기판과 유사한 PCB가 HDI의 한계를 뛰어넘다

실제 전자 제품은 내장된 애플리케이션의 구현과 클라우드 플랫폼이나 애플리케이션으로의 연결을 통해 점차 똑똑해지고 있습니다. 내장 개발 팀은 이러한 새로운 세대의 제품을 만들기 위해 협력해야 합니다. PCB 레이아웃 엔지니어, 내장 개발자, 심지어 MCAD 엔지니어까지 프로젝트를 완료하는 데 지연될 수 있는 한 영역은 I/O 선택입니다. 이는 커넥터, 주변 장치 및 호스트 프로세서가 있을 때마다 발생합니다.

이 특정한 PCB 클래스는 EDA 회사와 제조업체가 무시해서는 안 될 매력적인 시장 성장을 가지고 있습니다. 기판과 유사한 PCB 시장은 HDI 체제를 넘어서는 더 많은 장치들로 인해 약 15%의 CAGR로 성장할 것으로 예상되며 2031년까지 60억 달러에 이를 것입니다. 다음 장치가 기판과 유사한 PCB로 간주될 만큼 충분히 높은 밀도를 가져야 할까요? 이 기술을 사용할 수 있는지 확인하려면 계속 읽어보세요.

PCB인가 아니면 IC 기판인가?

기판과 유사한 PCB는 HDI PCB와 IC 기판 사이의 중간 지점을 차지합니다. 이들은 최근 Tara Dunn이 설명한 것처럼 초-HDI PCB로 가장 잘 분류될 수 있습니다. 이 기술은 새로운 것이 아니며, 주요 동력 중 하나는 작은 공간에 많은 기능을 포장해야 하는 작은 모바일 기기나 웨어러블이었습니다. 물론 이것은 HDI 설계의 표준 추세이지만, IC 기판은 기능 크기와 구성 요소 밀도를 극단적인 수준으로 밀어붙입니다.

기판과 유사한 PCB가 HDI PCB와 IC 기판 사이 어딘가에 위치하기 때문에, 이러한 유형의 구성 요소를 비교하여 제작에 필요한 능력이 무엇인지 보는 것이 가치가 있다고 생각합니다. 아래 이미지는 선 너비가 작아질수록 기판과 유사한 PCB 영역으로 넘어가는 스펙트럼으로 이 정보를 보여줍니다. 아래에 나열된 기능 크기와 층 수는 우리가 다양한 유형의 초-HDI PCB를 어떻게 넓게 분류할 수 있는지 보여줍니다.

결국, 선 너비가 감소함에 따라, 이 제품들은 구성 요소 패키지 내부의 반도체 다이(즉, 칩렛) 사이의 연결을 제공하는 IC 기판과 더 비슷하게 보이기 시작합니다.

기판과 유사한 PCB의 주요 사용자들

이러한 설계 개념이 일부 설계자에게는 새로울 수 있지만, 이러한 구성 요소들이 실제로 새로운 것은 아닙니다. 기판 산업은 몇 년 전부터 동일한 도전과제에 직면해 있었으며, 그들이 다루고 있던 것은 전통적으로 포장된 구성 요소의 혼합이 아닌 반도체 다이를 기판에 직접 장착하는 것이었습니다. 기판과 유사한 PCB는 전통적인 IC와 동일한 기판에서 공존해야 하는 매우 미세한 칩 스케일 패키지 IC를 사용하는 모든 애플리케이션을 대상으로 합니다. 이러한 패키지에 칩 온 보드를 통합할 수도 있습니다.

기판과 유사한 PCB의 주요 사용자 중 하나는 스마트폰이며, 오늘날 소비자에게 제공되는 제품들은 기판과 유사한 PCB를 사용하고 있습니다. 스마트폰이 기판과 유사한 PCB를 사용하기 시작한 첫 사례는 mSAP 공정으로 제작된 2017년의 아이폰 8/X였습니다. 삼성도 그들의 새로운 갤럭시 스마트폰 라인에서 이 기술을 사용했습니다.

제한된 인클로저 크기와 더 많은 기능과 더 큰 배터리에 대한 수요로 인해, 물론 칩과 PCB의 기능 크기를 줄이려는 노력이 있습니다. 기판과 유사한 PCB의 다음 세대는 수직 연결을 가진 서로 위에 패키징된 매우 얇은 장치들의 적층 조립입니다.

왜 높은 밀도에서 레이어 수가 감소하나요?

위의 스펙트럼을 보면, 모든 기판과 IC 기판이 전통적인 HDI PCB보다 층수가 적어야 한다는 것처럼 보일 수 있습니다. 이것은 처음에는 특히 표준 에칭 공정을 사용하여 제작된 저밀도 PCB와 표준 HDI PCB를 비교할 때 모순적으로 보일 수 있습니다. HDI에서 기판과 같은 PCB 임계값을 넘을 때는 어떤 일이 발생하나요?

첫 번째 이유는 이러한 설계에서 사용되는 재료입니다. 이 보드에 사용되는 재료는 강성 및 변형된 폴리이미드 기판과 같은 PCB 모두에 대해 훨씬 얇을 수 있습니다. 얇은 층은 높은 밀도를 달성하기 위해 중요한 두 가지를 의미합니다:

• 제어된 임피던스 선에 필요한 폭이 얇은 층에서 더 작습니다
• 신호 층 사이에 접지가 삽입될 때 디지털 선 사이의 간격이 훨씬 더 작아질 수 있습니다(3W 한계 이하)

이러한 점에 대해 과거 두꺼운 대 얇은 FR4 층에 관한 기사와 저-Dk 유전체에 관한 블로그에서 논의한 적이 있습니다.

다른 이유는 40마이크론 미만의 선폭으로 제작할 수 있는 제조 과정입니다. 하지만, 선폭을 줄인다 해도 우리는 여전히 트레이스 간격에 대한 3W 규칙에 묶여 있습니다. 3W 한계보다 낮은 간격을 가능하게 하는 유일한 방법은 접지면을 트레이스에 더 가깝게 배치하는 것이며, 이는 더 얇은 층을 요구합니다. 신호 무결성 측면에서 층 두께의 영향에 대해 다가오는 기사에서 더 자세히 논의할 것입니다.

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