전자 장치가 점점 더 작아지고 강력해짐에 따라 HDI(고밀도 인터커넥트) PCB 기술은 하드웨어 엔지니어에게 필수적인 도구가 되었습니다. 웨어러블, 산업용 IoT 모듈 또는 소형 의료 기기를 설계하든 HDI 설계 규칙을 이해하는 것은 성공적인 첫 번째 스핀과 비용이 많이 드는 재스핀의 차이를 만들 수 있습니다.
이 가이드에서는 HDI PCB 설계를 마스터하는 데 필요한 핵심 원칙, 설계 규칙 및 실제 절충점을 살펴보고 제조업체가 설계한 내용을 실제로 제작할 수 있도록 하는 방법을 안내합니다.
HDI PCB는 기존 PCB보다 단위 면적당 배선 밀도가 높다는 특징이 있습니다. 이는 더 가는 선과 간격, 더 작은 비아 및 캡처 패드, 그리고 여러 겹의 순차 적층을 통해 달성됩니다. 보드 전체를 관통하는 스루홀 비아를 사용하는 표준 PCB와 달리 HDI 보드는 마이크로비아 구조를 사용하여 전체 스택업에 라우팅 공간을 낭비하지 않고 특정 레이어 간의 연결을 가능하게 합니다.
HDI 보드는 일반적으로 선폭과 간격이 75μm(3밀) 이하이고, 레이저 드릴링된 마이크로비아 직경이 0.1mm 이하이며, 이를 통해 기존 FR4 보드에서는 불가능했던 부품 밀도를 구현할 수 있습니다.
EDA 도구를 열기 전에 비아 유형을 이해하는 것이 기본입니다:
블라인드 비아는 외부 레이어를 하나 이상의 내부 레이어에 연결하지만 보드를 완전히 관통하지는 않습니다. 한쪽 면에서만 보입니다. 블라인드 비아는 스루홀 공간을 차지하지 않고 표면 레이어의 밀집된 핀 배열을 벗어나야 하는 BGA 브레이크아웃에 이상적입니다.
매립 비아는 내부 레이어만 연결하며 양쪽 표면에서 보이지 않습니다. 이 비아는 외부 레이어가 적층되기 전에 생성되므로 순차 빌드업(SBU) 제조가 필요합니다. 내부 레이어 라우팅이 그렇지 않으면 차단될 수 있는 초고밀도 설계에서 가장 가치가 있습니다.
마이크로비아는 일반적으로 직경이 0.15mm 이하인 레이저 드릴링된 홀입니다. 스택형(여러 레이어에 걸쳐 바로 위에 쌓임) 또는 스태거형(수평으로 오프셋됨)으로 쌓을 수 있습니다. 스택형 마이크로비아는 공간을 절약하지만 정밀한 채움 및 평탄화가 필요합니다. 해당 아키텍처를 사용하기 전에 항상 제조 업체가 구리 도금으로 스택형 마이크로비아 채움을 지원하는지 확인하십시오.
| 매개변수 | 표준 PCB | HDI(일반) | 고급 HDI |
|---|---|---|---|
| 최소 선폭/간격 | 0.1mm / 0.1mm | 0.075mm / 0.075mm | 0.05mm / 0.05mm |
| 최소 비아 드릴 직경 | 0.3mm | 0.1mm (레이저) | 0.075mm (레이저) |
| 비아 간 간격(가장자리) | 0.2mm | 0.15mm | 0.1mm |
| 종횡비(드릴) | 8:1 | 1:1 (마이크로비아) | 0.75:1 (마이크로비아) |
| 레이어 수(일반) | 2–8 | 4–12 | 12–20+ |
HDI의 더 높은 라우팅 밀도는 종종 과소평가되는 고유한 신호 무결성(SI) 문제를 야기합니다:
소형화는 열을 집중시킵니다. HDI 설계에서는 열 비아(전도성 에폭시 또는 도금된 구리로 채워짐)가 전력 부품의 열 패드 아래에 사용됩니다. 제조 메모에 열 비아를 지정할 때 명확하게 명시하십시오. 비아 채움 재료, 캡 도금 요구 사항, 비아가 텐트 처리되어야 하는지 또는 상단/하단 면에 노출되어야 하는지 명시하십시오. 모호한 제조 메모는 비용이 많이 드는 놀라움을 초래합니다.
HDI 첫 번째 샘플이 실패하는 가장 일반적인 이유는 설계자의 가정과 제조 업체의 공정 능력 간의 불일치입니다. 이를 피하는 방법은 다음과 같습니다.
DUXPCB에서는 생산이 시작되기 전에 모든 HDI 설계 파일을 엔지니어링 팀에서 검토합니다. 보드가 제조되기 전에 연환 링 위반부터 불충분한 솔더 마스크 슬리버까지 잠재적인 수율 문제를 플래그 지정하여 고객이 몇 주 동안 재스핀하는 것을 방지합니다.
HDI가 항상 정답은 아닙니다. 비용(순차 적층은 표준 다층보다 비쌈), 더 긴 리드 타임 및 더 엄격한 DFM 제약이 추가됩니다. BGA 피치가 0.8mm 이하이고 표준 기술에서 라우팅 이스케이프 비아를 사용할 수 없는 경우, 보드 면적 예산이 고정되어 있고 부품 밀도가 이를 요구하는 경우, 또는 설계가 스루홀 기술의 비아 스텁이 성능을 용납할 수 없을 정도로 저하시키는 주파수에서 작동하는 경우 HDI를 선택하십시오.
설계에 0402 또는 더 큰 수동 부품, 0.8mm 이상의 BGA 피치, 그리고 엄격한 크기 제약이 없는 경우, 표준 다층 PCB가 일반적으로 더 빠르고 저렴하며 위험이 낮습니다.
HDI PCB 설계는 전기적 요구 사항뿐만 아니라 모든 설계 규칙 뒤에 있는 제조 제약 조건을 이해하는 엔지니어에게 보상을 제공합니다. 제조 가능한 스택업으로 시작하고, 제조 업체와 조기에 협력하고, 레이아웃 전에 시뮬레이션을 통해 SI 가정을 검증하십시오. 이를 꾸준히 수행하는 엔지니어는 첫 번째 빌드에서 작동하는 제품을 출하합니다.
DUXPCB는 마찰 없이 HDI 기능을 필요로 하는 하드웨어 팀을 위한 원스톱 PCB 및 PCBA 서비스를 전문으로 합니다. 1+N+1부터 모든 레이어 HDI까지, 스택업부터 최종 조립까지 설계를 지원합니다.
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