Ultra HDI: それは単なる流行語ではありません

小型化、高速化、効率化が求められる電子機器の需要が高まる中、プリント基板（PCB）技術は急速に進化してきました。業界で注目を集めている最新の進歩の一つが、ウルトラハイデンシティインターコネクト（Ultra HDI）技術です。

PCBデザイナーにとって、Ultra HDIを理解することは重要です。これは従来のHDI（ハイデンシティインターコネクト）技術からの大きな飛躍を表し、さらなる小型化、性能の向上、信頼性の強化を可能にします。この記事では、Ultra HDIが何であるか、標準のHDIとどのように異なるか、そしてなぜ現代の電子設計において重要なプレイヤーとなっているのかを探ります。

Ultra HDIとは何か？

Ultra HDIはHDIの原則を基にしていますが、回路密度と小型化の面でさらに限界を押し広げています。これには、設計者がより小さなスペースにより多くの機能を詰め込むことを可能にする、いくつかの最先端の特徴が含まれています。

Ultra HDIの主な特徴

• 非常に細いトレースとスペース： Ultra HDI PCBは、トレース幅と間隔が25マイクロンまで狭く、従来のHDI設計よりも大幅に密度が高いです。これにより、よりコンパクトな回路レイアウトと、コンポーネント配置の柔軟性が向上します。
• マイクロビアと埋め込みビア：ウルトラHDIは、直径が50ミクロンまでのレーザーで穿孔された穴であるマイクロビアを使用し、大きな機械的ドリル穴を必要とせずにPCBの複数の層を接続します。これにより、空間効率を最大化する複雑で多層構造を実現します。
• 先進的な材料選択：熱膨張時の機械的ストレスを最小限に抑え、特に5G、IoT、高速コンピューティングなどの高周波アプリケーションで信号の整合性を支援するために、高性能材料がビルドアップ層に選ばれます。

ウルトラHDIの製造と組み立てには多くの課題があり、これらの多くは細ピッチBGAファンアウトでのマイクロビアの使用に関連しています。より高密度なコンポーネントを扱うためには、細ピッチBGAパッケージにルーティングするために必要な小さな銅の特徴とマイクロビアの使用が不可欠です。細ピッチBGAの使用は、ウルトラHDIビルドのもう一つの中心的な特徴であり、これらの技術がより小さな革新的な製品の主要な可能性を提供します。

ウルトラHDIとHDIの違いは何ですか？

HDI技術は既に従来のPCB設計よりも大きな回路密度を可能にしていますが、ウルトラHDIはさらに一歩進んでいます。ここにその方法があります：

• 細かい特徴サイズ：HDI PCBでは、トレースの幅と間隔は通常50〜75ミクロンですが、Ultra HDIではこれらを25ミクロン以下に減少させます。このように高密度にすることで、同じボードスペース内でのルーティングの可能性が増します。
• より高度なビア構造：HDI設計ではマイクロビアを使用しますが、Ultra HDIのより進んだ材料では、さらに小さな直径のスタックビアやステージングビアを使用できます。銅フィルムとUltra HDIの誘電体の間のCTEマッチングのおかげで、スタックマイクロビアは従来の構築よりも故障しにくくなります。
• HDIと比較した層数の削減：Ultra HDIでは、信号をビルドアップ層に集約できるため、Ultra HDI PCBはHDI構築として作成された同じ設計のものよりも層数が少なくなります。

これらの違いは、Ultra HDIがHDIに対する単なる段階的な改善ではなく、次世代製品に取り組むPCB設計者に新たな可能性を解き放つ重要な前進であることを意味します。

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なぜUltra HDIが人気を集めているのか？

Ultra HDIの採用が増加しているのは、高性能、コンパクトな形状、堅牢な信頼性を必要とする業界の要求が絶えず進化しているためです。ここでは、Ultra HDIが先進的なPCB設計のためのゴーソリューションとなっている主な理由をいくつか紹介します：

ミニチュア化

ウルトラHDI PCBスタックアップで使用される薄い層は、設計者がより小さなスペースにより多くのコンポーネントを組み込むことを可能にします。これらの薄い層は、小さなボールピッチを持つ非常に細かいピッチのBGAパッケージを使用するためにも必要です。

熱管理の改善

電子デバイスがますますコンパクトなスペースでより多くの熱を発生させるため、熱管理は重要な設計上の考慮事項です。ウルトラHDIは、熱の放散を向上させる先進的な材料を利用し、過熱のリスクを減少させ、デバイスの信頼性を向上させます。

次世代技術の未来

産業は、IoT、自動運転車、AI駆動システムなど、より複雑で要求の厳しい電子アーキテクチャへと移行しています。ウルトラHDI技術は、PCBがより高い処理速度、より大きなデータ要求、そして増加した接続ニーズを処理できるようにし、製品を将来の進歩に適応させることができます。

これはPCB設計者にとって何を意味するのか？

設計者にとって、ウルトラHDIは新たな機会と課題の両方を提示します。これにより、前例のないレベルのミニチュア化と複雑さが可能になりますが、レイアウト、材料、製造プロセスについても慎重な検討が必要です。設計ルールはより厳格であり、コンポーネントの配置、ビア構造、および信号整合性管理において、より高い精度が求められます。

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さらに、設計者は製造可能性を確保するために、超高密度配線（Ultra HDI）が最先端の製造技術を要求するため、製造専門家と密接に協力する必要があります。これには、マイクロビア用のレーザードリリング、高度な積層プロセス、高度に制御されたエッチング方法などが含まれます。材料ベンダーも重要な役割を果たします。特定のアプリケーションや製造プロセスに適した材料を推奨できるからです。

カーブの先を行くことを目指すPCB設計者にとって、Ultra HDIをマスターすることは不可欠です。その利点、課題、および実装戦略を理解することで、ますます洗練され、コンパクトなデジタル世界のニーズに応える次世代の電子製品の開発を可能にします。この技術が進化し続けるにつれて、その採用は高性能電子設計の新たな標準になる可能性が高いです。