HDI 品質および受入要件

マイクロビアの小さなサイズの性質は、受容基準を定義することを難しくします。ほとんどのHDI品質および受容要件は、依然としてOEMによって定義されています。IPCは、IPC-6012の一部としてIPC-6016を持っており、これは一般的な資格および性能仕様（6010シリーズ）です。これらの仕様は、ビルドアップHDI層のみをカバーしており、コアは独自のIPC仕様によってカバーされています。

高密度インターコネクト（HDI）構造のためのIPC-6016資格および性能仕様

IPC-6016：この文書には、IPC-6011（一般的なPWB資格および性能仕様）など、他のIPC文書ですでにカバーされていない高密度基板の一般仕様が含まれています。HDI層の受容基準は、以下のスラッシュシートカテゴリに整理されています：

A. チップキャリア

B. 携帯用

C. 高性能

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D. 厳しい環境

E. 携帯可能

受容要件は、これら12の特定の仕様に分けられています：

• セクション 3.1: 一般
• セクション 3.2: 材料
• セクション 3.3: 外観検査
• セクション 3.4: 寸法要件
• セクション 3.5: 導体の定義
• セクション 3.6: 構造的完全性
• セクション 3.7: その他のテスト
• セクション 3.8: はんだマスク
• セクション 3.9: 電気的特性
• セクション 3.10: 環境要件
• セクション 3.11: 特別な要件
• セクション 3.12: 修理

品質管理

マイクロビアは視覚的に検査することがほぼ不可能であり、断面を取ることも極めて困難です。これは、適切な製造が行われているかを確認するために、より間接的なアプローチを必要とします。図1 a-dに示されているような適切なマイクロビアは、図2a-dに示されているような欠陥のあるマイクロビアと区別することができます。これらのビアを断面で見るのは、「テストクーポン」を使用した場合が最も簡単です。例えば、IPCのPCQRRプログラムのようなものです。これらのクーポンはIPC-9151で使用されるものと同じで、統計的に測定されたビアチェーン抵抗と加速熱サイクル試験（HATS）に相関します。[1]品質の良いマイクロビア生産の基準は、100万個のマイクロビアあたり50個以下の欠陥マイクロビアと、デイジーチェーンケルビン抵抗のクーポンの標準偏差の共分散が5%であることです。

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図1. よく製造されたブラインドビアとバリードビアの例; a. 8層ブラインド・バリードビア; b. 6層ブラインド・バリードビア; c. L-1からL-2 & L-3へのスキップブラインドビア; d. ソルダーマスクで満たされた適切なブラインドビア。  

図2. 拒否されるべき不適切に形成されたブラインドビア。

レーザードリリング品質

マイクロビアのレーザー ドリリングの品質は、マイクロビアの故障モードの性質を示しています。図 3 は、レーザー マイクロビアの 7 つの主な品質基準と、品質基準仕様、測定方法、サンプル サイズ、および管理限界を示しています。

図3. レーザードリル加工によるマイクロビアの7つの主な品質基準

ベンダー資格

HDI製造業者を選ぶことは非常に難しい場合があります。PCB製造業者のHDI能力を発見する一つの方法は、新しいIPC-9151能力ベンチマーキングパネルです。この標準化された多層パネルは図4で見ることができます。2、4、6、10、12、18、24、および36層構造で、高密度および低密度の設計ルール、5つの厚さ（PCBおよびバックプレーン用）、および18インチx 24インチの大きなパネルサイズで提供され、さまざまなトレースとスペース、およびブラインドおよび埋め込みのビア構造があります。IPC委員会は、基板用の他の新しいベンチマーキングパネルを計画しています。

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ブラインドビアはオプションですが、製造業者のHDI能力に関する重要なデータを提供します。詳細、アートワーク、およびサンプルレポートは、IPC 9151ウェブサイトで入手できます。

図4. IPCプログラムからの典型的なPCQR2パネル

他の選択肢には、製造用の基板を製作してテストすることが含まれます。この方法は便利ですが、ほとんどの場合、統計的に有意な結果を得ることはできません。つまり、統計的に有意な解釈を提供するには評価されるサンプルが少なすぎます。測定された性能は、サンプルを手選びした結果であり、能力の範囲を統計的に正確にカバーしていない可能性があります。

テスト車両は多くの場合、資格認定に使用され、これは非常に正確です。これは、信頼性を確立する方法でもあります。後のセクションでは、テスト車両と信頼性テストの結果について説明します。

資格認定クーポン

これを行うための最良のツールは、利用可能な多くのパラメトリック分析および特性評価クーポンです。これらは品質評価プロセスの一部です。これらのプロセスは、信頼性評価、最終製品評価、途中製品評価、およびプロセスパラメータ評価をカバーします。ここに5つのクーポンシステムがあり、4つは図5で見ることができます：

• IPC-2221 付録A、D-クーポン
• 導体分析技術 (CAT^™)
• プリント回路品質および相対信頼性 (PCQR2) (図4)
• 高加速熱衝撃 (HATS^™)
• インターコネクトストレステスト IST^™)

図5. 5つのうち4つの資格試験クーポンシステム; a. IPC D-クーポン; b. パネル用のCATのクーポン; c. CATの様々なHATS試験クーポン; d. インターコネクトストレステスト（IST）クーポン。

加速信頼性試験クーポン

信頼性試験車両で一般的に使用されるクーポン方法は3つあります:

• 加速熱サイクル（ATC）
• 高加速熱衝撃（HATS）
• インターコネクトストレステスト（IST）

熱サイクル試験

試験クーポンを使用した加速信頼性試験は、PCBが存在するほど古いです。原理は、小さなスペースに多数の穴を詰め込み、それらをチェーンで接続することです。そのため、「デイジーチェーン」という名前が付けられています。図6に示されている試験ボードは、HDIデイジーチェーン試験車両の典型的な例です。このボードには、様々な試験基準のための異なる試験構造が含まれています。ほとんどのスペースは、HDIブラインドビアデイジーチェーン（ブロックA、B、C、E、およびF）とTHデイジーチェーン（ブロックD）によって占められています。表1は、資格試験のブロックとその基準の要約を示しています。図7は、ノートブックコンピューターやネットワークカードのような、より高いボリュームの技術集約型製品の資格を得るための典型的な例です。

図6. 典型的なHDI適格性/信頼性テスト車両。

信頼性テストには多くのクーポンシステムが使用されます。これらはテスト車両に組み込まれ、その後、さまざまな条件付けとストレスを受け、パフォーマンスを評価するために製造されます。IPCは、IPC-2221標準の付録Aからの新世代のテストクーポン、「D-クーポン」を提供しています。4線式ケルビン抵抗テストのテスト基準は、IPC-TM-650、方法2.6.27Aに記載されています。熱衝撃は、IPC-TM-650、方法2.6.7.2に従います。

これらのテストは、クーポンがSMT対流リフロー組立オーブンを通過し、2つの異なるリフロープロファイル（230OCまたは260OC）のいずれかを使用して最低6回実施された後に行われます。その際、高抵抗やオープンは検出されません。

表1. HDIテスト車両のテスト基準。

図7. 高信頼性コンピュータおよびテレコム製品のための典型的な業界テスト車両。