HDI 기판 제조 공정 및 설계 기초

키워드: HDI 기판 제조

혁신적인 기술 환경이 변화함에 따라 더 많은 요소를 더 작은 공간에 집어넣고자 하는 요구가 확대되었습니다. 더 많은 부품이 더 작은 영역에 집적됨에 따라 고밀도 상호연결(HDI) 기술을 사용하여 제작된 PCB는 종종 전체 크기가 감소합니다. HDI 기판은 마이크로 비아, 블라인드 비아, 버리드 비아, 패드 내 비아, 그리고 매우 가는 트레이스를 활용하여 더 작은 공간에 더 많은 부품을 집적할 수 있습니다. 우리는 HDI 설계의 기본을 보여드려, HDI 기판 조립 과정에서 견고한 HDI 기판을 제작할 수 있도록 하겠습니다.

1980년 연구자들이 PCB 내 비아의 수를 최소화하는 방법을 찾기 시작했을 때, 고밀도 상호연결(HDI) 인쇄회로 설계 및 제조가 시작되었습니다. 최초의 현대적인 빌드업 또는 순차적 인쇄 기판은 1984년에 생산되었습니다. 그 이후로 설계자와 부품 제조사는 단일 칩과 단일 기판에 더 많은 기능을 집적하는 방법을 끊임없이 모색해 왔습니다.

HDI 기판 설계를 만들 때는 극복해야 할 특정 설계 및 생산 장애물이 있습니다.

HDI 기판을 제작하면서 마주칠 수 있는 몇 가지 어려움은 다음과 같습니다:

• 작은 조립 작업 공간
• 더 좁은 간격과 더 작은 부품
• PCB 양면에 적층되는 더 많은 수의 부품
• 더 긴 트레이스 경로로 인한 증가된 신호 지연 시간
• 기판을 완성하기 위해 더 많은 트레이스 경로가 필요함

원칙 기반 설계 엔진 위에 구축된 적절한 레이아웃 및 배선 도구 조합을 갖추고 있다면, PCB 설계 관례에 도전하고 매우 높은 연결 밀도를 가진 견고한 PCB를 생산할 수 있습니다. HDI 기판 제조를 위해 특별히 설계된 최첨단 PCB 설계 소프트웨어를 사용할 때, 고밀도 PCB 배선 및 미세 피치 부품 작업은 간단합니다. 최고 수준의 설계 도구를 사용하면 자신만의 HDI 기판 설계를 구축하고 HDI 제조 공정을 준비할 수 있습니다.

HDI 기판 설계와 조립을 특별하게 만드는 것은 무엇인가?

HDI 제조 공정이 기존 PCB 제조 방법과 다른 몇 가지 작지만 중요한 방식이 있습니다. 제조사의 요구 사항이 설계 자유도를 제한하고 기판의 배선에 제약을 가한다는 점을 유의하는 것이 중요합니다. 설계 소프트웨어가 더 가는 트레이스, 더 작은 비아, 더 많은 층, 더 작은 부품의 사용을 여전히 지원할 수 있지만, 이를 위해서는 자동화된 생산을 위한 설계(DFM) 요구 사항을 활용해야 합니다. 기판을 구성하는 데 사용되는 제조 방법과 재료가 정확한 DFM 요구 사항을 결정할 것입니다. 신뢰성 요구 사항이 고려될 때, DFM 요구 사항 역시 중요해집니다.

재료 선택 과정에서 다음과 같은 요구 사항들을 다뤄야 합니다:

• 사용된 유전체의 화학적 성질이 현재의 코어 기판 재료의 화학적 성질과 호환될 것인가?
• 도금된 구리가 유전체에 충분히 접착될 것인가?
• 유전체가 금속층에 충분하고 신뢰할 수 있는 유전적 간격을 제공할 것인가?
• 내 열적 요구 사항을 충족시킬 수 있는가?
• 유전체가 정렬 및 와이어 본딩을 위한 이상적인 높은 Tg 값을 제공할 것인가?
• 여러 SBU 층으로 덮였을 때 열 충격을 견딜 수 있는가?
• 매립되고 신뢰할 수 있는 마이크로비아가 있을 것인가?

HDI 기판에는 아홉 가지 구체적인 일반 유전체 재료가 사용됩니다. 이들 중 다수는 IPC-4101B 및 IPC-4104A와 같은 IPC 규격 시트에 포함되어 있지만, 아직 IPC 표준에 명시되지 않은 것들도 많습니다. 자재는 다음과 같습니다:

• 복사 유체 유전체
• 감광성 드라이 필름용 유전체
• 적응형 폴리이미드 필름
• 열처리된 드라이 필름
• 완화된 열 유체 유전체
• 이중층, 강화 및 수지 코팅 RCC 포일
• 표준 FR-4 코어 및 프리프레그
• 신형 확산 글래스 레이저 내성 프리프레그

열가소성 수지

스택업은 엔지니어링, 부품 배치, BGA 팬아웃 및 설계 제약 조건을 통해 HDI의 배선 효율성에 영향을 미칩니다. BGA 부품에 대한 트레이스 폭, 비아 크기 및 위치/회피 배선은 HDI 설계를 개발할 때 고려해야 할 세 가지 가장 중요한 요소입니다.

항상 HDI 기판 제조를 위한 그들의 제조 공정에 대해 문의하십시오. 그들의 생산 공정 한계를 명시해야 합니다. 이는 설계에 포함할 수 있는 요소의 크기에 영향을 미치기 때문입니다. 기본 비아 크기는 BGA 부품의 볼 피치에 의해 결정되며, 이는 차례로 기판 조립에 필요한 HDI 제조 방법론에 영향을 줍니다. HDI 기판의 핵심 구성 요소인 마이크로 비아는 층간 배선을 고려하여 신중하게 설계되어야 합니다.

HDI 기판 조립 및 설계 사이클 개요

일반 PCB 제조 공정에는 많은 단계가 포함됩니다. 그러나 HDI 기판 제작에는 다른 기판에서는 사용되지 않을 수 있는 몇 가지 특별한 단계가 필요합니다. 다른 여러 방법과 마찬가지로 HDI 기판 설계 프로세스는 다음으로 시작합니다:

기판상의 가장 큰 BGA 부품을 사용하거나 기판상의 가장 큰 IC의 인터페이스 + 핀 수를 사용하여 모든 신호를 배선하는 데 필요한 층 수를 계산합니다.

PCB 스택업에 대한 재료를 선택하고 유전체 데이터를 얻으려면 생산 업체에 문의하십시오.

층 수와 두께를 기반으로 내부 층을 통해 신호를 전송하는 데 사용될 비아 스타일을 결정합니다.

필요한 경우, 신뢰성 평가를 수행하여 재료가 조립 처리 및 작동 과정 전체에서 인터커넥트에 과도한 부하를 주지 않도록 보장합니다.

신뢰할 수 있는 생산과 조립을 가능하게 하기 위해, 제조업체 능력과 신뢰성 요구사항(비아, 트레이스 폭, 간격 등에 대한 필요성)을 기반으로 설계 규칙을 설정합니다.

스택업 생성과 설계 규칙 확보는 제품의 신뢰성과 배선 능력에 영향을 미치기 때문에 핵심 포인트입니다. 이러한 단계가 완료되면 설계자는 ECAD 프로그램을 사용하여 제조업체의 DFM 및 신뢰성 측정 기준을 설계 규칙으로 적용할 수 있습니다.

이러한 사전 작업을 통해 설계가 견고하고, 배선 가능하며, 제조 가능하도록 보장하는 것이 중요합니다.

HDI DFM 요구사항을 충족하도록 구성 요소 크기 설정

HDI 기판의 간격에 대한 엄격한 DFM 요구사항에도 불구하고, PCB 설계 프로그램의 설계 규칙을 사용하여 이를 충족시킬 수 있습니다. 배치 및 배선 전에 다음과 같은 특정 DFM 규칙을 확보하는 것이 중요합니다:

• 트레이스 폭 및 간격 제한
• 애뉼러 링 및 종횡비 한계, 특히 고신뢰성 설계의 경우
• 기본 스택업에서 제어된 임피던스를 보장하는 기판의 재료 시스템
• 가능한 경우, 선택된 스택업 또는 층 쌍에 대한 임피던스 프로파일

당신의 HDI 기판이 이러한 DFM 세부 사항을 충족하도록 계획하는 능력은 당신의 설계 도구에 크게 의존합니다. 적절한 구성 도구 세트를 사용하면, HDI 기판에서 임피던스 제어된 트레이스를 라우팅하는 것은 비교적 간단합니다. 기본적으로 선호하는 트레이스 폭과 임피던스 프로파일을 설정하면서 제조사의 DFM 권장 사항을 염두에 두십시오. HDI 기판 조립을 위한 HDI 레이아웃을 설계할 때, 라우팅 소프트웨어의 온라인 DRC 엔진이 당신의 라우팅을 확인할 것입니다. 관련된 모든 HDI DFM 요구 사항을 고려했는지 확인하기 위해, 제조사의 공정에 대한 철저한 사양 세트를 확보하도록 하십시오.