現在、5G 通信、人工知能、ハイパフォーマンス コンピューティングなどの最先端技術の開発が盛んに行われており、電子機器の回路基板に対する性能要件はますます厳しくなっています。{2}{2}従来の回路基板は、複雑な機能統合と高速信号伝送の要件を満たすことができなくなりました。その一方で、独自の設計コンセプトと技術的利点を備えたハイブリッド高多層基板が、性能のボトルネックを打破する鍵となっています。-さまざまな材料とプロセスを革新的に統合することで、電子デバイスの高性能化と小型化の開発を確実にサポートします。-
1、混圧高多層基板のコアコンセプトと特徴
(1)「混合圧力」と「高多層」の深層分析
混合圧力多層基板における「混合圧力」という用語は、異なる領域の機能要件に応じて、同じ回路基板内で複数種類の基板材料を積層および組み合わせることを指します。{0}}これらの材料は、誘電率、熱膨張係数、機械的強度などの点で独自の特性を持っています。合理的な組み合わせにより、相補的なパフォーマンスを実現できます。たとえば、高速信号伝送が必要な領域では、信号伝送損失を低減するために、誘電率と誘電正接が低い材料が選択されます。大電流が流れる電源層には、銅箔の厚みが厚く、熱伝導率が優れた材料が使用されます。
「高層および多層」は、回路基板の層が多く、通常は 10 層以上であることを強調しており、一部のハイエンド製品では最大 30 層またはそれ以上に達することもあります。この多層構造は、限られたスペース内で複雑な回路の高密度レイアウトを実現でき、多数の電子部品を統合するのに十分なスペースを提供し、信号配線と電力配分の最適化にも役立ち、回路の全体的なパフォーマンスを向上させることができます。{6}システム。
(2) 優れたパフォーマンス上の利点
強力な信号整合性の保証: 混合電圧多層基板は、さまざまな領域の材料特性を正確に一致させることで、信号伝送中のインピーダンス変化を効果的に制御します。-微細な配線設計と層間相互接続技術を組み合わせることで、信号の反射、クロストーク、遅延を可能な限り最小限に抑えることができ、伝送中の高速信号 (PCIe 5.0、HDMI 2.1 など) の整合性を確保し、高性能プロセッサ、高速通信モジュールなどの信号品質に対する厳しい要件を満たします。-
優れた放熱機能と電力管理機能: 電子機器の高発熱の問題に対応して、混合圧高多層基板は、主要な発熱領域に高熱伝導率の基板材料または金属放熱層を埋め込んで、効率的な放熱チャネルを構築し、熱を素早く伝導し、局所的な過熱による機器の性能低下や故障を回避できます。{0}}電源管理の面では、その多層構造により、独立した電源層とグランド層の設計が可能になります。-銅箔の厚さとレイアウトを合理的に計画することで、安定した効率的な大電流伝送が実現され、高出力電子部品に信頼性の高い電力サポートを提供できます。-
高度な統合とスペースの最適化: 多層構造設計により、回路基板がより多くの機能モジュールやコンポーネントを収容できるようになり、外部接続ラインの使用が削減され、デバイス全体のサイズが効果的に縮小されます。{0}同時に、混合電圧技術は、さまざまな機能要件に応じて回路基板の構造と性能を柔軟に調整することができ、限られたスペースで機能の高度な集積化を実現し、電子機器の小型化と軽量化を達成するための重要な技術手段です。
2、混圧高多層基板の製造プロセスの課題
(1) 材質のマッチングと貼り合わせの難易度
基板材料が異なると、熱膨張係数やガラス転移温度などのパラメータに違いがあります。ラミネートプロセス中の材料のマッチングが不適切であると、回路基板の反りや層間剥離などの問題が発生しやすくなります。したがって、回路基板の平坦性と寸法安定性を維持しながら、材料の各層がしっかりと接着されるように、材料の組み合わせを正確に計算して選択し、積層プロセス中の温度、圧力、および時間のパラメータを厳密に制御する必要があります。このため、メーカーの材料研究開発能力とプロセス管理レベルに非常に高い要求が課せられます。
(2) 高精度の機械加工と穴あけの困難-
混圧多層基板には通常、小さな開口部（最小開口部0.1mmまで）や細線（線幅/線間隔30μm/30μm程度）が含まれており、材料特性の違いにより、穴あけやエッチングなどの加工時に、粗い穴壁、寸法のずれ、不均一なラインエッチングなどの問題が発生しやすくなります。これらの問題を解決するには、高度なレーザー穴あけ技術、高精度の露光機、エッチング装置を採用し、精密なプロセス パラメータ制御と組み合わせて、加工精度が設計要件を満たしていることを確認しながら、異なる材料層間での加工の一貫性を確保する必要があります。-
(3) 層間アライメントと配線信頼性
回路基板上の層の数が増加するにつれて、層間の位置合わせ精度が製品の品質に影響を与える重要な要素になります。層間オフセットがわずかであっても、回路基板内で短絡または断線が発生し、故障につながる可能性があります。製造プロセスでは、光学や機械などのさまざまな位置合わせ方法を通じて層間オフセットを非常に小さな範囲内で制御するために、高精度の位置合わせシステムと高度なラミネート装置が必要です。-また、ブラインドホールや埋め込みホールなどの層間配線構造では、ホールを埋める電気めっきの品質の確保、層間の電気接続の信頼性の確保、仮想半田やボイドなどの問題の防止が必要です。
3、混圧高多層基板の幅広い応用シナリオ
(1) 5G通信基地局とコア装置
5G 通信の分野では、基地局装置は大規模な高速データ伝送と複雑な信号処理タスクを処理する必要があり、非常に高い信号伝送性能、放熱能力、回路基板の統合が必要です。-ハイブリッド多層基板は、優れた高周波信号伝送性能と効率的な放熱設計を備えており、5G 基地局の RF モジュールやベースバンド処理ユニットなどの主要コンポーネントのニーズを満たすことができ、5G ネットワークでの高速かつ安定した通信の実現に役立ちます。-同時に、5G コア ネットワーク機器、スイッチ、その他のネットワーク デバイスでは、混合電圧多層ボードも高速処理と信頼性の高いデータ伝送を確保する上で重要な役割を果たします。{9}}
(2) ハイパフォーマンスコンピューティングとデータセンター
強力なコンピューティング能力を実現するために、サーバーやデータセンター機器には多数の高性能プロセッサ、高速メモリ、ストレージ モジュールが統合されています。そのため、回路基板の電源、信号伝送、放熱性能に深刻な課題が生じています。{0}{1}{1}電源層の設計と信号配線を最適化することで、混合電圧多層ボードはプロセッサなどのコア コンポーネントに安定した電力と高速データ伝送チャネルを提供できます。-同時に、その効率的な放熱構造により、機器の動作温度が効果的に低下し、システムの安定性と信頼性が向上し、データセンターにおける 7 × 24 時間の連続稼働の要件を満たします。
(3) ハイエンド医療用電子機器
磁気共鳴画像装置や CT スキャナーなどのハイエンド医療用電子機器には、回路基板の精度、安定性、安全性に対する非常に厳しい要件があります。混圧高多層基板の高精度設計と優れた信号整合性は、微弱信号の検出と処理に対する医療機器のニーズを満たし、画像品質の精度と信頼性を保証します。同時に、その高度に統合された機能は、デバイスのサイズを縮小し、デバイスの携帯性と使いやすさを向上させ、より高度でインテリジェントな方向に向けた医療用電子デバイスの開発を促進するのに役立ちます。