超高密度PCBの機能

プリント基板の設計者にとって、複雑な配線の課題を解決するのに役立つ新しいツールが登場しました。低～中量、高ミックス市場を対象とする製造業者は現在、ウルトラHDI技術を提供しており、半加算プロセスで回路層を製造しています。これにより、PCB設計者にはいくつかの重要な利点がもたらされます：25ミクロンのトレースとスペースでの配線能力、高精度なトレースでより大きな特徴サイズを使用する能力、制御インピーダンス許容誤差の改善、および医療用途での生体適合性を助けるために金やプラチナなどの貴金属を導電性金属として使用する能力。

最近、American Standard Circuits (ASC)の品質ディレクターであるJohn Johnsonと座談する機会がありました。ASCはAveratekのA-SAP™プロセスの最初のライセンシーの一つです。これは、この技術を使い始めるPCB設計者をガイドするための、質問された内容と専門家のアドバイスの要約です。

現在の超高密度特徴サイズの能力と、2023年にASCが計画している進歩は何ですか？

今日、私たちはFR-4、ハイブリッド構造、フレックスおよびリジッドフレックスの多層回路基板で、25ミクロンの特徴（1ミルのラインとスペース）を生産する能力を持っています。銅トレースを使用した標準的な超微細ライン技術に加えて、金、パラジウム、プラチナのみからなる医療用途のトレースを生産することができます。

2023年には、25ミクロン未満の特徴を構築する技術をさらに進歩させる予定です。15から25ミクロンの範囲の回路から始めて、最終的には2023年の終わりまでには10ミクロンの特徴に到達できるはずです。

超微細な特徴サイズで最初の設計を始める際、PCBデザイナーが念頭に置くべき主要な設計ルールは何ですか？

これは素晴らしい質問です。今日、デザイナーは設計に使用できる多くのオプションを持っていますが、それらすべてが超微細ラインの世界に適しているわけではありません。

デザイナーが、今日、密集したBGAコンポーネントをルーティングするために積層マイクロビア、パッド上メッキビア、およびサブアセンブリを使用せざるを得ない場合、25マイクロンやさらには50マイクロンの回路を使ってルーティングする能力は、デザイナーにいくつかの利点を考慮する機会を与えます。通常、最初に焦点を当てるべきは、線幅の利点を使用することです。次に、単一レベルの使用、またはビアのスタガリングを保持することにより、マイクロビアのレベル数を減らし、最終手段として積層構造を使用することを検討します。これにより、よりシンプルなビア構造の信頼性の利点を実現できます。

パッド上ビア構造を使用する利点がある場合は、外部でウルトラファインライン回路を使用しないように計画します。タイプVIIビア構造を製造するプロセスには、ラップメッキと複数のメッキアップが必要であり、ウルトラファインラインには適していません。必要であれば実行できますが、設計のコストを大幅に増加させます。外部でプレーンを使用したEMIシールディングの利点を検討してください。

外部では、25ミクロンのスペースが関係する場合、最終仕上げが懸念されます。可能であれば、はんだマスク定義パッドを使用するか、細線技術を「マスク下」に保持してください。例として、ENIG仕上げで200マイクロインチのニッケルが必要な要件は、25ミクロンのスペースを15ミクロンに減少させ、短絡を引き起こす可能性があります。

A-SAP™プロセスの初期採用者はどのようなアプリケーションでしたか？

これらは、密なBGAのルーティング、設計の簡素化、RFのニーズ、および医療アプリケーションで使用されてきました。生体適合性は、この技術に特に適しています。

医療業界向けのユニークなプロセスを持っていますが、金や他の貴金属を使用してより完全な生体適合性ソリューションを説明できますか？

医療部品の生体適合性のニーズはユニークな要因です。銅とニッケルは生体適合性がありません。銅のトレースなしで通常の回路基板はどのように機能しますか？ほとんどの場合、仕上げには金が必要です。しかし、銅の移行を防ぐために、ニッケルは銅の上の基盤金属です。

A-SAP™プロセスは銅を必要としません。基板ラミネートから始まり、パラジウムと金を使用して回路を構築します。プラチナなどの他の貴金属も使用できます。これにより、銅とニッケルの使用がなくなります。基板の誘電体には、ポリイミドやLCPフィルムなどの生体適合性のものも使用できます。

ASCは他の技術でもリーダーです。PCB製造業界で際立たせる能力は何ですか？

ASCは、多くのインターコネクトソリューションの多様な製造業者です。金属コアや金属裏打ちのボード、金属コアを使用するかどうかにかかわらず、RFおよびハイブリッドRFボード。また、40層以上の高密度マルチレイヤーをサブアセンブリ、マイクロビア、ビルドアップ技術を使用して製造します。高密度フレックス部品（両面およびマルチレイヤー）も提供しています。ブックバインダー構造も利用可能です。最後に、さまざまな材料と構造でのリジッドフレックスも別の専門分野です。

超高密度機能のための最適な設計方法について質問がある読者はどのようにしてあなたに連絡できますか？

jjohnson@asc-i.comまで連絡いただくか、私たちのウェブサイトwww.asc-i.comをご覧ください。

追加リソース：

私たちは最近、SAP処理の基本について学び、プリント基板のスタックアップに関連する主要な質問を見てきました。また、これらの超高密度機能サイズを使用して設計する際に変わらない「設計ルール」または「設計ガイドライン」についても探求し、BGAエスケープ領域でこれらの超高密度回路トレース幅を利用し、ルーティングフィールドでより広いトレースを使用する可能性の周りの設計空間を探りました。その利点は回路層の削減であり、懸念事項は50オームのインピーダンスを維持することです。エリック・ボガティンは最近、この利点と懸念を分析したホワイトペーパーを発表しました。