울트라 HDI 기술은 PCB 산업에 "새로운" 기술이 아니며, 스마트폰 인쇄 회로 기판과 같은 매우 높은 볼륨의 응용 프로그램에서 수년간 사용되어 왔으며, 이러한 초고볼륨, 고도로 자동화된 제조 환경에서 따라야 할 매우 구체적인 설계 규칙이 있습니다. 울트라 HDI는 저부터 중간 볼륨, 고혼합 응용 프로그램에서 새롭습니다. 여러 제조업체가 이 기술을 제공하고 있으며, 업계는 이러한 초고볼륨 시설에서 발생하는 것보다 훨씬 더 많은 변수를 가진 환경에서 이 기술을 처리하는 학습 곡선을 탐색하고 있습니다. 이러한 제조업체들은 설계 커뮤니티와 협력하여 PCB 설계를 더 높은 수율과 제조 가능성으로 안내하기 위한 설계 규칙 세트를 개발하고 있습니다.
울트라 HDI의 정의를 명확히 하기 위해 한 걸음 뒤로 물러나, IPC는 울트라 HDI 작업 그룹을 만들어 이 기술 범주를 하나 이상의 이러한 매개변수를 포함하는 인쇄 회로 기판 설계로 정의했습니다:
이 블로그 시리즈는 제작 방법과 설계 질문을 다루며, 이전 블로그 링크는 이 게시물 하단에 포함되어 있습니다.
오늘은 이러한 초미세 트레이스와 간격이 임피던스에 미치는 영향을 탐구해 보겠습니다. Eric Bogatin과 그의 팀은 이 주제에 대한 백서를 발표했으며, 이에 대해 더 자세히 탐구하고 싶으시다면 이 게시물의 끝에서 그 링크를 공유할 것입니다.
이러한 미세한 선과 트레이스를 사용하는 데의 한 가지 명백한 이점은 고핀수 BGA의 레이어 수를 대폭 줄일 수 있다는 것입니다. 그러나 임피던스가 우려된다면, BGA 탈출 영역에서의 이러한 초미세 선 트레이스는 50옴 라우팅 영역보다 높은 임피던스를 가질 것입니다. 질문은 임피던스 차이와 이 높은 임피던스 트레이스 영역과 전체 트레이스 길이 사이의 거리를 볼 때 임피던스 불일치가 문제가 되는 지점입니다.
도면 3. 두 영역의 기하학적 구조. 브레이크아웃 영역은 좁은 트레이스이며, 균일 영역은 넓은 트레이스로 가정됩니다.
이 논문은 어떤 것이 수용 가능할지 결정할 때 참조할 설계 공간과 방법론을 탐구하며, 좁은 라우팅 영역에 대한 영향은 반사로부터 올 것이라는 결론을 내립니다. 반사로 인한 영향은 좁은 트레이스 영역의 길이를 충분히 짧게 유지할 수 있다면 수용 가능한 수준으로 유지될 수 있습니다. 충분히 짧은 길이가 얼마나 짧은지는 간단한 시뮬레이션으로 추정할 수 있습니다. 브레이크아웃 영역에서는 라우팅 영역의 트레이스 너비의 절반만큼 좁은 트레이스를 사용하여도 고대역폭에서 수용 가능한 리턴 손실을 달성할 수 있습니다. 이 방법론을 적용하면 보드의 총 레이어 수를 줄이고 인쇄 회로 기판의 전반적인 복잡성을 단순화할 수 있습니다.
많은 응용 프로그램은 이러한 제약을 가지고 있지 않으며 이러한 초미세 트레이스와 공간을 그들의 전체 라우팅 이점으로 최대한 활용합니다.
위의 예시에서 보여주듯, 트레이스 폭과 간격을 75 마이크론에서 19 마이크론으로 단순히 조정하는 것만으로도 필요한 라우팅 레이어의 수를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 고안된 예시이지만, 저부터 중량량, 고혼합 애플리케이션에 이제 울트라 HDI가 사용 가능해진 것의 중요성을 보여줍니다.
또 다른 관점은 레이어의 수를 동일하게 유지하면서 인쇄 회로 기판의 전체 크기를 크게 줄일 수 있는 능력입니다. 이는 라우팅이 단순한 경우, 예를 들어 단층이나 양면 유연 회로일 때 더 흔하게 볼 수 있습니다.
이러한 울트라 HDI 기능을 어떻게 최적으로 적용할지는 프로젝트 목표에 따라 다릅니다. 라우팅 전략을 고려할 때, 이 울트라-HDI 기능을 모든 레이어에 적용할 필요는 없다는 것도 기억하는 것이 중요합니다. 미세한 라인 기능은 종종 전통적인 감산식 에칭 처리보다는 첨가물이나 반첨가물 제조 접근법으로 생성됩니다. 그러나 첨가물과 반첨가물 공정은 더 큰 특징 크기를 생성하는 데에도 사용될 수 있습니다. 이러한 공정은 더 정밀한 트레이스 패턴을 생성하고 더 큰 트레이스 폭에서 더 타이트한 임피던스 허용 오차를 결과할 수 있습니다.
제조업체는 일반적으로 매우 미세한 특징을 가진 특정 층을 형성하기 위해 하나의 공정을 사용하지만, 더 큰 특징, 접지면 등이 있는 층에 대해서는 감산 식각 공정을 사용할 수 있습니다. 이 블로그에서 자주 하는 것처럼, 초고밀도 HDI 설계를 시작할 때 제조 가능성에 대한 최선의 접근 방식을 이해하기 위해 제조업체에 문의하는 것이 좋습니다. 생각을 시작하는 데 도움이 되도록, American Standard Circuits의 초고밀도 HDI 기능에 대한 스냅샷을 포함시켰습니다.
더 알고 싶으시다면, 이전 블로그 몇 개를 검토해 주세요. 우리는 SAP 처리의 기본 사항을 살펴보았고, 최근에는 인쇄 회로 기판 스택업과 관련된 주요 질문 몇 가지를 살펴보았으며, 이러한 초고밀도 특징 크기를 사용하여 설계할 때 변경되지 않는 일부 "설계 규칙"이나 "설계 지침"을 탐구했습니다.
초고밀도 HDI 특징과 임피던스 영향에 대한 추가 세부 정보는 Eric Bogatin이 발표한 백서를 검토해 주세요.