PCB相互接続欠陥（ICD）の理解：原因、防止、解決策

相互接続欠陥（ICD）について知っておくべきこと

内層分離、または相互接続欠陥（ICD）は、PCBで回路故障を引き起こす可能性があります。完全に機能するPCBを作るには、メーカーはICDとその原因を監視する必要があります。ここではICDと、メーカーがどのように防止・是正するかを見ていきます。

相互接続欠陥（ICD）とは？

PCB製造中、製造業者は内層回路を貫通して穴あけし、無電解銅でメッキして内層回路を接続します。この銅メッキ穴（通常ビアと呼ばれる）が、回路を基板の表層に引き出します。ビアにより、PCBの異なる層が接続され、機能性が生まれます。

しかし、時としてこの穴あけ穴内または付近に欠陥が発生します。この欠陥を相互接続欠陥（ICD）または内層分離と呼びます。用語が示す通り、ICDは銅充填と回路の間の分離を伴います。これらのコンポーネントは、PCBを正しく機能させるために適切に接続されていなければなりません。内層銅の信頼性は、システムを損傷しない機能的なPCBを作る鍵です。

ICDは、はんだ付けのような熱衝撃に応じて最も頻繁に発生します。通常、基板の両面の第1内層で見つかり、より深い層でははるかに頻度が低くなります。

層分離の原因

ICDには2つの一般的な原因があります：銅結合不良と過剰デブリ。一部の専門家は原因に基づいてICDを分類しますが、この記事では欠陥位置に基づくタイプを使用します。それらのカテゴリーについては次のセクションで学びます。ここでは、ICDの2つの主な原因に焦点を当てます：

• デブリベースのICD： 穴あけプロセス中、デブリが相互接続穴に入り込むことがあります。ドリルスメアやガラス・無機フィラーからの粒子もこれらの穴に蓄積することがあります。これらの物質を洗浄除去することは製造プロセスの標準ステップですが、時としてこのステップが正しく行われないか、見落とされます。デブリは、無機フィラーを特徴とする低損失材料でICDを引き起こすことが最も多いです。
• 銅結合不良ICD： 他のケースでは、ICDはデブリ閉塞から来ません。代わりに、内層銅が接続されないか、破断します。これは結合が高ストレスを受けるか、十分な強度がないときに起こり得ます。厚いPCBと大きな穴は、銅結合不良ICDの発生リスクを高めます。基板厚の変化など、テクノロジーの変化により、近年このタイプのICDをより頻繁に見るようになりました。PCB設計が進歩するにつれ、このタイプの故障が減ることを期待しています。

高レベルの樹脂、少量の銅、低温耐性材料の使用などの要因がICDリスクを高めます。未硬化基板も層分離に対して非常に脆弱です。

分離のタイプ

PCB内の位置で分類すると、ICDは以下の3カテゴリーのいずれかに分類されます：

• タイプI： 内層銅と無電解銅の界面で発生
• タイプII： 無電解銅と電解銅の界面で発見
• タイプIII： 無電解銅層内に位置

タイプIとタイプIIIのICDは通常、無電解銅プロセス中の不適切な制御（銅結合不良）によって発生し、タイプII ICDは汚染（デブリベース）によって発生します。ICDの位置を特定するには、メーカーはマイクロセクショニング技術と表面エッチングを使用して、基板の見やすい断面を取得します。タイプIII ICDは検出に精密なテストを必要とするため、ICDテストに細心の注意を払うことが重要です。

分離を防ぐ方法

PCBの内層分離を防ぐのは明らかに見えます — 単に次の製造段階に進む前にテストすればよいだけです。しかし、ICDはストレスに応じて発生するため、テスト中には必ずしも現れません。代わりに、欠陥のなさがこれまで以上に重要になる組み立てや使用時に発生しがちです。ICDがPCBに形成されるのを真に防ぐには、積極的なアプローチが必要です。

ICDリスクを低減するには、メーカーは製造プロセスのあらゆる部分に細心の注意を払う必要があります。より具体的には、ICDの根本原因に対処するため、以下のステップを踏めます：

• ドリル穴壁を徹底的にデスミアする、特にホットなドリルビットを生じる方法を使用する場合
• 高温耐性材料を使用する
• 無電解銅が高ストレスにえられる適切な結晶構造と厚さを持つことを確認する

内層銅信頼性の向上は、製造プロセスの品質に依存します。適切な材料、穴あけパラメータ、化学制御を使用することで、最低のICDリスクが得られます。

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