HDI基板メーカーを選ぶ際に何に注目すべきですか？

HDI PCB テクノロジーの理解

高密度インターコネクト (HDI) PCBとは?

高密度互換PCB,または HDI PCB 自動車の電子機器の最先端を可能にします. 電気回路は,電路板の技術において最も先進的な形態の一つです. 普通の印刷回路板とは異なり,HDI PCBは マイクロビア 超微細な痕跡と空間,そして複雑な構造 ブラインドビア と バーリッドビア 部品密度とルーティングの柔軟性を劇的に高める

HDI技術の本質は、その 高配線密度 ——単位面積あたりの導体数が多く、非常に細いトレース幅とトレース間の最小限の間隔を実現できる能力——にあり、これによりHDI基板を使用する設計者は以下のことが可能になります。

• スペースが極めて限られている現代の自動車用途において重要な、コンパクトな領域に多数の部品を配置できます。
• 過剰な層数や複雑なブレイクアウト戦略を必要とすることなく、0.4 mmピッチのBGAやFPGAなど、ピン数の多い部品の配線が可能です。
• 優れた電気的性能を実現し、 信号の完全性 を最小化します。 電磁干渉 (EMI) .

HDI基板技術の主な特長

自動車用PCB製造におけるHDIの進化

推進要因は 小型化と機能拡張 車両におけるインフォテインメントモジュール、ADAS、バッテリーマネジメントなどの分野で、自動車用途へのHDI採用が進んでいる。 HDI hDI技術によって実現されるコンパクトで高度な積層構造は、自動車電子機器の占有面積や重量を削減するだけでなく、高速データ伝送に不可欠な短くインピーダンス制御された信号経路を可能にすることで信頼性を高める。

自動車設計におけるHDI基板の利点

ケーススタディ：自動車用レーダーモジュール

HDI基板技術の概要

• 積層構成の柔軟性： アプリケーションに応じて容易にカスタマイズ可能（1-N-1、2-N-2、ハイブリッド積層、コアレスなど）。
• 複雑なビア構造： ピッチが狭く、微細配線でも高い製造歩留まりを実現。
• 高度なドリル技術：  レーザー 掘削 マイクロバイアおよび多層基板に不可欠な、比類ない精度（±1ミル）を提供します。
• 迅速なプロトタイピング ：緊急の設計検証のために、 24時間 以内に試作ロットの納品が可能です。
• 量産準備完了 ：NPIから量産へのスムーズな移行。拡張可能な治具およびプロセス管理を備えています。
• 統合ロジスティクス ：内部で管理、または密接に連携したエンドツーエンドの出荷体制により、取り扱いリスクや通関遅延を最小限に抑えます。
• 導電性穴埋め： 最適な電気的接続と優れた放熱性を実現するため、導電性エポキシまたは銅ペーストを使用。高電流・高信頼性モジュールに有効です。
• 非導電性穴埋め（NCF）： パッドへの液のしみこみが少なく、単純な絶縁が必要な場合に使用されます。コストが低く、信号ラインに広く適用されています。
• 部品配置公差： 高速、細ピッチのチップなどについては、特に要件を明確に伝達してください。
• ソルダーレジストクリアランス： 高密度領域ではきついクリアランスを指定してください。
• トレース幅とスペースの選定： より細いトレース幅とスペースは密度を高めますが、加工および検査コストが上昇します。
• マイクロビアおよびスタッキングビアの密度： 連続的なラミネート工程の回数はPCBコストに直接影響するため、可能な限りビアのスタッキングを最小限に抑えてください。
• ビア充填タイプ： 選択してください 導電性 と 非導電性（NCF） 組立要件およびリフロー工程に基づいてフィルを実施します。
•  

配線密度と層数の関係： スタックアップ設計ツールなどを使用して信号のブレイクアウトとリターンパスを最適化します。多くの場合、層数が多いほど、クロストークが少なく、よりクリーンで堅牢な配線が可能になります。

自動車用HDI基板の種類と用途

自動車用基板の種類の概要

すべての車両用基板がHDIというわけではありませんが、複雑でコンパクトな設計にはHDIが不可欠です。自動車ではさまざまなタイプの基板が必要であり、現代の車両では以下が使用されています。

一般的な自動車用基板の種類

• • • 片面および両面基板： 従来の電源回路や照明システムに使用されてきましたが、システムの複雑化に伴い、多層基板やHDI基板に置き換えられつつあります。
    • 多層基板： (4～12層以上) 中規模ECUおよびインフォテインメントシステムにおける信号、電源、グラウンドの分配用。
    • 剛性PCB： 過酷な自動車環境で構造的安定性を提供します。
    • フレキシブルおよびリジッド-フレックスPCB： ステアリングコラムや照明ユニットなどの狭小スペースに不可欠です。
    • HDI PCB： 高密度、小型化、高速信号伝送が求められるすべての自動車用電子機器向け。

HDI基板メーカーを選ぶ際に何に注目すべきか

自動車用途におけるHDI基板の分類

典型的な自動車用HDI基板の応用

運転手支援システム (ADAS)

• • • レーンキープ、物体検出、クルーズコントロール、衝突回避のためのリアルタイム処理。
    • 超微細配線（半加法プロセスで1ミルまで）および ステガードマイクロバイア 高密度BGAチップの配線用。

インフォテインメントおよびテレマティクスモジュール

• • • 複雑なマルチメディア処理、無線通信、タッチスクリーン制御。
    • オールレイヤーHDI soC、DDR、および無線モジュールを接続しつつ EMI低減 .

エンジン制御ユニット (ecus)

• • • 高信頼性の多層HDI基板は層数を増やし、正確なエンジン制御およびセンサーフュージョンをサポート。

バッテリー管理および電力エレクトロニクス

• • • 組み込みセンサー、セルバランス調整、厳格な保護回路 トレースとスペース 要件により、システム全体の効率が向上します。

センサーモジュールおよびカメラ

• • • 小型化された高解像度カメラやレーダー／ライダー装置は、低プロファイルで堅牢な信号整合性を実現するため、コアレスまたはキャビティベースのHDI基板に依存しています。

EMIフィルタリングおよび高速配線

• • • 基板は EMI を最小限に抑える設計であり、かつ インピーダンス制御 小型フォームファクタ内で、センシティブなアナログ回路と無線回路を統合する。

自動車用HDI基板の仕様定義

主要技術仕様

自動車用途向けにHDI基板を仕様指定する際には、事前にいくつかの主要な要件を明確にする必要があります。これらのパラメータは、積層構造の選定、ビア構造、製造性および基板コストに直接影響します。

• • 目標とする層数および積層構成： 自動車用HDI基板のほとんどは 4～10層以上 を使用しています。層数が多いほど多くの機能を実現でき、より高密度な配線が可能になりますが、それに伴い順次ラミネート工程の回数が増え、コストおよび位置決めの複雑さも増します。
  • 最小トレースおよびスペース： 希望する最小トレース幅および間隔（例： 2-mil ／ 50 µm または 1-mil 細線BGAブレイクアウト用）。これは信号性能とHDI製造業者の工程能力の両方に影響を与える。
  • BGAおよび部品ピッチ： 最小BGAピッチを定義する（現代のチップセットでは.4 mmが一般的）。より狭いピッチでは、マイクロバイア、パッド内ビア、高度なスタックアップ方式が必要になる。
  • ビア構造： 必要な場所を示す マイクロビア , ブラインドビア , バーリッドビア 、およびあらゆる ビアインパッド たとえば、超高密度ルーティングには積層マイクロバイアが必須である。
  • パッドサイズおよびドリル公差： IPC／JEDEC規格に従ってパッド直径を指定し、好ましいものを明示する ドリル精度 （高度なレーザードリリングを使用すれば±1ミルが可能）
  • 基板厚とプレスアウト： 完成時およびプレスアウト後の厚さを定義してください。これは機械的強度およびコネクタや筐体との互換性に影響します。
  • 表面仕上げ: ENIG、OSP、浸漬銀めっき、またはその他の特殊要件については、信頼性および後工程の実装に影響するため明記が必要です。

表：自動車用HDIプリント基板の仕様書例

チェックリスト：自動車用HDI基板メーカーに見積もりを依頼する際に提供すべきもの

• • 積層構造、ドリル、パッド層が明確に注釈されたGerber／データファイル
  • 制御インピーダンスネットおよび重要信号経路をマークした回路図
  • 想定数量（プロトタイプ、量産前、量産品）
  • 信頼性および環境要件
  • コンプライアンス認証の要求
  • 表面処理、ソルダーレジストの色、特別なコーティングやマーキングの有無
  • フルアセンブリを依頼する場合の実装工程の要件

主要な製造および品質基準

自動車用の選定 HDI PCBメーカー は技術だけの問題ではなく、信頼に関する問題です。自動車電子機器におけるリスクは非常に高く、故障が安全性に影響を及ぼしたり、高額なリコールを引き起こしたり、ブランドの評判を損なったりする可能性があります。そのため、主要メーカーは、マイクロビアめっきから逐次ラミネーション、最終組立に至るまでの製造プロセスのすべての段階において、品質認証、高度な工程管理、継続的改善システムに多大な投資を行っています。 Hdi pcb マイクロビアめっきから逐次ラミネーション、最終組立に至るまでの製造プロセス。

自動車用HDI基板に必要なメーカー認証

適切な 業界認証 を持つパートナーを選ぶことは、自動車業界では絶対条件です。これらの認証は、厳格な品質管理、トレーサビリティ、工程管理基準への準拠を保証します。以下のような点を確認してください：

必須認証一覧表

HDI基板製造における品質管理の実践

自動車 HDI PCB トレーサビリティ、再現性、欠陥防止に関して厳しい基準を満たさなければならない。優れたメーカーは、工程全体にわたる多層的なアプローチを採用している：

入荷物資の検査

すべてのベース材料（FR-4、高Tg、ハロゲンフリー、銅箔）は、生産開始前に適合性およびトレーサビリティが確認される。

工程内モニタリング

自動光学検査（AOI）： 各層はAOIでスキャンされ、ショート、オープン、配線の問題を検出する。

ドリル位置確認チェック： マイクロビアおよび レーザー 掘削 位置精度は±1ミルまで確認され、特に重要なのは多重積層時における位置ずれ防止である 段違い と 積層マイクロビア 構造について

めっき厚さ監視： 信頼性の高い導電性と耐久性を実現するため、マイクロビア内での均一な銅めっきを確保します。

統計的プロセス制御： ラミネート、ドリリング、めっきサイクルなどの主要工程は変動が監視されており、仕様外の場合は直ちに停止し調査を行います。

最終工程および最終テスト

• • 電気試験： 通常、フライングプローブまたは治具ベースのテスターを使用して、すべてのネット上でオープン／ショート回路を検出します。
  • X線検査： 複雑な積層構造における埋め込みビア、パッド内ビア充填、内部層の位置合わせ確認に使用されます。
  • 断面分析： ランダムに選ばれたサンプルを切断し、顕微鏡下でビア充填状態、めっきの完全性、アスペクト比の適合を確認します。

信頼性および環境試験

• • 高級自動車プロジェクトでは、システムレベルの認定を模倣する加速熱サイクル試験、振動試験、化学物質・湿気に対する耐性試験が必要とされる場合があります。

トレーサビリティと文書管理

• • ロットごとのシリアル番号追跡、すべての積層工程ごとの完全なバーコード化、および各工程の詳細なプロセス記録。

納期遵守およびエンドツーエンド対応能力

HDI基板の供給は自動車製造チェーン全体に影響を与えます。優れたHDI基板メーカーが提供すべきもの：

HDI基板プロセス工程の製造基準

確実にする 基板の製造可能性 および車両のライフサイクル全体にわたる堅牢な動作を実現するため、これらの基準はメーカーの業務フローに組み込まれていなければなりません。

1. 逐次積層およびスタックアップの一貫性

• • 正確な制御 ラミネーションサイクル および設計意図に合わせた押し出し厚さ。
  • 特に多段積層構造において、信頼性のためのハイブリッド積層構成の検証。

2. ドリル加工およびビア構造

• • 最先端の技術 レーザー 掘削 マイクロビアの場合、一定のアスペクト比と垂直精度を実現。
  • 制御された 機械式ドリル加工 スルーホールの場合、寿命とドリル摩耗の最適化（コスト削減）。

3. マイクロビアおよびめっきビアの品質

• • 非導電性穴埋め材（NCF）を含む、両方とも適切な充填と構造的完全性を確保するめっきプロセス 導電性 と 非導電性穴埋め（NCF） 要件。
  • 長期的な信頼性を保証するためのすべてのめっきサイクルの追跡および定期的な試験片の破壊検査。

4. レジストレーションとアライメント

• • 10層以上および複数のラミネーション工程にわたっても、すべてのビアを正確に位置合わせする高精細光学アライメントシステム。
  • レジストレーション補正 トレーサビリティと継続的改善のためにエクスポートされたデータ。

材料選定および信頼性試験

HDI基板における材料選定の重要性

材料の 高密度インターコネクト PCBの材料は、電気的性能、機械的強度、コストという3つの主要な要件をバランスさせる必要があります。この段階での選択は、製造工程のあらゆる段階に影響を与えます。 スタックアップ 、マイクロビアの信頼性、めっきの均一性、そして最終的には全体の PCBのコスト .

高密度実装基板（HDI PCB）の主要な材料特性

• • ガラス転移温度（Tg）： 高Tg（≥170°C）FR-4が標準であり、エンジンルーム内やパワーシステムなどでは、より高い耐熱性を持つグレードまたは特殊ポリイミドが使用される。
  • 熱伝導性 LEDドライバーやインバーターなどの発熱量の大きい基板向けに強化されている。
  • 熱膨張係数（CTE）： 低CTEは、繰り返しのエンジン始動のような熱サイクル時においても、 マイクロビア 埋め込みビアがその構造的接合を維持することを保証する。
  • ハロゲンフリーおよび鉛フリー仕様： RoHSおよびWEEE準拠システムに必要であり、これはグローバルな自動車サプライチェーンにとって不可欠である。
  • 誘電特性： きめの細かい 誘電率（Dk） と 損失係数（Df） 公差を持つ材料は安定した性能を提供する インピーダンス制御 高速信号向け。

代表的な材料表

自動車用HDI基板の信頼性試験

自動車業界において信頼性は絶対条件です。トップクラスのHDI基板サプライヤーは、材料選定時および基板製造後の両方で一連の試験を実施し、車両の寿命にわたって確実な性能を保証しています。

主要な信頼性試験

温度サイクル試験

始動／停止や日常的な運転時の温度変化（-40°C から +125°C 以上）を模擬します。

マイクロビア、ブラインドビアにおける亀裂／空洞の発生を評価 マイクロビア、ブラインドビア および 塗装 .

熱ショック

CTEミスマッチによる故障を検出するための急速な加熱および冷却—積層マイクロビアにとって重要です。

湿気および絶縁抵抗

ドアモジュールなど、結露や湿度にさらされる基板にとって不可欠です。

振動／機械的衝撃

道路走行やエンジン振動によるストレスを再現します。

以下の接着強度を検証します。 ビア充填 材料、はんだ接合部、および全体的な積層構造の耐久性。

はんだ付け性およびリフロー回数

耐久性を評価します。 導電性 と 非導電性穴埋め （NCF）、特に繰り返しの生産ラインでのリフローに適用される場合。

マイクロ断面（断面）分析

内部層、銅めっきの厚さを検査し、連続ラミネートHDI構造におけるビアの空洞や層間剥離を調査します。

信頼性試験プロトコルの例

現代の高密度実装基板（HDI PCB）で使用される特殊技術

マイクロビア：HDIの要

マイクロビア レーザーで穴あけされた微小な穴（通常 直径150 µm未満） 高密度で配線された層を、大きなスルーホールの欠点なく電気的に接続するものです。その小型サイズは ピッチが狭い部品 0.4 mmのBGAなどや 配線密度の最大化をサポートするために不可欠です .

マイクロビアのパラメータ

表：ビアの種類と使用方法

連続ラミネートおよび高度なスタックアップ

コスト、納期、およびカスタマーサポートに関する検討事項

選択する 自動車用HDI基板メーカー 技術や能力以上の視点を持つことを意味します。また、トータルな PCBのコスト 、納期の信頼性、およびあなたが受け取る継続的サポートの品質を左右する要因も検討しなければなりません。自動車関連プロジェクトでは、こうした分野のいずれかで誤りが生じると、高額な遅延、予算超過、そして後工程での品質問題につながる可能性があります。

HDI基板のコストを左右する要因とは？

HDI基板製造の コスト構造は、ミクロビア、順次積層、高度なビア構造の形成などの技術的に高度な工程により、従来のPCBよりも複雑です。以下に主なコスト要因を示します： ミクロビア レーザー 掘削 、順次積層、および高度なビア構造の形成などの技術的に高度な工程により、従来のPCBよりも複雑です。以下に主なコスト要因を示します：

例：コスト影響表

HDI基板サプライヤーを比較・選定する方法

適切な 自動車用HDI基板メーカー 短期間のプロジェクト成功と長期的な車両信頼性を確保するうえで極めて重要です。多くのベンダーが高度なHDI技術を謳っていますが、マーケティング上の主張に惑わされず、厳密で多面的なチェックリストを使用して潜在的なパートナーを評価することが不可欠です。

経験と能力

サプライヤーの 取引実績 自動車業界では特に重要です。信頼性は絶対条件です。

• • 事業年数： 自動車、航空宇宙、医療など、要求の厳しい分野でHDI基板を供給してきた実績を持つ確立された企業を探しましょう。
  • 業界特化: そのサプライヤーは主要な自動車OEMメーカーまたはティア1企業にサービスを提供していますか？自動車分野専用のビジネス比率はどれくらいですか？
  • 過去のプロジェクト実績： ADAS、バッテリー管理、インフォテインメント、レーダー、カメラ用基板など、類似モジュールに関する事例研究や成功事例を確認してください。
  • 技術的幅広さ： HDI基板に関連するすべての必要技術（例えば レーザー 掘削 , マイクロビア、ブラインド／バーリードビア、コアレススタックアップ、および 微細配線能力 （例：1ミルのライン／スペース）。

表：2つのHDI基板サプライヤーの比較（例）

テクノロジーとイノベーション

サプライヤーが現状維持か、あるいは技術の限界を押し広げているかを確認する：

• 先進工程の採用状況： セミアディティブプロセスを使用しているか ファインラインルーティング 積層／段階的マイクロバイアを用いた複雑なスタックアップにおいて、実績のある実装例を提示できるか？
• カスタムスタックアップおよび材料オプション： 過酷な環境向けの無芯、ハイブリッド、または特殊高Tg材料へのアクセス。
• 自社内処理と外部委託プロセス： 信頼性の高いサプライヤーは レーザー穴あけ、めっき工程、 およびテストを自社で実施し、完全な管理とトレーサビリティを確保しています。

一般的なHDI基板のスタックアップおよび技術

高品質な製品における中心的な要素 自動車用HDI基板 は、信号の性能、物理的強度、耐熱性および製造性を決定する基板の積層構造である。適切な HDI積層構造 は、コストとプロセスリスクを管理しつつ、狭ピッチ部品に対する最適な配線密度も確保する。自動車用途では、頑健性、狭ピッチBGAのビア割り出し、インピーダンス制御、長期信頼性が要求されるため、商用デバイスよりも複雑な積層構造が必要となることが多い。

自動車用途におけるHDI積層構造の種類

1-N-1 積層構造

• • 構成： 中央のコア基板の両側に1層ずつのビルドアップ層（HDI）を持つ。
  • 使用例: シンプルなモジュール、I/O数が少ないBGAのビア割り出し、またはエッジセンサー向け。
  • 利点： エントリーレベルのHDIコストであり、工程の複雑さが少なく、多くの非重要用途に対して十分な性能を提供。

2-N-2 積層構造

• • 構成： 片面あたり2つの積層層。細ピッチ（0.4 mm）BGAのブレイクアウトに頻繁に使用されます。
  • 使用例: インフォテインメント、複雑なECU、ADAS、高ピン数デバイスを搭載したモジュール。
  • 利点： 高密度ルーティングを実現し、マイクロビアや埋込ビアの増加、優れたEMI性能および制御インピーダンス構造を可能にします。
  • 典型的な技術： スタッキングマイクロビア、ステージャードマイクロビア、パッド内ビア、ハイブリッドスタックアップ（従来型とHDI層を組み合わせたもの）。

3-N-3 以上

• • 構成： 片面あたり3つ以上の積層層で、コアレスまたはハイブリッドコアを使用する場合が多い。
  • 使用例: 高速コンピューティング、自動車用レーダー／ビジョン、データ集約型テレマティクス。
  • 利点： 極めて高いピン密度に対応し、高度な信号整合性管理をサポート。次世代の自律走行電子システムにとって極めて重要。

積層構成設計戦略

連続式ラミネーションおよびラミネーションサイクル

• • 順次積層 ：選択された層間でのマイクロバイア接続を可能にするために、HDI層を連続的に構築および圧着するプロセス。
  • 各サイクルでさらに多くの 登録 課題（±1ミルのドリル精度を維持すること）が生じ、積層サイクル数の増加は複雑さとコストの両方を高めます。
  • メッキ工程 ：追加のスタック/ブラインドビアは銅メッキ工程が多くなるため、製造性および納期全体に影響を与えます。

ハイブリッドおよびコアレス積層構造

• • ハイブリッド積層構造 ：高度なHDI層と従来の多層基板を組み合わせることで、コストと性能を最適化します（例：電源分配は標準層で、高速信号はHDI層で処理）。
  • コアレス積層構造 ：中央の剛性材料を削除し、カメラや車室内センサクラスターなどの領域向けに、より薄く軽量で配線密度の高いモジュールを実現します。

アスペクト比およびマイクロビア構造

• • マイクロビアのアスペクト比 ：充填性とめっき品質を最適化するため、0.75:1以下であることが望ましい。これは自動車の振動や熱サイクルに耐えるために不可欠である。
  • パッドサイズおよび誘電体厚さ ：過酷な環境下でビアやパッドの割れを引き起こさず、制御インピーダンスと信号整合性を確保できるように注意深く選定される必要がある。

ファインライン対応能力およびルーティング密度

• • ファインライン技術（ライン幅／スペース：1～2ミル）は、特にセミアディティブプロセスが採用されている高級積層構造において、ますます標準的になっている。
  • このような積層構造により BGAブレイクアウト が0.4 mmピッチのデバイス下でも可能となり、それ以外では追加の基板層を必要とするような電気的接続が実現できる。

例表：積層構造別のルーティング利点

ビア構造、レジストレーション、および製造可能性

• • ステガードマイクロバイア: 隣接する層でオフセットすることで機械的信頼性と歩留まりが向上し、特に振動／熱サイクル下での自動車用途に適しています。
  • スタックドマイクロバイア: 超高密度実装を実現し、ピン数が極めて多いBGAの下に使用されるが、より厳密な位置合わせとめっき工程を必要とします。
  • レジストレーション（ドリル位置合わせ）: 製造性を維持するため、HDI基板メーカーは光学式およびレーザー誘導システムを使用して複数層にわたるビアとトレースの位置合わせを保証しており、これは 0.4mmピッチ 以下の高密度設計において極めて重要です。

ベストプラクティス: HDI基板サプライヤーを早期に スタックアップ設計者 特に高密度、細線配線、または厳しい環境仕様が要求される場合、プロジェクトの開始段階でDFMエンジニアと協力する。

自動車用HDI基板技術の今後の動向

車両がより高度な自動化、電動化、デジタル接続へと急速に進むにつれて、 自動車用HDI基板 に対する要求は急速に変化しています。将来の車両ではさらに高度な 高密度インターコネクト （HDI）ソリューションが必要となり、積層構造の複雑さ、小型化、信号完全性、製造適正の限界を押し広げることになります。

高度なビアおよびスタックアップ技術

将来の課題

• • 維持する ドリル登録精度 （積層数が12層以上に増加し、マイクロビア密度が急増する中で、±0.5ミルまたはそれ以下の精度）
  • 超薄型ラミネートおよびスタックドビアネットワークによる放熱管理
  • より高密度で薄く、柔軟性のある基板設計において、激しい振動や機械的衝撃に対するフィールド信頼性の確保