SAP 프로세스를 통한 플렉스 회로 소형화 및 생체 적합성

유연 회로는 수십 년 동안 사용되어 왔으며 인쇄 회로 기판 시장에서 가장 빠르게 성장하는 부문 중 하나입니다.  이 시점에서, 대부분의 경험이 풍부한 인쇄 회로 기판 디자이너들은 유연 회로 기술을 사용하는 이점을 알고 있을 것입니다:

• 포장 문제 해결
• 필요한 공간 및 무게 감소
• 조립 비용 감소
• 동적 플렉싱 용이
• 열 관리 
• 제품 미학 개선
• 생체 적합성 
• 신뢰성 증가 및 운영자 오류 기회 감소

 
이러한 이점을 더욱 밀어붙이는 방법:

오늘은 인쇄 회로 기판 디자이너들이 이러한 이점을 더욱 밀어붙일 수 있는 또 다른 도구에 대해 이야기하고 싶습니다.  반가산 PCB 공정과 이제 25 마이크론(1 밀) 이하에서 트레이스와 공간을 라우팅할 수 있는 능력에 대해 여러 블로그를 작성했습니다.  (이 블로그 포스트의 끝에 몇 개의 링크를 포함할게요).  이제, 그 이점을 구체적으로 유연 회로 디자인에 적용해 봅시다.

잠시 후퇴하여 유연한 라미네이트에 대해 살펴보겠습니다. 제조업체들은 일반적으로 유전체 한쪽 또는 양쪽에 구리를 롤링된 어닐링 처리하거나 전기 도금한 층으로 구성된 유연한 라미네이트를 구매합니다. 가장 흔한 유전체는 폴리이미드, LCP, 폴리에스터입니다. 폴리이미드와 LCP는 종종 의료용 애플리케이션에 선택됩니다.

인쇄 회로 기판 제조업체는 원하지 않는 구리를 에칭하여 원하는 회로 패턴을 형성합니다. 이것은 대단히 단순화된 설명이며, 제 PCB 제조업체 친구들이 이에 대해 언급할 것이라고 상상합니다! 사실을 말하자면, 유연한 재료로 제작하는 것은 강성 재료로 제작하는 것보다 훨씬 더 도전적입니다. 유연한 재료의 얇은 층을 다루는 것은 특수한 공정과 엄격한 공정 제어를 요구합니다. 결과적으로, 디자이너들은 일반적으로 75마이크론(3-mil) 트레이스와 공간에 제한되며, 일부 제조업체에서는 심지어 75마이크론 특징 크기도 비용 추가 요소입니다.

특징 크기 한계를 25마이크론이나 그 이하로 밀어붙일 수 있다면 어떨까요?  

오늘날 제조업체들은 반부가 공정을 실행할 수 있는 옵션을 가지고 있으며, 특히 A-SAP™ 공정은 의료 시장에 특정한 이점을 제공합니다. A-SAP™ 공정은 구리 도금된 합판으로 시작하지만, 첫 단계는 구리를 완전히 제거하는 것입니다. 그 다음 무전해 구리의 얇은 층이 적용되고, 포토레지스트가 적용되어 패턴화되며, 트레이스 패턴이 전해도금되고, 포토레지스트가 제거되며, 무전해 구리가 식각되어 원하는 회로 패턴을 남깁니다. 이 공정의 중요한 결과는 PCB 제조업체들이 이제 장비 세트에 따라 25 또는 심지어 15 마이크론의 특징 크기를 가진 유연한 회로를 제공할 수 있다는 것입니다.

이 공정은 인쇄 회로 설계자들이 공간 및 무게 감소와 생체 적합성을 줄이는 것을 포함하여 유연한 회로의 이점을 더욱 확장할 수 있게 합니다.

공간과 무게를 줄이는 것은 여러 가지 방법으로 접근할 수 있습니다.  첫 번째로 떠오르는 것은 유연한 회로의 전체적인 발자국을 줄이는 것입니다.  오늘날 우리가 설계하는 75 마이크론과 비교하여 25 마이크론 라인으로 라우팅하는 것은 상당한 변화이며, 이는 회로를 현재 크기의 1/3로 축소할 수 있습니다.  물론, 줄어들지 않는 비아 등도 고려해야 하지만, 그것을 고려해도 영향은 상당합니다.  

두 번째 고려사항은 층 수를 줄일 수 있는 능력입니다.  일부 응용 프로그램에서는 전체 크기 축소가 주요 동기가 아니라, 이러한 초고밀도 기능으로 라우팅할 수 있는 능력이 PCB 디자이너에게 전체 층 수를 줄일 수 있게 하여, 디자인의 무게와 유연성에 상당한 이점을 줄 수 있습니다.

이러한 기능 크기를 적용하는 또 다른 방법은 기존 발자국 내에서 더 많은 기능을 추가할 기회를 고려하는 것입니다.  고려할 옵션이 많습니다!

생체 적합성에 초점을 맞추면, 구리 라미네이트가 제거되면 인쇄 회로 기판 제조업체는 더 이상 도체로 구리만을 사용하는 데 제한되지 않습니다.  도체 금속은 금, 백금 또는 기타 귀금속일 수 있습니다.  이것이 제공하는 이점은 이전에 사용 가능했던 것보다 훨씬 더 생체 적합한 솔루션입니다.  폴리이미드와 LCP는 생체 적합성이 뛰어나며 의료 및 웨어러블 응용 분야에서 그 이유로 정기적으로 사용됩니다.  두 재료 모두 금과 백금 도체와 함께 테스트되었으며 이 조합은 의료 시장에서 쉽게 채택되고 있습니다.

이 새로운 제작 기술들은 PCB 디자이너들이 복잡한 설계 문제를 해결하는 방식을 변화시키고 있습니다.  SAP 프로세스에 대해 더 알고 싶으시다면, 저희가 이전에 작성한 몇 가지 블로그를 참조해 주세요.  우리는 SAP 처리의 기초부터 시작하여, 최근에는 인쇄 회로 기판 스택업과 관련된 주요 질문들을 살펴보았고; 이러한 초고밀도 특징 크기를 사용하여 설계할 때 변하지 않는 “설계 규칙”이나 “설계 지침”들을 탐구했으며; BGA 탈출 영역에서 이러한 초고밀도 회로 트레이스 폭을 활용하고 라우팅 필드에서 더 넓은 트레이스를 사용하는 가능성 주변의 설계 공간을 탐구했습니다.  이점은 회로 층의 감소이며, 우려되는 점은 50옴 임피던스를 유지하는 것입니다.  에릭 보가틴은 최근 이점과 우려에 대해 분석한 백서를 발표했습니다.