高密度の相互接続と高速信号伝送が標準となっている現在の業界では、PCB 穴構造はもはや単なる「導電チャネル」ではなく、配線密度、信号の完全性、量産歩留まりを直接決定する中核要素となっています。多くのハードウェアエンジニアは、BGAの高密度配線や高度な基板設計に直面する際、基板工場のエンジニアリングEQシートで「スルーホール、ブラインドホール、埋め込みホール」などの選択確認項目に遭遇することがよくあります。わずかな判断のずれにより、配線スペースの不足、信号のリターンパスが長くなり、さらには基板全体の歩留まりの大幅な低下につながる可能性があります。
3 種類の細孔のコアの定義と構造の違い
構造的本質の観点から見ると、スルーホール、ブラインドホール、埋め込みホールの主な違いは「基板の穴の貫通範囲」にあり、これら 3 つは異なる処理ロジックとアプリケーションの境界に対応します。
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貫通穴: 最上層から最下層まで直接貫通し、PCB のすべての層を完全に貫通し、最も伝統的な相互接続構造です。その加工ロジックは「最初に基板全体をプレスし、その後機械的に一度に穴を開ける」もので、プロセスチェーンが最も単純でコストが最も低くなります。
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止まり穴: PCB の外層を指定された内層に接続するだけであり、基板全体には浸透しません。 8層と14層の基板を例に挙げると、8層基板のブラインドホールは1-L2、1-L3、1-4L、1-5L、2-3L、5-8L、7-8L. 14層のブラインドホールは1-7L、1-10L、8-14L、11-14Lの層間接続を実現できます。
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機密保持が必要です。画像は加工されており、参照のみを目的としています。
埋められた穴: 外側の表面まで広がることなく、PCB の内部に完全に埋め込まれています。例えば、20層基板の場合、埋め込み穴はL2からL4までの配線のみであり、基板の両面から穴の位置を観察することはできません。その処理ロジックは、まずメタライゼーション用の穴をあけ、次にラミネートに参加することです。すべての穴の加工はインナーコア基板の段階で完了する必要があり、その後の積層プロセスを通じて穴は基板の内側に完全に包まれます。
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3種類の穴の製造プロセスと重要なパラメータ
異なる穴構造は、完全に異なるプロセスリンクと制御精度に対応します。これが、高次多層基板と通常のスルーホール基板との大きなコスト差の主な理由でもあります。
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スルーホール加工:直径0.2mm以上の従来のタングステン鋼ドリルビットを使用し、主軸速度は毎分80000〜150000回転に制御されます。 1回の穴あけでプレート全体の加工が完了します。業界標準のアスペクト比は 10:1 以内に制御されており、基板工場は水平 PTH 電気めっきラインを通じて穴壁の化学物質の交換能力を確保しています。銅厚の均一性はIPCレベル2以上の基準を安定して満たすことができます。現在、主流の量産シナリオでは、スルーホールの最小口径は0.15mmに達する可能性がありますが、それが0.2mm未満の場合は、装置パラメータの特別な最適化が必要です。
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止まり穴技術: 従来の機械制御の深いブラインドホールと主流のレーザーブラインドホールの 2 つのルートに分かれています。機械的ブラインドホールは、深さ制御穴あけ装置を使用して穴あけされ、深さ精度は±0.05mm以内に制御され、従来のAR比は1.2:1です。レーザーブラインドホールは、CO 2 レーザーまたは UV レーザーを使用してアブレーションされ、開口精度は ± 0.01 mm、最小開口は 3mil です。エネルギー密度は8~12J/cm 2 で安定して制御されており、プロセス全体を通じて内層や下部回路に損傷を与えることはありません。レーザーブラインドホール加工が完了した後、ブラインドエンドホールに薬液が残留するのを防ぎ、銅の沈み込みにボイドがないように、薬液の流量と浸漬時間を最適化する必要があります。
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埋葬の流れ: 完全に薄いコアボードの加工に基づいて、最初に独立したインナーコアボードに機械的穴あけが完了し、次に過マンガン酸カリウム湿式ドリリングによって穴壁の炭化樹脂が除去されます。その後、化学銅蒸着と基板全体の電気めっきによって、穴壁の銅の厚さが 10 ~ 20 μ m に増加します。最後に内層回路をエッチングし、その後の多層積層に参加します。半硬化シート内の接着剤の流れによる埋め込み穴の閉塞や、ラミネート応力による薄いコア基板の変位や変形を避けるために、プロセス全体を通じてラミネートの温度、圧力、時間パラメータを正確に制御する必要があります。
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典型的な業界のアプリケーションケース
異なる細孔構造の組み合わせ選択は、最終製品の性能の上限を直接決定します。 Uniwell Circuits は、複数のハイエンド製造分野で成熟した実装ソリューションを形成してきました。
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AIサーバーの24層高速バックプレーン: ボード全体は「スルーホール + バックドリル」の基本的な相互接続スキームを採用し、CPU ソケット領域に 1 ~ 2 次のレーザーブラインドホールを装備し、BGA ピンのリターンパスの長さを 40% 以上短縮し、スルーホールの残留パイルでの高速信号の深刻な反射を回避し、25Gbps を超える SerDes 信号の伝送要件を満たします。これらすべてを通常のスルーホールで設計すると、配線スペースがまったく不足するだけでなく、シグナルインテグリティも規格を満たせなくなります。
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16 層 RO4350B+RO4450F 高周波ブラインドホール基板: RF トランシーバー モジュール領域では、L1-L2 レーザー ブラインド ホールを使用して近くの接地を実現し、ビアの寄生インダクタンスを 0.1nH 以内に制御し、77GHz ミリ波信号の挿入損失を大幅に低減します。通常のスルーホールを使用した場合、接地経路が長すぎるとアンテナゲインが2~3dB低下し、車載レーダーの検出距離要件を満たせなくなります。
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10層3次HDIブラインド埋め込みホールボード: フラッグシップスマートフォンマザーボードの SOC チップの下では、ブラインド埋め込みホール + スタックホール設計が使用され、指の爪ほどのサイズの BGA エリアに数千のピンから高密度ファンを実現します。総層数を増やすことなく、配線リソースが40%増加し、信号層スイッチング経路が大幅に短縮され、全体の消費電力が約12%削減されます。
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26層半導体テストバックプレーン: プローブカードのインターフェース領域では、外部配線スペースを占有することなく、内層の隣接層間の相互接続を実現するために多数の埋め込み穴が使用されています。ボード全体で 20,000 を超える相互接続チャネルがあっても、すべての信号チャネルのインピーダンス許容差は ± 5% 以内に制御され、チップ テストの高精度同期要件を満たします。 -
選択の意思決定の中心原則
実際のプロジェクトでは、3 種類の穴の間に絶対的な優劣はなく、適応シナリオの違いのみです。性能要件を満たしながらコスト管理を最大限に高めるには、通常の産業用制御基板、2 層 4 層の家電基板、およびフルスルーホール設計が好まれます。高密度 BGA ボードと高速サーバー ボードでは、一次ブラインドホール最適化配線リソースを導入できます。ハイエンドの HDI ボードと小型 RF モジュールでは、限られたボード面積内で最高の相互接続密度を達成するために、ブラインド埋め込み穴の組み合わせ設計が必要です。


