디자이너처럼 설명해주세요: ELIC PCB와 HDI 라우팅

IPC-2226 표준에 따르면, HDI PCB 라우팅을 지원하기 위해 사용되는 여러 표준 PCB 스택업이 있으며, 이를 통해 미세 피치 BGA 구성 요소로의 트레이스 라우팅이 가능해집니다. 대부분의 표준 HDI PCB 스택업 구성은 코어(매립) 비아와/또는 모든 레이어를 통과하는 스루홀 비아를 사용합니다. 표준 HDI PCB 스택업은 또한 PCB의 내부 레이어에 접근할 수 있도록 표면 레이어에 스킵 비아를 사용하고 표준 블라인드/매립 마이크로비아를 추가로 사용할 수도 있습니다.

PCB가 더 많은 레이어를 포함하고 이전보다 얇아지면서, 상호연결 밀도를 증가시키기 위한 새로운 기술이 사용됩니다. 오늘날 사용되는 가장 복잡한 HDI 라우팅 및 스택업 디자인 스타일은 모든 레이어 상호연결(Every Layer Interconnect, ELIC)이라고 불립니다. 이 라우팅 스타일은 간단한 아이디어를 따릅니다: 마이크로비아를 전체 PCB 스택업을 통해 확장하여 신호가 PCB의 어떤 레이어 세트 사이에서도 고밀도 상호연결을 통해 라우팅할 수 있도록 합니다. 이것은 무해한 허용처럼 들릴 수 있지만, PCB를 구축하는 데 사용되는 제조 공정과 재료 세트에 제약을 둡니다. 이 글에서는 ELIC에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

ELIC PCB 스택업 디자인하기

ELIC는 때때로 모든 층에서 고밀도 인터커넥트를 통해 신호를 라우팅할 수 있는 어떤 층이라도 HDI라고 불리기도 합니다. 이러한 고급 HDI PCB는 더 복잡한 인터커넥션을 가능하게 하는 여러 층의 구리로 채워진 스택 인-패드 마이크로비아를 포함하고 있습니다. HDI 보드에서 ELIC를 사용할 때, 각 층은 자체적으로 구리로 채워진, 레이저로 드릴된 마이크로비아를 가집니다. ELIC는 각 층을 통해 연결을 만들기 위해 오직 쌓인 구리로 채워진 마이크로비아만을 사용합니다. 이를 통해 층이 쌓인 후 PCB 내의 어떤 두 층 사이에서도 연결을 만들 수 있습니다. 이는 더 높은 수준의 유연성을 제공할 뿐만 아니라, 디자이너가 어떤 층에서든 인터커넥트 밀도를 극대화할 수 있게 합니다.

아래 이미지는 ELIC HDI 스택업의 측면 단면도를 보여줍니다. 이 마이크로섹션 이미지는 PCB 스택업 전체에 걸쳐 쌓인 마이크로비아를 포함하지만, 다른 지역에서는 교차된 마이크로비아를 포함할 수도 있습니다.

스루홀 비아는 보드 간의 모든 연결이 초기 구축에서 제작되므로 더 이상 필요하지 않습니다. ELIC는 구리로 채워진 구조를 사용하기 때문에 채워진 비아를 위한 도금 기술(예: VIPPO)이 필요하지 않습니다. 이 특정 스택업은 전체 PCB 스택업을 가로지르는 적층된 마이크로비아를 사용함으로써 IPC의 마이크로비아 신뢰성에 대한 경고에 반합니다. 리플로우로 인한 잠재적 결함 없이 ELIC PCB를 보증할 수 있는 제조업체는 모두가 아닙니다. 이러한 보증을 제공할 수 있는 제조업체를 선택할 때 주의하고, 보드가 품질 및 수용 기준을 통과할 수 있도록 그들의 DFM 규칙을 구현해야 합니다.

ELIC 제조 공정

ELIC 제조 공정은 레이저로 드릴링된 마이크로비아와 고체 구리로 채워진 베이스를 가진 초박형 코어로 시작합니다. 내부 레이어의 초기 마이크로비아가 구리로 채워진 후, 다음 유전체 레이어가 순차적인 적층으로 추가됩니다. 새로운 레이어에 레이저 드릴링이 적용되어 ELIC PCB 스택이 구축되고, 그 레이어의 비아를 구리로 채웁니다. 이 과정은 구리로 채워진 마이크로비아로 원하는 스택이 구축될 때까지 반복됩니다. 순차적인 구리 채움은 보드의 구조적 무결성을 향상시키며, 적층된 마이크로비아가 사용될 경우 내부 마이크로비아에서의 움푹 들어간 곳/공극을 방지하기 위해 필요합니다.

ELIC PCB용 DFM

일반적으로 HDI PCB를 설계할 때 ELIC를 사용할 계획이라면 몇 가지 간단한 DFM 규칙을 따라야 합니다. HDI 제작 업체의 권장 사항을 따르는 것 외에도, 이러한 일반적인 권장 사항을 구현해야 합니다:

• 제작된 베어 보드의 신뢰성을 보장하기 위해 적절한 마이크로비아 종횡비를 선택하세요
• 내부 레이어에서 충전된 마이크로비아를 지정하여 보이드/딤플링을 방지하세요
• 임피던스 제어 라인의 레이어 두께와 클리어런스, 트레이스 폭을 신중하게 맞춰 팬아웃 전략을 실행할 수 있도록 하세요
• 레이어 배열은 장치 전체에서 대칭적이어야 합니다

ELIC 응용 프로그램

ELIC는 GPU 및 메모리 카드에 사용되는 PCB에서 자리를 잡았지만, 새로운 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기도 ELIC를 사용하여 설계할 수 있습니다. 이러한 응용 프로그램은 일반적으로 핀 수가 많고 피치가 세밀한 구성 요소를 요구합니다. 이 보드들은 또한 10개 이상의 레이어를 사용하는 경향이 있습니다. 이러한 응용 프로그램에서 ELIC를 사용하면 작은 발자국의 보드에서 필요한 상호 연결을 라우팅할 수 있습니다.

ELIC PCB 스택업은 고속 애플리케이션에서 고 IO 밀도가 필요한 경우에 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어, FPGA에서 여러 인터페이스가 장치에 구현될 때와 같습니다. ELIC는 PTFE 재료에서 RF 라우팅을 지원해야 하는 일부 보드에서도 사용될 수 있습니다. 어느 경우든, 임피던스 불일치와 결과적인 반환 손실이 이러한 라인에서 지배적일 것입니다. 라우트는 일반적으로 짧을 수 있습니다. 이러한 보드에서는 백드릴링이 필요하지 않기 때문에 레이어를 가로질러 스터브를 남기지 않고 라우트할 수 있습니다. 그러나 라우트가 길어짐에 따라, 이러한 라우트에서 유전 손실이 지배적이 되어 유용한 트레이스 길이를 제한하게 됩니다. HDI 보드용 재료를 선택할 때 이러한 점을 염두에 두십시오.

ELIC는 또한 일부 HDI 리지드-플렉스 PCB에서 흔히 사용되고 있습니다. 패키지 크기는 ELIC 기능이 있는 PCB와 접힌 리지드-플렉스 보드를 단일 패키지로 결합함으로써 더욱 축소되었습니다. 단, 과도한 스트레스가 마이크로비아 스택에 가해지지 않도록 굽힘 영역이 선택되어야 합니다. 플렉스 리본에 대한 표준 설계 기술이 다른 애플리케이션에서와 마찬가지로 적용되지만, ELIC의 사용은 리본을 더 작은 PCB에 통합할 수 있게 합니다.

고밀도, 고속 설계에서 내부 신호 층은 서로 간의 신호 층을 차폐하고 크로스토크를 줄일 수 있는 다수의 접지/전원 평면을 가질 것입니다. 이는 과도한 방사선을 차폐함으로써 EMC 준수에 도움이 됩니다. 고밀도 팬아웃을 지원하고 EMC 준수를 돕는 중간 층 수 스택업이 있습니다. 이러한 보드에서 창의적인 레이아웃 전략은 신호 층 수를 낮게 유지하는 데 도움이 되며 추가 접지 사용을 허용하는데, 이는 크로스토크와 EMI를 줄이는 이중 효과를 가집니다.

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