증폭된 이점: 초고밀도(HDI) 도체를 사용한 유연 회로

때로는 2 + 2가 4가 아닌 경우도 있습니다. 때로는 두 기술의 결합이 둘 모두의 이점을 훨씬 뛰어넘는 것으로 증폭시킬 수 있습니다.  오늘의 블로그는 유연한 재료와 초고밀도(HDI) 기능 크기를 동시에 사용하는 조합에 대해 조명할 것입니다. 구체적으로, 트레이스와 공간이 50마이크론 미만이며, 실제로 미국에서는 전통적인 인쇄 회로 기판 제작 장비를 사용하여 20마이크론 트레이스와 공간으로 생산되고 있습니다.

유연한 회로 구성을 사용하는 이점은 무엇인가요?

• 포장 문제 해결: 재료를 구부리거나 접어 모서리 주위로 휘게 할 수 있으며, 3축 연결을 제공하며, 별도의 부품이 없습니다.  전자 부품과 기능적 요소들을 제품 내에서 최적의 위치에 배치할 수 있으며, 유연한 회로는 연결을 만들기 위해 구부리고, 접고, 형성될 수 있습니다.  여기서 상상력이 시험대에 오릅니다!
• 공간 및 무게 절감:  유연한 회로는 무거운 전선과 납땜 연결을 제거할 수 있으며, 구성 요소와 구조에 따라 최대 60%까지 무게와 공간을 절약할 수 있어 패키지 크기를 크게 줄일 수 있습니다.  유연한 재료는 전통적인 강성 보드 솔루션보다 낮은 프로필을 제공합니다.
• 생체 적합성:  폴리이미드 재료는 생체 적합성이 뛰어나며 의료 및 착용 가능한 애플리케이션에서 그 이유로 정기적으로 사용됩니다.  고급 기술은 구리 도체를 금 도체로 대체하여 완전히 생체 적합한 옵션을 제공할 수도 있습니다.
• 조립 비용 감소:  무거운 전선과 케이블을 대체하면 배선을 줄이거나 제거할 수 있습니다.  이는 조립 노동 비용뿐만 아니라 전선 비용, 여러 구매 주문 생성 비용, 수령 및 검사 비용, 그리고 키팅 비용을 줄입니다. 
• 동적 플렉싱 용이:  적절하게 설계된 유연한 회로는 수백만 번의 플렉스를 견딜 수 있습니다. 디스크 드라이브는 10억에서 100억 번의 플렉스 사이클을 가진 일반적인 예입니다.  또 다른 좋은 예는 노트북의 힌지입니다.  이러한 플렉스는 컴퓨터 수명 동안 수만 번의 플렉스를 견딜 수 있습니다.
• 열 관리: 폴리이미드 재료는 고온 환경에서도 견딜 수 있으며, 얇은 폴리이미드는 두꺼운 재료보다 열을 훨씬 더 잘 분산시킵니다.

Ultra-HDI의 이점은 무엇인가요?

먼저, 이 용어가 비교적 새로운 만큼, IPC의 최근에 설립된 작업 그룹에 따른 Ultra-HDI의 정의는 다음과 같은 하나 이상의 파라미터를 포함하는 디자인입니다:

• 선 폭 50 마이크론 미만
• 간격 50 마이크론 미만
• 유전체 두께 50 마이크론 미만
• 마이크로 비아 직경 75 마이크론 미만

현재 PCB 제조업체들은 회로 트레이스와 공간을 20 마이크론, 12.5 마이크론까지 제공하고 있으며, 올해 말에는 12.5 마이크론이 가능할 것으로 예상됩니다.

12.5 마이크론까지 경계를 넓히지 않더라도, 25 마이크론 트레이스와 공간을 사용하는 것은 여러 가지 이점이 있습니다:

• 현재 최첨단 대비 현저한 크기 및 무게 감소.
• 층 수, 마이크로 비아 및 적층 주기 감소 - 더 큰 신뢰성을 위해.
• 15마이크론 이상의 모든 선 폭에 대한 밀집 간격 및 임피던스 제어(< 5%)
• 금속 트레이스의 종횡비가 1:1보다 큼 - 신호 무결성 향상
• RF 성능이 전통적인 감산 식각 공정보다 우수함.
• 특히 복잡하고 고성능의 보드에 대해 비용 절감.

2 + 2가 항상 4와 같지는 않음

각 기술의 처음 두세 가지 이점만 봐도 중복되는 이점을 볼 수 있습니다. 유연한 재료는 포장 문제를 해결하고 크기와 무게를 대폭 줄입니다.초고밀도(HDI) 기술도 비슷한 이점이 있습니다. 75마이크론 트레이스에서 25마이크론 트레이스로 이동하면 인쇄 회로 기판 디자이너가 유연한 회로 기판의 전체 크기를 상당히 줄이거나 연결을 만드는 데 필요한 라우팅 레이어의 수를 줄일 수 있습니다.

유연한 재료와 초고밀도(HDI) 기능 크기를 모두 통합하여 전통적인 강성 재료를 대체하고 감산 식각 기술로 만들어진 회로 트레이스와 공간을 대체할 때 크기와 무게에 대한 상당한 이점을 상상하는 것은 전혀 어렵지 않습니다.

보너스:  만약 A-SAP™ 공정이 울트라-HDI 특성을 만들기 위해 선택된다면, 이 공정은 모든 구리를 에칭하여 제거하고 도체 패턴을 만들기 위해 금속을 다시 추가하는 방식으로 진행됩니다.  폴리이미드와 LCP 재료는 종종 생체 적합성 이유로 선택됩니다.  A-SAP™은 금과 같은 귀금속을 사용하여 도체 패턴을 만들 수 있으며, 이 과정에서 구리와 니켈을 모두 제거하여 독특한 생체 적합 솔루션을 만듭니다.

이러한 초고밀도 인터커넥트(HDI) 기술은 PCB 디자이너가 복잡한 설계 문제를 해결하는 방식을 변화시키고 있습니다. SAP 프로세스에 대해 더 알고 싶다면 이전 블로그 몇 가지를 참조해 보세요. 우리는 SAP 프로세싱의 기본 사항을 다루었고, 최근에는 인쇄 회로 기판 스택업과 관련된 주요 질문을 살펴보았으며, BGA 이스케이프 영역에서 초고밀도 회로 트레이스 폭을 활용하고 라우팅 필드에서 더 넓은 트레이스를 사용할 가능성을 탐구했습니다. 이점은 회로 층을 줄이는 것이고, 우려는 50옴 임피던스를 유지하는 것입니다. Eric Bogatin은 최근 이러한 이점과 우려에 대해 분석한 백서를 발표했습니다.

Ultra-HDI 또는 유연 회로 기술에 대한 궁금한 점이 있으시면 문의해 주세요!