등록 문제점 in UHDI: 레이아웃에서 제작 허용 오차가 중요한 이유

초고밀도(HDI) 빌드의 첫 번째 기사 사진을 자세히 살펴보고 인근 트레이스와 너무 가까운 비아나 약간 중심에서 벗어난 패드를 발견한 적이 있다면, 좋은 동료를 만난 것입니다. 이것은 초고밀도 세계로 진입할 때 디자이너들이 가장 흔히 묻는 질문 중 하나입니다. 레이아웃에서는 모든 것이 제대로 작동합니다. 레이어가 정렬됩니다. 패드는 정확히 배치한 위치에 있습니다. 이동하지 않는 한 아무것도 이동하지 않습니다.

그러나 그 디자인이 제작으로 넘어가면, 실제 세계가 드러납니다. 재료는 팽창하고 수축합니다. 필름은 성장하거나 축소됩니다. 레이저 드릴은 몇 시간 전과는 정확히 같은 위치에 있지 않은 피델리티를 추적합니다. 이러한 움직임은 작지만, 종종 몇 마이크론에 불과하지만, 초고밀도에서는 몇 마이크론이 깨끗한 인터커넥트와 표면에 나타날 수 있는 신뢰성 문제 사이의 차이를 의미할 수 있습니다.

UHDI에서 등록이 왜 그렇게 결정적인 도전이 되고 있는지, 그리고 디자이너들이 이를 앞서 나가기 위해 초기에 무엇을 할 수 있는지 실질적으로 살펴보겠습니다.

UHDI 세계에서의 등록 이해하기

레지스트레이션은 모든 레이어, 비아, 그리고 구리 특성이 의도한 정확한 위치에 도달하게 하는 기술입니다. 큰 특성 크기를 가진 설계는 PCB 레이어 간의 미세한 정렬 오차에 대해 더 큰 허용 오차를 가지므로, 레이어 간에 약간의 이동이 발생해도 눈에 띄지 않습니다.

UHDI는 훨씬 더 작은 특성을 가지고 있으며, 트레이스 폭이 25 마이크론까지 낮고, 레이저로 드릴된 마이크로비아를 지원하는 작은 캡처 패드를 가지고 있습니다. 특성이 축소될 때, 허용되는 허용 오차도 줄어듭니다. 표준 HDI 보드에서는 눈에 띄지 않을 미스레지스트레이션이 UHDI PCB에서는 구리 특성 크기보다 클 수 있어, 보드가 생산에서 고객에게 출시될 경우 현장 실패로 이어질 수 있습니다.

UHDI의 인상적인 기능은 설계가 프로세스가 신뢰성 있게 제공할 수 있는 것과 일치할 때만 작동합니다. 특성이 의도한 곳에 도달하지 않을 때, 결과는 빠르게 누적됩니다:

• 마이크로비아가 캡처 패드를 놓쳐 오픈이나 간헐적인 실패를 유발합니다.
• 솔더마스크가 이동하여 덮여 있어야 할 구리를 노출시킵니다.
• 트레이스가 패드 영역으로 밀집하여 전기 테스트 문제를 일으킵니다.
• 수율이 떨어지고, 비용이 상승하며, 제작 시간이 길어집니다.

레지스트레이션이 생각보다 어려운 이유

공장 내부에서, 각 제조 단계는 PCB 층 사이에 기계적으로 또는 열적으로 야기되는 소량의 미세 조정 불량을 도입합니다. 이는 예상되는 일이며, 공정 엔지니어들은 가능한 한 보상하려고 하지만, 특성 불일치는 여전히 누적됩니다.

• 이미징: 포토레지스트는 온도와 노출 에너지에 반응하며, 잘 제어된 이미징 방에서도 습도 변화를 경험합니다. 필름은 다루어지거나 스케일링될 때 약간 늘어날 수 있습니다.
• 레이저 드릴링: 레이저 드릴 헤드는 CNC 컨트롤러로 PCB 주위를 이동하며, 레이저로 전력을 전달하는 것은 매우 정밀합니다. 그러나 레이저 드릴은 PCB를 스캔하면서 기계적 히스테리시스에 영향을 받지 않는 것은 아닙니다. 이들은 피델리티를 따라가며, 이 피델리티가 조금이라도 이동하면 모든 것이 이동합니다. 얇은 UHDI 패널을 가로질러 10에서 15 마이크론의 드리프트는 이례적인 일이 아닙니다.

• 적층: 여기서 진정한 균형 잡기가 일어납니다. 각 프레스 사이클 동안, 수지는 흐르고, 유리 섬유는 움직이며, 모든 재료는 열에 다르게 반응합니다. UHDI 스택업은 종종 매우 얇은 코어와 여러 연속 적층 패스를 사용하는데, 이는 등록 도전을 증가시킵니다.

표준 다층 PCB 스택업에서 10마이크론의 이동은 거의 눈에 띄지 않습니다. 그러나 UHDI에서는 동일한 10마이크론이 솔더마스크 댐을 지우거나 마이크로비아의 착륙지를 패드의 가장자리 바로 옆에 위치시킬 수 있습니다. AOI나 최종 검사로는 그러한 허용 오차를 되돌릴 수 없습니다.

디자이너가 가장 큰 영향을 미치는 곳

제조업체는 공정 변동을 줄이기 위해 많은 투자를 하지만, 디자인 자체가 등록 창의 정밀도를 결정하는 경우가 많습니다. 초기에 몇 가지 선택을 통해 수율과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

• 기능에 여유를 두세요: 예, 최소한의 요구사항이 존재하지만, 이는 완벽한 정렬을 가정합니다. 실제 보드는 거의 완벽하게 정렬되지 않습니다. 가능한 곳마다 디자인에 여유를 주세요.
• 마이크로비아: 쌓인 마이크로비아는 매우 엄격한 등록 제어를 요구합니다. 계단식 구조는 그 요구사항을 완화시키고 종종 장기 신뢰성을 향상시킵니다.
• 구리 균형: 불균형한 구리 분포는 조용한 문제를 일으킵니다. 구리가 밀집된 영역은 적층 중 이동을 저항하는 반면, 희박한 영역은 더 쉽게 이동합니다. 구리 무게가 더 균일할수록 등록이 더 예측 가능해집니다.
• 솔더마스크: 화면에서 선명하게 보이는 작은 구멍과 좁은 댐은 마스크 이동에 대해 거의 여유를 남기지 않습니다. 작은 정렬 오류조차도 개구부를 닫거나 의도하지 않은 노출을 만들 수 있습니다.

초기 레이아웃 단계에서의 작은 결정들이 모든 것을 사양 내에 유지하는 데 필요한 정확한 제작 여유를 제공합니다.

제작자 측면에서 빠른 살펴보기

제작 현장에서, 등록 제어는 정밀 도구와 재료의 물리학 사이의 지속적인 춤입니다. CAM 팀은 스케일링 모델, 정렬 시스템, 그리고 많은 역사적 데이터를 사용하여 패널이 처리 중에 어떻게 행동할지를 예측합니다. 그 도구들은 도움이 되지만, 열 주기 동안 수지, 유리, 구리의 고유한 움직임을 무시할 수는 없습니다.

그래서 디자인과 제작 사이의 초기 소통이 매우 중요합니다. 제작자가 여러분의 스택업, 구리 밀도 목표, 그리고 의도한 비아 구조를 이해하면, 그들은 그들의 공정 창을 그에 맞게 조정할 수 있습니다. 좋은 등록은 단일 조정이 아니라, 많은 작은, 조정된 결정들의 누적된 결과입니다.

앞서 알아두는 조금의 지식이 나중에 많은 골칫거리를 줄여줍니다. 단순히 불일치하는 특징을 검사하여 허용 오차 내로 되돌릴 수는 없습니다.UHDI를 위한 설계는 제작 현실을 염두에 두고 설계하는 것을 의미합니다. 스택업 논의부터 시작하세요: 제작자의 미등록 예산은 UHDI 스택업에 사용되는 특정 재료의 기능입니다. 허용된 허용 오차가 알려지면, CAD에서 우아해 보이지만 제작 창을 너무 많이 조여 제작 과정이 취약해지는 불필요한 제약을 피하세요.

혁신은 흥미롭지만, 실행이 승리를 가져옵니다. 이러한 마인드셋을 받아들이는 디자이너들은 첫 번째 제품 실행이 더 원활하고, 수율이 높으며, 후반부에 뜻밖의 문제가 훨씬 적다는 것을 경험하게 됩니다.

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