティにどのような影響を与えるのでしょうか? 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 私はこれまで、より細い線幅やより狭いクリアランスでは、なぜ銅箔重量を小さくする必要があるのかについて、動画や記事で説明してきました。主な理由は、ベースとなる銅箔の厚みが銅配線幅に近くなると、メーカーは2 mil/50ミクロンのような非常に小さい配線幅や間隔まで銅をエッチングできなくなるためです。このため、HDI PCBで使用される最小クラスの線幅と間隔では、配線断面は幅広い台形というより、正方形に近いアスペクト比を示す傾向があります。これは特にストリップライン層で顕著です。 銅膜が薄くなるほど線幅も細くなると、線路インピーダンスには何が起こるのでしょうか。特に、銅厚のある変動に対して線路インピーダンスはどのように変化するのでしょうか。これらは重要な問いです。なぜなら、伝送線路、アンテナ、プリントRF回路、あるいは銅によるインピーダンス制御が必要なその他の回路のシミュレーションで、どれだけのマージンを許容できるかに影響するからです。この記事では、これらの点を検討するとともに、実際の銅膜厚ばらつきに対する線路インピーダンス変動のデータも示します。 UHDIにおける銅の形状 前述のとおり、UHDI設計における銅配線は、一般的な矩形断面や台形断面というより、正方形に近い断面形状を持ちます。台形断面が生じるのはサブトラクティブエッチングによるもので、これはエッチャントが露出した銅箔表面を継続的に削っていくためです。銅箔重量が小さくなるとエッチング時間も短くなり、その結果、配線のエッチファクタが小さくなって、より正方形に近い形状になります。 HDIとUHDIを分ける一般的な境界は、加法プロセスを使う必要が出てくる点です。UHDI設計で用いられる50ミクロン未満の線幅を製造するには、 SAP or mSAPが必要です。加法プロセスではエッチングを行わないため、析出した銅はエッチングされた銅よりもはるかに正方形に近い形状になります。下の画像は、味の素ビルドアップフィルム(ABF)上にストリップラインとして加法形成された配線の例を示しています。配線はABF上に形成され、その後ボンディング層で覆われてストリップラインを構成します。 これらの配線のばらつきは非常に小さく、左側の画像に示された配線全体でわずか数ミクロン程度です。これを断面寸法と比べると、水平方向・垂直方向ともに約40ミクロンです。このばらつきを一般的なエッチング配線と比較すると、粗さだけでも数ミクロンに達することがあり、さらにエッジの均一性や箔の平坦性によっても同程度のばらつきが生じます。 信号整合性の観点では、ここで2つの重要な問いが生じます。 銅厚のばらつきはインピーダンスにどのような影響を与えるのか。 また、その影響は標準的な銅箔重量の場合と、UHDIにおける薄膜厚の場合とでどう比較されるのか。 大きい銅箔重量と小さい銅箔重量でのインピーダンスへの影響を調べる まず、一般的な標準PCB構成で何が起こるかを考えてみましょう。ベースの銅箔重量は通常0.5 oz/平方フィートで、スルーホールビアを形成するために外層は約1.0 oz/平方フィートの銅厚までめっきされます。 サブトラクティブエッチングで製造されるHDI設計では、より細い線幅と狭いクリアランスに対応するため、ベース銅箔重量は0.25 oz/平方フィートから始まる場合があります。その後、マイクロビア形成時に適切な重量へ影響を与えないよう穴部を選択的にめっきし、外層は0.5 記事を読む