ISU Petasys, 다층 제조 회사의 PCB 구현 성공 실현에서의 역할

ISU Petasys(이수 페타시스로 발음)의 영업 담당 수석 부사장인 존 스티븐스는 1974년에 첫 회로 기판을 제작했습니다. 업계의 많은 다른 사람들처럼, 그는 항공우주 산업에서 일하면서 PCB 설계와 제조 및 조립에 대한 직접적인 교육을 받았습니다.

그는 설명합니다, "저는 리튼 가이던스 앤 컨트롤 시스템즈에서 항공우주 분야에 입문했으며, 기본적으로 새로운 기술과 프로토타입을 개발하는 프로토타입 작업장인 프로세스 개발 실험실에서 일했습니다. 우리는 개발한 프로세스를 공급업체에 교육시키고, 새로운 프로세스라면 보드를 제작했습니다. 항공우주는 저에게 많은 것을 가르쳐 주었습니다. 실험실은 우리가 소규모 팀이었고 여러 프로세스와 직무 기능을 수행했기 때문에 훌륭했습니다."

"사람들은 당시에는 아무도 복잡한 보드를 제작하지 않았다고 말할 것입니다만, 1976년에는 F-16에 들어가는 16층 보드를 제작했습니다.

40년 경력을 가진 존은 PCB 제조 과정에 깊이 관여해 왔습니다. 그는 말합니다, "실험실에서 나와 재료 계획으로 들어가 스케줄링과 많은 발주 작업을 했습니다. 그 후, 제조업체와 우리 엔지니어들과의 인터페이스 업무를 맡았습니다. 당시에는 Gerber 데이터를 사용하지 않았고, 우리는 제조업체에 필름을 제공했지만, 그것으로 많은 문제가 발생했습니다. 설계 오류가 있으면 필름은 수정되었지만 파일은 수정되지 않았습니다."

"결국, 우리는 공급업체에 전자 데이터를 사용하고 싶다고 말했습니다. 우리는 작은 12인치 정사각형 패널에 보드를 만들었고, 그 다음 경영진에게 18x24 패널에 그것들을 네 개 넣어 비용을 줄일 수 있다고 보여주었습니다."

오늘날에도 업계 전반에 걸쳐 표준 패널 크기는 18x24입니다.

존은 품질 및 신뢰성 그룹으로 이동하여 결국 보드와 구성 요소를 포함한 전체 공급업체 품질 엔지니어링 그룹을 관리하게 되었습니다.

“리튼에서 일한 후, 저는 앰비텍에서 품질 관리 이사로 시작하여 기술 마케팅 및 사업 개발 이사로 일했습니다. 거기서 메릭스로 이동한 후, 현재 ISU에서 북미 지역 영업 수석 부사장으로 일하고 있습니다. 제 직책은 북미를 넘어서는데, 이제 모두가 글로벌해졌기 때문입니다. 저희 필드 어플리케이션 엔지니어들이 저에게 보고하며, 우리는 회사의 R&D 및 기술 스태프에게 의견을 제공합니다. 그리고, 모든 FAE들은 제조 또는 전기 경험을 직접 가지고 있습니다.”

“제가 한 모든 일이 오늘 제가 하고 있는 일로 이어졌습니다. 제가 맡았던 모든 직책에서 새로운 것을 배웠습니다. 저는 그저 제 경험과 전문 지식을 계속 쌓아왔습니다.”

ISU Petasys

ISU Petasys는 1972년에 설립되었으며 대한민국 대구 달성군에 본사를 두고 있습니다. John은 설명합니다. "1987년부터 1997년까지 우리는 한국 공장의 크기를 두 배로 확장했는데, 첫 번째 공장을 복제하여 두 번째 공장을 건설했습니다. 사업 연속성 계획의 관점에서 두 건물은 서로 거울 이미지이므로, 한 건물이 어떤 방식으로든 손상되더라도 우리는 다른 건물에서 운영을 계속할 수 있습니다. 2000년에는 캘리포니아 공장을 열었고, 2013년에는 중국 창사에 위치한 Hunan(MFS Technology)을 인수했습니다. Hunan은 주류 기술을 다루지만, 우리가 한국과 캘리포니아에서 다루는 복잡성 수준은 아닙니다. 2015년에는 한국에 세 번째 건물을 지어 최첨단 도금 시설을 모두 수용했습니다. 왜냐하면 공장 1호나 공장 2호에는 물리적 공간이 없었기 때문입니다."

다른 기사에서 언급된 바와 같이, PCB 제조 회사는 수십만 명의 직원을 보유한 대기업이 될 수 있으며, 우리가 매우 의존하게 된 소비자 기기를 제작합니다.

John은 말합니다. "우리는 약 5억 달러의 매출을 가지고 있으며, 이는 우리를 업계에서 30위 정도로 위치시킵니다. 자동차 제품, 패키지 기판, 휴대폰 기술 및 핸드셋 기술과 같은 대량 생산 제품을 제작하는 거대 기업들이 있습니다."

"우리가 제작하는 것은 오늘날 세계에서 제작된 가장 복잡한 다층 PCB를 대표합니다. 이 제품들은 통신사, 서비스 제공업체 및 클라우드 타이탄 데이터 센터의 핵심 인프라에 사용됩니다. 우리의 핵심 역량은 고급 스위칭 및 라우팅 분야입니다. 그림 1은 우리의 라우터 스위치 보드 중 하나의 사진입니다. 오늘날 우리는 세 개의 주요 통신사 라우팅 하드웨어 회사 모두를 위해 제작하는 유일한 공급업체라고 믿습니다. 우리는 세계에서 가장 큰 고급 다층 제작업체 중 하나입니다. 프리즈마크(뉴욕 콜드 스프링 하버에 기반을 둔 전자 산업 컨설팅 회사인 Prismark Partners LLC)가 몇 년 전에 연구를 수행했고, 당시 우리는 초고급 PCB 수익에서 2위로 평가되었다고 믿습니다. 그 연구를 위해, 고급은 20층 이상인 것으로 분류되었습니다. 그림 2는 우리의 36층 고성능 컴퓨팅 보드 중 하나의 사진입니다."

"우리 사업의 80%는 북미와 유럽에서 나옵니다," 그는 계속해서 말합니다. "엔지니어링 및 고객 관점에서, 북미와 북미의 OEM들이 우리 사업의 대부분을 차지합니다. 우리는 또한 대만의 ODM(원래 장치 제조업체)들과 많은 사업을 하고 있습니다."

"대만의 ODM 산업은 클라우드와 관련하여 매우 흥미롭습니다. 여전히 저기술 제품이 많지만, 구글, 마이크로소프트, 아마존, 페이스북, 심지어 IBM과 같은 기업들로 인해 시장이 정말 빠르게 진화하기 시작했습니다. 이제 많은 클라우드 회사들이 자체 팀을 구성하여 데이터 센터용 스위치를 설계하고 있습니다."

존은 말합니다, "앞서 언급한 유형의 제품에 대해서는 훨씬 더 많은 참여자들이 있기 때문에 협업이 훨씬 더 어려워졌습니다. 인텔이 참조 설계를 제공할 때 ODM이 서버를 구축하는 전문성은 한 가지 문제입니다. 고속 장비 전문 지식이 거의 또는 전혀 없는 상태에서 100 Gb/s 또는 400 Gb/s 스위치를 구축하는 것은 완전히 다릅니다."

그는 계속해서 말합니다, "우리의 제품 및 서비스 모델을 살펴보면, 빠른 턴 프로토타이핑부터 대량 생산에 이르기까지의 서비스를 제공합니다."

"우리가 제작하는 특정 보드의 용도와 관계없이, 신뢰성은 항상 중요한 요소입니다. 가끔이나 비교적 자주 작동하는 보드는 있을 수 없습니다. 첫 번째 시도에서 그리고 그 이후로도 매번 제대로 작동해야 합니다. 이는 항공우주 산업을 위해 제작된 보드와 같은 임무 중요 부품에 특히 해당됩니다. 그림 3은 우리가 상용 항공 전자 장비를 위해 제작한 보드 중 하나의 사진입니다."

팀 빌딩

여러 기사와 우리의 두 권의 책, 그리고 1일에서 3일에 걸친 코스에서 언급된 바와 같이, 성공적인 PCB 제품 개발 전략은 협업 접근 방식이 그 전략의 중요한 측면 중 하나라는 것입니다. 이 관점에서 존은 다음과 같이 말합니다. "클라우드 회사들은 전통적인 하드웨어 OEM에서 사람들을 고용하여 큰 엔지니어링 팀을 구성했습니다. 그런 다음, 자체 제품을 만듭니다. 하지만 여전히 협업 접근 방식입니다. 우리의 참여는 이제 조금 더 복잡하고 그 어느 때보다 중요합니다. 요즘 정말 복잡한 제품을 설계하는 사람들 사이에는 경험 수준이 매우 다양합니다."

“가치를 보여줄 수 있다면 많은 기회를 창출할 수 있습니다.” 그는 덧붙입니다. “우리의 접근 방식은 진정한 가치를 더하는 사용 가능한 엔지니어링 자원을 제공하는 것입니다. 제조업체가 ‘스택업을 구축하겠습니다’ 혹은 ‘재료를 추천하겠습니다’라고 말하는 것은 그다지 가치를 더하는 것이 아닙니다. 북미 OEM들과 수년간 해온 작업 덕분에, 우리는 ‘이것이 우리가 할 수 있는 일입니다’라고 말할 수 있는 능력이 있습니다. 우리는 엔지니어가 필요로 하는 것, 우리가 밀어붙여야 하는 부분, 사람들이 너무 세게 밀어붙이는 곳에서 경고해야 할 부분을 살펴봅니다. 이것은 쉽게 개발할 수 있는 기술 세트가 아닙니다.”

존은 계속해서 말합니다. "우리를 포함한 많은 제조업체들이 내부 자원과 전문 지식이 부족하여 앞서 언급한 작업을 수행하지 못합니다. 우리는 한국과 중국의 팀을 계속 교육하여 스택업을 할 수 있게 하고, DFM을 수행하거나 가치를 더하는 책을 제공할 수 있도록 합니다. 우리는 설계자들에게 트레이드오프를 제공하고, 장단점을 보여주며, 무엇이 가능하고 무엇이 불가능한지를 정의함으로써 교육합니다. 미국의 우리 팀은 고객의 의견을 듣고 '이것이 우리가 작업해야 할 것'이라고 말함으로써 기술 로드맵을 주도합니다. 한국의 우리 팀은 PCB 공정을 개발하고 그 방면에서 작업하는 데 상당히 능숙합니다. 복잡성은 고객과 가까워져 그들의 필요를 볼 수 있는 상황에서 발생합니다. 항상 예측할 수는 없지만, 그것에 앞서 있어야 합니다. 누군가가 Gerber 데이터 세트를 제공했을 때 그것을 개발할 수는 없습니다. 우리 고객들은 우리가 그들의 제품에 대해 R&D를 하지 않기를 선호합니다."

디자인과 제품 제조 과정

Speeding Edge에서 우리가 계속해서 반복하는 주문 중 하나는 설계 과정에 하류 측면을 가능한 많이 고려할수록 좋다는 것입니다. 이는 목표로 하는 제작 및 조립 업체와 적시에 참여하는 것을 포함합니다.

John이 보기에, "제품 개발자들이 저지르는 가장 큰 실수는 우리와의 협력을 너무 늦게 시작하는 것입니다. 이상적으로, 고객은 PCB를 제작해야 한다는 아이디어를 갖고 있을 때 저희에게 연락을 취할 것입니다. 사람들이 우리와 대화를 시작하기에는 너무 이르다는 것은 없습니다. 그들이 회로도를 가지고 있지 않다면 좋습니다. 만약 그들이 상자의 크기를 알고 있다고 대답한다면, 그것은 너무 늦을 수 있습니다. 왜냐하면 우리가 가치를 더할 기회를 놓쳤을 수 있기 때문입니다. 그들은 이미 PCB의 크기를 결정했을 가능성이 높습니다. 그것이 PCB 개발에서 가장 큰 비용 요인입니다—원자재. 전자제품이 가득한 비싼 캐비닛을 볼 때, ASICs는 재료 목록과 비용에서 첫 번째 항목이고, PCB나 광학 부품이 두 번째입니다."

그는 계속해서 말합니다. "모두가 우리에게 비용 절감을 기대합니다. 우리 관점에서 볼 때, 청구서에서 가장 큰 비용은 라미네이트입니다. 층수가 높고 회로의 성능이 높을수록 원자재 비용의 비율이 높아집니다. 앞서 언급했듯이, 우리가 사용하는 표준 패널은 18인치 x 24인치입니다. 그것은 3제곱피트입니다. 12인치 x 12인치 크기의 회로 기판을 설계할 수 있지만, 그 3제곱피트에는 그 회로 기판을 하나만 둘 수 있습니다. 우리는 이것을 재료 활용의 낭비로 여깁니다. 저는 항상 제품 개발자들에게 말합니다, '제가 만드는 보드의 100% 비용을 지불하게 될 것입니다. 제가 그것들을 귀하에게 배송하든 하지 않든 말이죠.' "제 수율이 50%라면, 맞춰보세요? 귀하는 지불해야 할 것보다 훨씬 더 많은 비용을 지불하게 됩니다."

여러 해 동안 ISU는 제품을 수용하기 위해 수많은 맞춤형 크기의 패널을 만들었습니다. 하지만 라미네이트 제조업체의 마스터 시트 크기 때문에 모든 것을 맞춤 크기로 할 수는 없습니다. 존은 말합니다, "우리는 고객이 원하는 대로 마스터 시트를 어떤 방식으로든 자를 수 있지만, 바닥에 떨어지는 부분이 많다면, 그것은 낭비되고 여전히 지불해야 합니다."

설계 과정 초기에 제조업체와의 소통을 시작한다고 해서 그 후로 계속해서 대화가 필요한 것은 아닙니다. 존은 이렇게 설명합니다. "사람들이 우리와 많이 소통해야 한다고 생각하는 문제가 있습니다. 우리는 그들이 제품 아이디어를 가질 때 대화를 나누기만 하면 됩니다. 그 후에는 3개월 동안 그들과 대화를 나누지 않을 수도 있습니다. 그들이 스키매틱 캡처를 완료했을 때 다시 저에게 연락을 합니다."

"이 시점에서 우리는 커넥터의 사용 방법, 선택된 BGA의 유형, 필요한 패드 스택, 전체 손실 예산에 대해 이야기합니다. 우리는 사람들이 사용하는 체크리스트를 개발했으며, 언제 저희와 연락을 취해야 하는지를 식별합니다. 프로젝트의 다른 단계에 있을 때 저희에게 알려달라고 요청합니다."

"이것이 우리가 디자이너와 관계를 구축하는 방법입니다. 그리고, 우리의 FAE는 답변을 제공하는 사람이 됩니다. 고객들은 다양한 종류의 보드 질문에 대해 FAE를 자원으로 사용합니다. 우리는 제품 개발 과정에 지식 소스로 통합되지만, 간섭하지 않습니다."

“결론적으로, 고객이 너무 이른 시기에 참여하는 것은 없습니다. 이것은 우리의 비즈니스 모델인 전체 제품 수명 주기에 대한 프로토타입부터 생산, 최종 수명 지원까지를 포함합니다. 프로토타입을 볼 때, 설계 지침을 제공하거나 DFM을 수행하는 것은 우리가 영원히 살아야 하기 때문입니다. 모든 사람이 그 모델을 지원하는 것은 아닙니다.”
이전의 내용에는 비용 절충이 필요하다는 것이 포함되어 있습니다. 모든 “원하는 것들”이 포함된 PCB는 거의 제작되지 않습니다. 이것은 설계 비용, 제품의 시장 출시 시간 요구 사항, 그리고 전체 제품 개발 비용 사이의 균형입니다.

존은 설명합니다. "제품 개발 단계에 있을 때, 과정을 돕는 변경할 수 있는 사항들을 지적할 수 있지만, 주어진 제품 개발 주기의 유연성에는 확실히 한계가 있습니다. 늦게 참여하는 문제 중 하나는 일정이 항상 왕이라는 것이며, 이는 영향을 받아서는 안 됩니다. 일정에 영향을 줄 수 있는 많은 것들이 있고, 이들을 압축할 수는 있지만 최종 단계는 결코 움직이지 않습니다. 만약 우리가 PCB를 다시 배치해야 한다고 말한다면, 고객의 대답은 거의 항상 '아니오, 그럴 필요 없어요.'입니다."

과정에서 어느 시점에 이르면 그저 계속 진행해야 할 필요성이 생깁니다. 존은 이렇게 말합니다. "우리는 이런 종류의 타협을 항상 합니다. 제 대답은 '알겠습니다. 이걸 해야 하지만, 생산 설계가 출시되기 전에 변경을 시도해야 합니다. 이제부터 두 번의 수정을 거쳐야 하는데, 그때까지 제조 가능성, 수율, 품질을 개선하기 위해 수정해야 할 사항들을 문서화해야 합니다. 하지만 임피던스는 올라가면 안 됩니다.' 해결해야 할 문제가 있다면 너무 늦기 전에 테이블 위에 올려놓아야 합니다. 우리는 전체 시스템 자격을 갖추고 거쳐왔고, 그 시점에서는 제품에 아무것도 변경될 수 없다는 것을 말씀드릴 수 있습니다. 제품이 수명을 다하고 더 이상 제조할 필요가 없을 때를 제외하고는요."

"이것이 저성능 기술에서 문제가 발생하는 지점이며, 때로는 고성능 기술에서도 마찬가지입니다. 고객들은 오랫동안 특정한 방식으로 일을 해왔습니다. 그리고, 그들의 제약사항은 그들의 제약사항이며, 우리는 그것을 해결해야 합니다. 하지만, 이런 접근 방식은 비용이 많이 듭니다."

"저는 이것이 최근에 조금 더 잃어버린 것 같은 부분[초기 참여]이라고 생각합니다. 클라우드와 ODM이 그들이 전에 본 적 없는 기술에 뛰어들면서, 이것이 다시 한번 큰 문제가 되고 있습니다. 초기 참여는 매우 중요합니다. 고객이 제작하기 어려운 제품을 만들면, 우리는 그것을 제작하기 위해 더 많은 비용을 청구해야 합니다."라고 그는 말합니다. "모든 28층 보드가 같은 것은 아닙니다."

"이것이 우리가 좋은 비즈니스 관계를 확실히 할 수 있어야 하는 이유입니다. 좋은 파트너십을 가질 수 있고, 이것이 작동할 것입니다. 만약 우리의 주요 고객들로부터 의견을 요청한다면, 그들은 디자인 팀과의 협력 능력과 최종적으로 나오는 제품의 품질이 우리에게 가장 큰 가치라고 말할 것입니다. 우리가 항상 가장 저렴한 비용을 제공하는 것은 아니지만, 우리는 경쟁력이 있습니다."

도전, 추세 및 새로운 혁신

도전

ITEQ의 타룬 암라가 라미네이트 측면의 비즈니스에서 보드 스택업과 관련하여 언급한 도전과 유사하게, ISU는 제작 측면에서 비슷한 문제에 직면하고 있습니다.

존은 설명합니다, "제품 개발자들은 자신들이 IPC 표준에 따라 제품을 설계했다고 주장할 것입니다. 어쩌면 그렇게 했을 수도 있지만, 그렇지 않았을 가능성도 있습니다. 또한 '우리는 그렇게 하려고 했지만 이런 문제에 부딪혀서 이렇게 했다'고 말하는 경우도 종종 있습니다."

그는 계속해서 말합니다, "우리는 40년 전에 마주쳤던 같은 문제에 직면하고 있습니다. 사람들은 컴퓨터에서 물건을 보고 완벽해 보인다고 생각합니다. 하지만 그 물건들은 실제 세계에서 움직입니다. 고정된 것이 아닙니다. 우리는 여전히 움직이는 천으로 보드를 만들고 있습니다. 우리는 단지 더 많은 층과 더 많은 복잡성을 추가했을 뿐입니다. 스택업은 개선되었지만, 사람들은 여전히 상충하는 도전에 직면하고 있습니다. 예를 들어, 부품 제조업체들은 모두가 따라야 할 참조 설계를 만듭니다. 때때로, 그러한 참조 설계는 칩이 더 잘 작동하게 만들지만 회로 기판을 설계하거나 제작하기 쉽게 만들지는 않습니다. 그것은 경쟁하는 이해관계입니다."

"우리는 또한 반도체 제조업체들을 위한 테스트 보드를 만듭니다. 그림 4는 이러한 보드 중 하나의 사진입니다. 이것은 방정식의 양쪽 모두에 도움이 됩니다. 우리는 반도체 공급업체로부터 배우고 그들도 우리로부터 배웁니다."

커넥터를 설계하는 회사에도 마찬가지가 적용됩니다. "우리는 커넥터 회사를 위해 테스트 보드를 제작합니다,"라고 존이 언급합니다. "그런 다음 우리 고객이 같은 커넥터를 사용하려고 할 때, 커넥터

제조업체는 '우리가 테스트 보드를 만들었으니 문제가 없어야 한다'고 말합니다. 우리는 이러한 고객과 커넥터 회사에게 테스트 보드는 80밀(mils) 두께지만, 실제 사용할 보드는 그 두께의 2배라는 점을 설명하려고 노력합니다. 도금 이상과 같은 많은 요소들이 있으며, 사람들이 인식하지 못하는 경우가 많습니다."

수많은 기사에서 언급되었듯이, 오늘날의 전자 제품, 특히 성능 스펙트럼의 고급 부분에 있는 제품의 복잡성과 기능성은 우리가 요즘 설계하고 제작하는 많은 제품에서 마주치는 도전을 지속적으로 증가시킵니다.

존이 지적했듯이, "12층 062 보드로 할 수 있는 것을 160밀 두께의 36층 보드로는 할 수 없습니다. 이전 제품 세대에서 발생했던 일들은 여전히 발생하지만, 모든 것이 그런 것은 아닙니다. 여기서 전문 지식이 필요한 부분입니다. 예를 들어, 스택업은 여전히 문제입니다. 제품 개발자들은 우리가 얼마나 작은 구멍을 뚫을 수 있는지, 얼마나 높은 종횡비를 도금할 수 있는지 알고 싶어합니다. 그들은 8밀 구멍을 원한다고 말합니다. 우리가 그것이 뚫린 구멍인지 아니면 완성된 구멍 크기인지 물을 때, 그들은 내부 구멍 직경과 외부 구멍 직경이 무엇을 의미하는지 모릅니다. 고속 제품에서는 이것과 함께 커패시턴스와 클리어런스가 매우 중요해집니다."

그는 계속해서, "우리는 또한 매우 엄격한 등록 예산을 가진 보드를 받고 있습니다. 스택업은 우리가 더 나은 등록을 달성하는 데 도움이 되는 핵심 요소 중 하나입니다. 실제로, 그것이 등록을 주도합니다."

또한, 사람들은 우리의 능력이 무엇인지 알고 싶어하며, 우리의 기술 로드맵을 보고 싶어합니다. 저는 이렇게 설명합니다. '그것을 보여드리고 싶지 않습니다. 왜냐하면 여러분이 그것을 잘못 사용할 가능성이 있기 때문입니다.' 우리는 고급 기능을 가지고 있고, 만약 그들이 '고급'이라고 표시된 칼럼의 모든 요소를 선택한다면, 우리는 그것을 구축할 수 없을 것입니다. 그렇게 하는 것은 한쪽 발로 서서 뒤로 공중제비를 하는 것과 같습니다. 저는 공중제비를 할 수 있지만, 공중제비와 모든 조합을 할 수는 없습니다.

경쟁적인 디자인 요소가 있을 수 있으며, 사람들은 이전에 요소를 사용했으니 항상 사용할 수 있어야 한다고 생각합니다. 그들은 그 요소들의 상호작용이나 복잡성을 반드시 이해하지 못합니다. 복잡성이 발전함에 따라, 사람들은 더 많은 제작 요소 기능 세트를 통합하려고 할 때 어려움을 겪습니다. 그런 상황에서, 우리는 고객이 필요한 기능을 통합하여 위험을 최소화할 수 있도록 디자인을 어떻게 해야 하는지에 대해 논의할 수 있기를 원합니다.

트렌드

이전에 게시된 블로그에서 언급했듯이, 오늘날 복잡하고 고속, 고주파, 저손실 설계는 설계 과정에 영향을 미치는 주요 산업 제품 트렌드입니다.

John은 설명합니다, "가장 큰 도전은 우리가 현재 운영하는 더 높은 주파수와 관련된 전송 손실입니다. 그리고, 우리는 전송 손실에 영향을 미치는 모든 것을 다루어야 합니다. 이에는 더 높은 성능의 재료와 그 재료 내부에 사용되는 유리를 포함합니다. 경우에 따라서는 사람들이 유리에서 벗어나 약속을 보이는 다른 매체로 전환하고 있습니다. 또한, 우리는 구리 거칠기를 살펴봐야 합니다. 이것은 라미네이트 제조업체가 보드에 적용할 수 있는 것뿐만 아니라 우리, 제작자가 그 구리로 무엇을 하는지에 대한 것입니다. 산화물은 고주파에서 작동하지 않습니다. 왜냐하면 너무 거칠게 만들기 때문입니다. 심지어 ISU의 산화물—정말로 매끄러운 것조차—충분히 매끄럽지 않으므로 우리는 에칭이 없는 성질의 다른 화학물질을 살펴봐야 합니다. 수년에 걸쳐, 우리는 리플로우 오븐에 넣을 때 물건들이 함께 붙어 있도록 하기 위해 구리를 거칠게 만들었습니다. 매끄러운 거대한 구리 조각이 있고, 라미네이트 재료를 그것에 결합시키기 위해서는 거칠게 만들어야 합니다."

"신호와 평면에서의 반사 손실 때문에 구리를 더 이상 거칠게 할 수 없습니다. 그래서 이제 우리는 유리를 코팅하거나 레진이 호일에 달라붙도록 처리하는 데 사용되는 것과 매우 유사한 화학 물질을 사용하고 있습니다. 구리에도 똑같은 일이 발생합니다. 호환되게 하기 위해 그 위에 처리를 해야 합니다. 이것은 과거에 우리가 해왔던 것과 매우 다르며 현재의 추세입니다."
John은 계속해서 말합니다. "보드가 더 두꺼워지고, 비아가 더 길어지며, 끔찍한 시각적 장애물 때문에 작동하지 않아 백드릴링을 해야 합니다. 1년 전에 만든 제품에서는 12-mil 스텁이 가능했습니다. 다음 세대 56 Gb/s 및 112 Gb/s 제품을 위해 제작하는 제품에서는 6 mil이 최대 스텁입니다. 정말 두꺼운 보드에서 이러한 정확도로 일관되게 드릴링하는 것은 기존 기술로는 불가능합니다."

위와 같은 이유로 ISU는 6-mil 스텁을 반복적으로 드릴링할 수 있는 새로운 공정을 개발해야 했습니다. John은 설명합니다. "4 +/- 2 스텁이며, 깊고, 공정 엔지니어들이 달성한 것이 놀랍습니다. 이것은 높은 종횡비와 함께 추세를 주도하고 있습니다. 오늘날의 고급 네트워킹 아키텍처에서는 20:1 비율과 0.2mm 드릴이 일반적입니다."

ISU는 또한 드릴 장비 제조업체와 협력하여 제조 공정을 개선했습니다. John은 말합니다. "제조업체들은 정말 좋은 아이디어와 기술을 가지고 있었지만, 소프트웨어가 제한적이어서 시간이 좀 걸렸습니다. 우리 자체 엔지니어들이 개입해야 했습니다. 평탄도 제어를 개선해야 했지만, 동시에 내부 레이어 감지 기능을 개발해야 했습니다. 이제 이를 수행할 수 있는 장비가 있지만, 우리 측에서는 아직 더 많은 작업을 해야 합니다."

ISU는 또한 라미네이트 공급업체 및 자사 고객과 협력하여 새로운 재료를 개발하고 SI 및 열기계 신뢰성을 통해 이를 테스트합니다. "우리는 화학 제조업체와 매끄러운 구리에 대해 협력합니다," John이 말합니다. "이상적으로 그 화학물질은 모든 수지 시스템과 호환되어야 하지만 그것은 불가능합니다. 모든 제조업체의 라미네이트 재료와 호환되는 범용 비식각 솔루션을 만드는 사람은 없습니다."

보드 두께와 패키지 크기의 추세가 요즘 ISU가 수행하는 대부분의 개발을 주도합니다. "우리는 항상 PCB 기술의 진화를 둘러싼 공정 능력을 향상시키려고 합니다," 그는 덧붙입니다. "더 혁신적인 것들이 있고, 우리는 이러한 것들이 다가오는 것을 볼 수 있어야 합니다. 이러한 일부는 개발하는 데 4년이 걸렸습니다. 만약 누군가가 이전에 6-mil stub이 필요하다고 말했다면, 나는 그들이 미쳤다고 말했을 것입니다."

새로운 혁신

다음 2년에서 5년 사이에 여러 가지 변화가 일어날 것입니다. 존은 "다층 PCB에서는 현재 전송선을 다루고 있지만, 다음 큰 도전은 밀도가 될 것이며 특히 BGA의 밀도입니다. 휴대폰과 같은 제품을 구성하는 모든 작은 부품들을 생각해보세요."라고 말합니다.

고급 네트워킹 제품 측면에서 부품들은 점점 더 커지고 있습니다. "제작되고 있는 스위칭 칩의 경우, 모든 부품이 크기 면에서 더 커지고 있습니다,"라고 John이 언급합니다. "저는 우리가 대형 포맷에서 훨씬 더 조밀한 피치로 밀도 변화를 볼 지점에 접근하고 있다고 생각합니다. 이는 I/O 밀도를 증가시킬 것입니다. 오늘날 우리가 PCB를 제작하는 방식은 작동하지 않을 것입니다. 2년인지 5년인지 모르겠지만 그 시간대에 있습니다. 우리는 일부 고급 제품에서 정말로 새로운 제조 공정—오늘날 우리가 사용하지 않는 기술과 접근 방식이 필요할 변화를 볼 것입니다. 이러한 기술은 휴대폰과 같은 일부 제품에서 어느 정도 사용되고 있습니다. 하지만 휴대폰에서 하는 일을 네트워킹 카드에서 할 수는 없습니다. 우리는 다양한 산업에서 사용되는 기술 조합을 개발하고, 이를 통해 40층 보드를 만드는 방법을 찾아내야 할 것입니다. 이것이 바로 저가 밀도가 다음 세트의 요구 사항을 주도할 것이라고 생각하는 이유입니다.

COVID-19의 영향

많은 다른 제조 현장과 마찬가지로, COVID-19가 PCB 산업에 미치는 장기적인 영향은 아직 두고 봐야 합니다.

존은 설명합니다, "저는 이 산업과 그 안의 사람들이 서로를 지원하는 데 정말 놀라운 일을 해냈다고 생각합니다. ISU가 대한민국에 기반을 두고 있기 때문에, 우리는 잠재적인 영향을 경험했습니다. 우한에서 온 방문객들이 대구에서 열린 행사에 참여했고, 사람들이 감염되어 그 그룹 내에서 정말 빠르게 퍼졌습니다. 우리 공장은 대구 바로 외곽에 위치해 있습니다. 하지만 한국은 검사 측면에서 정말 적극적인 접근을 했습니다. 그들은 사람들을 매우 빠르게 검사하고 분류할 수 있었습니다. 처음에는 한국에서 발병이 일어났을 때, 우리가 한동안 문을 닫아야 할까 봐 걱정했습니다. 하지만 우리는 CDC가 권장하는 것과 비슷한 프로토콜을 시행했고, 그 이상을 해내며 성공했습니다."

"저희에게 영향을 준 것은 운영을 유지하기 위해 우리가 해야 할 일들 때문이었습니다. 하지만 우리는 고객에게 영향을 주지 않았습니다. 공급망에는 중단이 있었기 때문에, 매일 청소를 하고 COVID-19 세계에서 살아가는 방법을 배우는 동안 잠시 동안 생산성이 감소했습니다. 가장 큰 영향은 물류에 있었습니다. 사람들이 세계를 돌아다니기 위해 비행기에 타지 않습니다. 이러한 비행기들이 우리가 물건을 만드는 데 필요한 모든 것을 운반하고 있었습니다. 한국에 있기 때문에 대부분의 우리 물품은 비행기로 들어옵니다. 결과적으로, 우리는 해상 운송으로 변경해야 했고, 이는 리드 타임을 연장시켰습니다. 우리가 제품을 받는 각국은 하나의 폐쇄나 부족에서 다음 단계로 넘어가는 과정을 겪었습니다."

"고객들은 우리에게 항공화물을 보내길 원합니다. 하지만 비행기가 없고 대기 시간이 3일까지 늘어났기 때문에 그렇게 할 수 없습니다. 그런 지연이 있다면, 우리는 차라리 제품을 배에 실을 수 있습니다. 또한, 항공화물 요금이 3배나 4배까지 올랐습니다."

오늘날의 제품 개발 환경에서는 비축의 측면도 역할을 합니다. "일부 정말 큰 OEM들이 용량을 사들이고 공급의 배송을 가속화하여 영향을 완화하려고 시도했습니다."라고 존이 언급합니다. "이것은 파급 효과를 만듭니다. COVID-19의 역풍을 걱정합니다. 왜냐하면 그들이 물건을 비축하고 일부 공급망 불규칙성을 만들었기 때문입니다."

"COVID 때문에 중국 공급업체들로부터 생긴 공백을 메우기 위해 많은 제품을 급히 조달해 왔습니다. 동시에, 우리 고객들은 COVID가 처음에 중국에서 이탈리아로, 그리고 이제는 말레이시아, 태국 및 기타 국가로 확산되는 영향을 보았기 때문에 문제에 대처하려고 노력하고 있습니다. COVID가 중국에서 발생한 지 두 달 후, 말레이시아가 타격을 받았고, 한동안 말레이시아에서 오던 구리 호일을 구할 수 없었습니다. 정부가 모든 것을 폐쇄했습니다."

"전 세계 다양한 지역에서 다양한 제품을 구하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 이러한 문제들은 COVID로 인해 발생하는데, 공장 직접 운영을 넘어선 문제들입니다. 우리는 필수 인프라 사업으로 지정되어 있어서 다행입니다. 캘리포니아 공장에서는 한국에서 시행된 것과 같은 조치를 취했습니다—사람들의 체온을 열 감지로 스캔하고, 모든 사람이 마스크와 장갑을 착용하거나 손을 씻고 직장 내에서 사회적 거리두기를 유지합니다. 사무직 직원들은 집에서 일합니다. 우리의 큰 목표는 고객 지원 노력을 유지하는 것이었습니다. 우리는 고객들에게 현재 상황을 알리기 위해 지속적인 상태 회의를 가집니다."

"핵심은 아무도 가속 페달에서 발을 떼지 않는다는 것입니다. 모두가 원격으로 일하는 상황에서 통신 네트워크의 인프라에 미치는 영향을 생각해보세요. 우리는 모두가 집에서 일하도록 설계되지 않았습니다. 인터넷을 통해 이루어지는 모든 회의를 생각해보세요. Cisco는 Webex가 그 어느 때보다 크다고 보고하고 있습니다."

그리고 모든 뉴스 기관이 지적했듯이, COVID의 영향은 직장을 넘어섭니다. 존은 말합니다, "거의 5천만 명의 학생들이 수업에 가지 않고 있습니다. 학생들의 삼분의 일은 실제로 가정 학습을 위한 준비가 되어 있지 않다고 추정됩니다. 3분의 2에게 제공될 수 있지만 나머지 3분의 1을 소외시킬 수는 없습니다."

이에 따라, 업계의 일부 측면에서는 높은 수준의 성장을 보고 있습니다. "구글 클래스룸은 정말 큰 제품이며, 크롬북이 필요합니다,"라고 존은 설명합니다. "그리고, 우리의 큰 네트워킹 고객들이 전진하고 있으며, 클라우드 회사들도 마찬가지입니다. COVID의 결과로 새로운 현실이 만들어지고 있기 때문에, 그들은 더 빠른 속도로 나아가고 있습니다. 그리고, 일부 사람들이 이미 공교육에 대해 그다지 열정적이지 않기 때문에, 우리는 더 많은 원격 학습과 가정 학습이 이루어질 수 있습니다. 이와 관련된 제품들은 더 복잡해질 것이며, 우리는 그것들에 더 의존하게 될 것입니다. 패러다임이 변화하고 있으며, 다음에 무슨 일이 일어날지 보는 것이 흥미로울 것입니다."

요약

디자인과 제작 과정 사이의 인터페이스는 다층적이며, 사전 스키매틱부터 최종 제품 배송에 이르기까지 다양한 제품 개발 기법에 관련됩니다. 제품 개발 과정의 모든 단계에서 이 인터페이스를 활용하면 제품이 프로토타입으로서뿐만 아니라 최종 제품으로서도 생명주기의 끝까지 작동할 수 있습니다. 오늘날의 디자인 복잡성과 PCB에 대한 요구 사항을 고려할 때, 디자인과 제작 사이의 관계는 시작부터 구현되어야 합니다.

다음 PCB 디자인에서 Altium이 어떻게 도움을 줄 수 있는지 더 알아보고 싶으신가요? Altium의 전문가와 상담하세요 또는 더 많은 디자인 팁을 경험 많은 제작자로부터 발견하세요.