HDIについて必ず知っておくべきこと

IBMサイモンをまだ覚えていますか？それはスマートフォンの「父」と言われています。1995年前後に登場し、当時としては最も革新的な電子製品でした。しかし、現在のスマートフォンのような見た目ではなく、重さは510グラム、厚さは38ミリもありました。信じられますか？ポケットに入れるなんてまったく不可能でした。

機能の向上と人々の携帯電話に対する美的志向の変化に伴い、スマートフォンはサイズや形状の面で一連の変化を遂げてきた。図1は、過去数年間におけるスマートフォンの厚さの変化を示している。

スマートフォンに加えて、タブレットやデスクトップのメーカーも皆、小型化を目指している。これらすべてのサイズ縮小は、～の設計と使用に依存している。高密度相互接続プリント基板（HDI基板）もしあなたが、HDI PCB をスマートデバイスのためのハーバライフ程度にしか考えていないのであれば、それは大きな間違いです。HDI 技術の機能は、スマートデバイスをより軽く、より小さく、より薄く、そしてより信頼性の高いものにすることを目的としています。

HDI PCBとは、高密度で微細な配線、小さなドリル径、そして超薄型であるプリント基板を指します。この種のPCBは、際立った利点に基づいて登場して以来、急速な発展を遂げています。

素材

HDI にいくつかの新しい要件が求められていますPCB材料サイズ安定性の向上、帯電防止性の可動性、非粘着性などが含まれます。HDI PCB の代表的な材料は RCC（樹脂コーティング銅箔）です。RCC には、ポリイミド金属化フィルム、純ポリイミドフィルム、キャストポリイミドフィルムの 3 種類があります。

RCC の利点には、薄さ、軽量、優れた柔軟性と難燃性、特性インピーダンスとの適合性、および優れた寸法安定性が含まれます。HDI 多層 PCB の製造工程においては、従来の接着シートと銅箔に代わって、絶縁媒体および導電層としての役割を果たし、RCC は従来のプレス技術によってチップとともに加圧成形することができます。その後、レーザーなどの非機械式ドリル加工方法を用いることで、マイクロビア接続を形成することができます。

RCC の出現と発展は、PCB 製品を SMT（表面実装技術）から CSP（チップスケールパッケージ）へ、機械ドリル加工からレーザードリル加工へと推し進め、PCB マイクロビアの発展と進歩を促進した。これらすべてにより、RCC は HDI PCB における先導的な材料となっている。

実際のPCB製造プロセスにおいて、RCCの選定に関しては、一般的にFR-4標準Tg 140℃、FR-4高Tg 170℃、およびFR-4とRogersの複合積層が主に使用されています。HDI技術の発展に伴い、HDI PCB材料にはより多くの要件を満たすことが求められるため、HDI PCB材料の主な動向は次のようになるべきです。
1. 接着剤を使用しないフレックス素材の開発と応用
2. 誘電体層の厚みが薄く、ばらつきが小さいこと。
3. LPICの開発
4. 誘電率がますます小さくなること;
5. 誘電損失の一層の低減；
6. 高いはんだ付け安定性。
7. CTE（熱膨張係数）との厳密な適合性；

テクノロジー

HDI PCB製造の難しさは、マイクロビアの形成、ビアのメタライゼーション、および微細配線にあります。

1.マイクロビアの製造

マイクロビアの製造は、常に HDI PCB 製造における中核的な課題となってきました。主なドリル加工方法は 2 つあります。

1). 通常のビアドリル加工については、機械式掘削は、その高い効率と低コストにより、常に最良の選択肢となっています。機械加工能力の発展に伴い、マイクロビアへの応用も進められています。

2). には2種類がありますレーザー穴あけ：光熱アブレーションと光化学アブレーション。前者は、高エネルギーのレーザーを吸収した後、処理対象の材料が加熱されて溶融し、形成されたビアを通じて蒸発・除去される過程を指す。後者は、UV領域の高エネルギー光子および波長400nm以上のレーザーによって引き起こされる結果を指す。

フレックス基板およびリジッド基板に適用されるレーザーシステムには、エキシマレーザー、UVレーザー穴あけ、CO₂レーザー。レーザー技術は、穴あけだけでなく、切断や成形にも応用されている。一部のメーカーは、レーザーによって HDI を製造している。レーザー穴あけ装置は高価ではあるが、高い精度、安定したプロセス、そして成熟した技術を備えている。レーザー技術の利点により、ブラインドビア／ベリードビアの製造において最も一般的に使用される方法となっている。現在では、HDI のマイクロビアのうち 99％ がレーザー穴あけによって形成されている。

2.メタライゼーションによって

ビアメタライゼーションにおける最大の困難は、めっきの均一性を確保することが難しい点である。マイクロビアの深穴めっき技術については、分散力の高いめっき液を使用することに加え、めっき装置上のビア用めっき液を適時更新する必要があり、その方法としては、強力な機械撹拌や振動、超音波撹拌、水平スプレーなどが挙げられる。また、めっき前にはビア壁の湿潤性を高めなければならない。

クラフトの改良に加えて、HDI 用ビアメタライゼーションの方法も、化学めっき添加剤技術、ダイレクトプレーティング技術などの主要な技術によって改善が見られます。

3.細かい小じわ

微細ラインの形成方法には、従来の画像転写とレーザーダイレクトイメージングが含まれる。従来の画像転写は、一般的な化学エッチングと同じプロセスでラインを形成する。

レーザー直接描画方式では、感光膜上にレーザーで直接画像を形成するため、写真フィルムは不要です。紫外線波長の光を用いて動作することで、液体レジストが高解像度かつ簡便な操作という要求を満たすことができます。写真フィルムを使用しないため、フィルム欠陥による悪影響を回避でき、さらに CAD/CAM と直接接続できるため、製造期間が短縮され、少量多品種生産に適した方式となります。

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