HDI PCB に適した材料の選び方

高密度相互接続 (別名 HDI) テクノロジは、多くのエレクトロニクス設計者がそれを取得しようと努力しているため、最近市場の承認を得ています。最新の市場動向に基づき、HDI の売上高が従来のラインの 2 倍になっていることは注目に値します。

通常、エレクトロニクス設計者は、建築用途に関係なく、正しい HDI PCB 材料を選択する必要があります。しかし HDI では、軽量、小型、強力な PCB を使用するため、適切な機器を選択することが特に重要です。ピッチは多くの場合 8 ミル (等価 200um) 未満ですが、その開口部は通常 10 ミル (等価 250um) 未満です。

1. HDI PCB – HDI スタックアップとは?

HDI PCB には、製造業者が最大の出力を得るために従わなければならない独自の構造要件があります。分解温度 (Td) が高く、一般に高品質であることが証明されている適切な材料が必要です。同様に、鉛フリーはんだを使用します。

HDI スタックアップには、導電性の高い銅コイルの層を分離するために必要な抵抗と誘電特性を提供する樹脂マトリックスが含まれています。

パフォーマンスを決定する上で、HDI スタックアップはどのような役割を果たしますか?

HDI スタックアップには、HDI アプリケーションの性能を決定する樹脂マトリックスが含まれています。スタックアップ (ひいては樹脂マトリックス) を正しく選択することで、デザイナーが作りたいフォームの品質を最適化することができます。

2. HDI PCB – 選択する前に考慮すべき誘電材料の特性

HDI の最適な性能は、誘電体材料の正しい選択に依存します。つまり、品質が高いほど、パフォーマンスが向上します。一般的に言えば、選択される誘電体材料の品質は、多層化された従来の PCB 材料で得られるものよりも高くなければなりません。ただし、高品質の誘電体材料は高価になる可能性があることに注意する必要があります。とはいえ、誘電体材料の品質を結論付けるには、特定の特性が必要です。以下で確認してください。

2.1:分解温度 (Td)

これは、誘電体が熱分解する温度を指します。この温度では、誘電体の状態が変化し始めていることが明らかです。物質の分子に存在する結合は、多くの場合、それらの分解温度を説明します。 HDI スタックアップ用の優れた誘電体材料は、高温多機能のために高い分解温度 (Td) を備えている必要があります。

2.2:ガラス転移温度 (Tg)

誘電体材料の誘電体ガラス転移温度 (Tg.) は、硬いアモルファス状態から柔軟な状態への転移を指します。この特性は、誘電体の樹脂またはマトリックスの固有の特徴です。材料についてこれが提唱する主な情報は、使用温度での状態の啓示です。

つまり、Tg.材料がガラス状で硬いか、ゴム状で柔軟であるかを説明します。 HDI スタックアップの場合、デザインの性質によって、ここで何を探すかが決まります。しかし、一般的にTgが高い。これは、誘電体が設定温度で剛性を維持することを示唆しており、これは良いことです.

2.3:熱膨張係数 (CTE)

熱膨張係数は、温度上昇 1 度あたりの誘電体材料の割合の増加です。この拡張は、体積、面積、または長さである可能性がありますが、最も可能性が高いのは長さの拡張です。わずかな温度変化がサイズの大きな違いにつながる場合、誘電体は HDI PCB には十分でない可能性があります。

2.4:剥離時間

これは剥離時間とも呼ばれます。これは、誘電体材料の性能を分析する際に使用される測定方法です。誘電体樹脂が剥離するのにかかる全体の時間を考慮に入れます。一般に、HDI スタックアップでは、剥離に時間がかかるほど良い結果が得られます。

3. HDI PCB – HDI フレキシブル PCB の材料要件は?

現在、市場で HDI 技術の人気が高まっているため、フレキシブル PCB 用の材料を購入する際に注意すべき点を知る必要があります。 HDI で動作するアプリケーションでは、通常の PCB よりも非常に小さい、より微細なメッキ スルー ホールのラインが必要です。これが意味することは、非常に薄い導体と基板の層が必要とされるということです。残念ながら、ほとんどの製造業者はこれらの物理的特性のみを考慮し、技術的な特性を無視しています。以下のサブセクションでは、HDI フレキシブル PCB の技術的な材料要件を列挙します。

3.1:柔軟な材料の寸法安定性

これまで、設計者は、製造時にこれらの材料が変動することに気付いたため、剛性基板と柔軟な材料の使用に懐疑的でした。もちろん、当時人気のあった基材である PI フィルムは、製造中に収縮することがわかっています。この収縮は、ラミネーション プロセス中に発生する膨大な応力が原因で発生します。

FPCの出力と性能は、薄い材料を使用することによって大きく影響を受けます。しかし、FPC の歩留まりは、使用される材料の寸法安定性によって決まります。高密度回路製品に到達するには、使用される材料が寸法的にも構造的にも安定している必要があります。

3.2 クラッド接着剤の流動性制御

HDI回路でコーティングフィルムを使用する主な理由は、小さなウィンドウに到達することです。したがって、ラミネーションの進行中にバインダーがいっぱいにならないようにしてください。ホイルが覆われていないことを保証できるのはこのアプローチのみであり、これが HDI コーティング材料の流量を制御する必要がある理由です。

一方、流動性が高すぎると、ウィンドウが暗くなる可能性があります。たとえば、流動性が小さすぎると、細線に穴が多くなり、電気絶縁が損なわれる可能性があります。ほとんどの柔軟な材料には常にこの機能があるとは限らないため、バインダーの流れの特性に基づいた適切なコーティング フィルムが最適な選択であることに変わりはありません。

3.3 低プロファイルおよび薄型銅箔

HDI のフレキシブル回路に到達するための優れた方法は、粒子が細かく、薄く、薄型の銅箔を使用することです。このような銅箔の厚さは、通常のフレキシブル回路の範囲である 1 オンス以内でなければなりません。平均的なグラフィックス密度が目標の場合、1 オンスの銅箔。必要なパフォーマンスを提供する能力があります。ただし、HDI アプリケーションの場合、製造業者は 1/3、½、または 1/4 オンスのいずれかを使用できます。銅箔。

3.4 バインダーの電子移動に対する材料の耐性

フレキシブル回路では、電子の移動は破壊につながるため不利です。特定のフレキシブル回路のバインダーは、バイアス電圧、高温、または湿気の影響を受けやすくなると、銅イオンがそれらを通過できるようにします。この効果は、負極と正極を形成する線です。

ライン密度と電圧が増加しています。回路の信頼性は常に電子移動の脅威にさらされています。そして、すべてのアプリケーションの中で、HDI が最も危険にさらされているようです。これが、回路製造業者がこの問題に敏感になり、それと戦うための適切な手段を講じる必要がある理由です。

4. HDI PCB – さまざまな HDI 材料をさまざまな用途に使用できます

高周波でのエネルギー損失を低減するには、散逸率 (Df) または誘電正接の低い PCB 材料が最適です。これを実現するには、HDI マテリアルの少なくとも 4 つのカテゴリが適しています。以下のサブセクションで確認してください。

4.1:中速と損失

これらは、最も一般的な PCB 材料です。それらは FR-4 のファミリーに属します。誘電率と周波数応答の比率は一定ではないため、誘電損失が大きくなります。このため、GHz 要件がほとんどないアナログまたはデジタル アプリケーションのみが有用です。

4.2 高速、低損失

HDI マテリアルのこのカテゴリには、Dk があります。周波数曲線がよりフラットになります。その結果、中速材料で得られるものの最大半分まで、大幅に低い誘電損失が得られます。要件が約 0 GHz のアプリケーションでは、最も有用です。

4.3 高速、低損失、高シグナル インテグリティ

Dkの曲線。周波数まで同様にフラットであり、誘電損失も同様に大幅に低くなります。それらのもう 1 つの利点は、他の材料カテゴリに共通する不要な電気ノイズを取り除くことです。

4.4 高速、浅い損失、高いシグナル インテグリティ、RF およびマイクロ波

説明したすべての HDI 材料の中で、このカテゴリの Dk.to 周波数曲線は最も平坦です。それらは、すべての中で最も低い誘電損失を等しく持っています。 GHz 要件が 20 までの用途には、この材料カテゴリが最適です。

HDI PCB – その機能に関する HDI 材料のコスト

原則として、Dk と Df の低い材料。優れた SI 機能を持つ値は、優れた HDI パフォーマンスを得るために最適です。それにもかかわらず、上記の第 5 章で強調された要素は処理が難しいことが多く、すべての HDI スタックアップに常に適用できるわけではありません。それはさておき、必要な材料の品質が高ければ高いほど、より多くのお金を費やす準備ができているはずです.通常、高速、わずかな損失、高いシグナル インテグリティ、RF、およびマイクロ波素材が最も高価なカテゴリです。

HDI PCB – HDI に適した材料の入手先

場所によっては、HDI PCB メーカーから HDI 材料を入手できます。ただし、信頼できるものを見つけるのが難しい場合は、Amazon から直接注文することができます。Amazon は玄関先まで届きます。

最近の市場動向に基づく HDI PCB の将来

HDI テクノロジが今日のエレクトロニクスの世界で人気を博していることを考えると、未来は決して暗いものではありません。 HDI はまだ改善の余地があることは事実ですが、その利点とアプリケーションは無視できないほど数多くあります。軍を含むほぼすべての部門が HDI PCB を採用しており、その受容性がさらに高まっています。

結論

HDI テクノロジは世界的に急速に定着しており、現在いくつかのアプリケーションが HDI 上で実行されています。それにもかかわらず、適切な誘電体材料を選択するのは困難な作業になる可能性があります。選択を行う前にいくつかの要因を考慮していただけると助かります。それが、この記事で支援しようとしたことです。この情報がお役に立てば幸いです。