UHDI 혁신 및 차세대 PCBs, 쿠날 샤 박사와 함께

이번 OnTrack Podcast의 흥미로운 에피소드에서, 진행자 Zach Peterson이 liloTree의 회장인 Kunal Shah 박사와 함께 초고밀도 인터커넥트(Ultra High-Density Interconnects, UHDI) 분야의 성장과 전자 제품의 미래에 미치는 영향에 대해 자세히 대화를 나눕니다.

Kunal은 전자 제조, 특히 방위 및 의료 전자와 같은 고신뢰성 응용 분야에서의 UHDI 혁신과 그 도전과 해결책에 대한 통찰력을 공유합니다.

다가오는 SMTA 패널 토론에 초점을 맞춘 이 에피소드는 우리 세계를 형성하는 최첨단 기술에 관심 있는 모든 사람이 반드시 봐야 할 것입니다. UHDI에 대한 이 깊은 탐구를 놓치지 마세요!

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주요 하이라이트

• UHDI의 다양한 개발 개요
• "전통적인" 도금 재료에 대한 토론
• 니켈 대 구리
• 과도금 보상은?
• 은이 UHDI 대안이 될 수 있나요?

추가 자료

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대본

Zach Peterson: 대부분의 사람들이 은을 사용할 때, 그들은 그 수준에서 작동하지 않기 때문에 덴드라이트 문제에 대해 알지 못할 수도 있습니다. 은에 대해 제기된 가장 큰 우려는 그냥 변색과 함께 부식입니다.

Kunal Shah: 네. 그것은 조립 시점의 문제입니다. 그래서 저는 그것이 매우 중요하다고 생각합니다. 왜냐하면 그것은 6개월의 유통 기한으로 언급되지만, 4~5개월 범위에 있을 때, 세포의 변색을 시작으로 보게 되고, 실제로 조립 과정에 영향을 미칩니다. 그래서 그것은 변색과 관련된 초기 단계의 문제이고, 그리고 덴드라이트는 조립 후, 응용 단계에서의 문제입니다.

Zach Peterson: 여러분 안녕하세요, Altium on Track 팟캐스트에 오신 것을 환영합니다. 저는 진행자 Zach Peterson입니다. 오늘은 Lilo Tree의 회장인 Kal s Shah와 대화를 나눌 예정입니다. Kal은 이전에도 방송에 출연한 적이 있으며, 오늘은 그가 참여하는 다가오는 SMTA 패널에 대해 이야기할 예정입니다. Kal이 무엇에 대해 발표할지 더 알아보는 것이 매우 흥미롭습니다. 오늘 다시 함께해 주셔서 감사합니다, Kal.

Kunal Shah: 물론이죠. Zach, 지난번에 우리의 토론은 정말 흥미로웠고, 당신과의 토론은 항상 멋지고 흥미진진합니다. 다시 초대해 주셔서 감사합니다.

Zach Peterson: 감사합니다. 지난 몇 년 동안 정말 많은 개발이 있었던 것 같고, 특히 미국에서 UHDI(Ultra High Density Interconnects)를 향한 추진에서 많은 개발이 있었습니다. 그래서 이것이 3월 26일에 있을 SMTA 패널에 대한 넓은 주제로 완벽하게 이어지는데, 여기에서 발표할 내용에 대해 간략하게 설명해 주실 수 있나요?

Kunal Shah: 네, 말씀하신 것처럼 UHDI, 즉 전자 산업에서의 초고밀도 인터커넥트는 특히 미국에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나가 되고 있습니다. 또한 방위 및 고신뢰성 응용 분야에서 UHDI가 일종의 표준이 되고 있다고 할 수 있습니다. 특히 처리 방법에서부터 재료 관점까지 지난 몇 년 동안 상당한 개발이 이루어졌습니다. 조금 주제에서 벗어나 역사를 살짝 살펴보면, 우리는 100마이크론에서 50마이크론 라인 간격을 매우 흔하게 다루어 왔습니다. 이제 우리는 HDI와 초고밀도 HDI로 넘어가고 있으며, 이러한 치수는 실질적으로 20미크론, 10미크론 미만 범위로 들어가고 있어 전통적인 공정으로는 사용할 수 없습니다.

따라서 이러한 UHDI 설계와 제작을 가능하게 하기 위해서는 공정과 재료 측면에서 혁신이 필요합니다. 구체적인 질문으로 돌아가서, 제가 발표할 주제는 사실 이러한 UHDL 라인 간격 인터커넥트 위에 하는 최종 층 전도성 처리인 표면 마감이나 도금 또는 처리에 대해 이야기할 것입니다. 전통적인 기술이 작동하지 않을 수 있는 이유와 새로운 기술이 20미크론, 10미크론 미만 범위에서 UHTI 처리의 가능성을 제공하는 이유, 그리고 방위나 의료 전자와 같은 고신뢰성 응용 분야에서 신뢰성과 지속 가능성을 어떻게 향상시킬 수 있는지에 대해 이야기할 것입니다.

Zach Peterson: 전통적인 공정에 대해 언급하셨습니다. 이는 표준 제작에서 사용될 수 있는 전통적인 도금 재료를 의미한다고 가정하겠습니다. 그러니까 저급에서는 주석 납이 아니라 침지 주석을 말하고, 고급에서는 emig 또는 하드 골드 같은 것을 말합니다.

쿠날 샤: 네, 정말 그렇습니다. 말씀하신 내용이 정확합니다. 우리가 알다시피, 몰입 주석은 1990년대와 2000년대 초반에 가장 인기 있는 표면 처리 중 하나였습니다. 하지만 저는 항상 역사로 돌아가는데, 그것이 실제로 많은 교훈을 가르치고 우리가 혁신해야 하는 이유를 이해하는 데 도움이 되기 때문입니다. 그래서 2000년대 초반에 이러한 마이크로 BGA가 등장하기 시작했을 때, 표면 평탄성이 가장 중요한 측면이 되었고, 몰입 주석은 납 주석이 표준이었고 로하스가 도입되었을 때 납이 점차 사라지기 시작했고, 납 없는 몰입 주석은 신뢰할 수 없는 것으로 여겨졌으며 많은 다른 문제들이 있었습니다. 그래서 사람들이 주로 ENIG로 전환하기 시작했습니다.

ENIG는 무전해 몰입 금도금의 약자입니다. ENIG의 장점 중 하나는 니켈층과 금층 때문에 매우 우수한 표면 평탄성을 제공한다는 것이며, 표면의 부드러움이 매우 평탄하고 표면의 거칠기가 매우 낮습니다. 그래서 마이크로 BGA 조립 등에 매우 좋습니다. 또한 금 기반 표면 처리는 유통 기한 측면에서 더 많은 여유를 제공합니다. 예를 들어, 보드가 세계의 한 부분에서 제조되고 조립이 세계의 다른 부분에서 이루어지는 경우, 특히 공급망 물류 문제가 여기저기서 발생하는 경우, 몰입 주석이나 OSP 또는 다른 몇 가지 처리를 할 수 없다면 유통 기한이 대략 3개월에서 6개월 정도입니다. 그러나 ENIG가 도입되었을 때, 유통 기한을 12개월에서 24개월까지 가질 수 있었습니다.

이는 조립과 베어 보드 제조를 계획하는 측면에서 훨씬 더 많은 자유를 제공했습니다. 하지만, 우리가 UHDI로 이동함에 따라 ENIG를 사용하게 되는데, 이것이 바로 3월 26일 SMTA의 일부로 진행될 우리 세션에서 실제로 집중할 내용입니다. UHDI에 초점을 맞추는 이유는 일부 구리가 전통적인 구리 도금이 아니라 SAP 반가산 공정이나 M SAP 공정과 같은 것을 사용한다는 것입니다. 그래서 팔라듐 잉크나 팔라듐 층을 이러한 특징이 나타나길 원하는 곳에 적용하고, 그 위에 구리 공정이 팔라듐 촉매 위에 증착됩니다. 그 결과, 이러한 구리를 채워도 정확하지 않습니다. 예를 들어, 5마이크론 간격이나 10마이크론 간격을 가지고 있지만, 팔라듐이 정의된 이러한 특징의 영역에서 약간 벗어나므로, 팔라듐과 구리도 약간 벗어납니다. 레이저 때문에 감산 공정이 있을 때는 구리와 팔라듐이 명확하게 제거되지만, 이것은 화학 기반의 가산 공정입니다. 그래서 특징 자체에서 벗어난 영역이 있습니다.

기술적인 얘기를 조금 하겠습니다만, 청취자가 이해해야 할 중요한 점은, 니켈을 사용하려고 할 때 문제가 발생하는데, 니켈은 구리를 찾아서 모든 곳에 도금을 하게 됩니다. 그래서 이 도금된 영역도 도금이 되는데, 이것은 마치 과도한 도금과 같습니다. 그러한 영역에 도금을 원하지 않지만, 니켈은 실제 특징에 도금을 해야 하는지, 아니면 도금이 번진 영역에 도금을 해야 하는지를 이해하지 못합니다. 둘 다 동일한 구리이므로 구리가 보이는 곳이면 어디든 도금을 하게 됩니다. 하지만 실제로 이 고배율 현미경 아래에서 보게 되면, 맨눈으로 보았을 때는 모두 완벽해 보이지만, 이 배율 렌즈로 보면 도금이 번진 영역에도 니켈이 도금되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 이제 한 특징의 도금이 번진 영역과 다른 특징이 거의 서로 접하거나 소통하는 경우는 어떨까요.

그래서 거의 브리징 문제가 발생합니다. 이런 경우에. 그래서 특징 크기가 20 마이크론이나 20 마이크론 미만인 경우에 니켈 도금이 매우 어려워집니다. 10, 10 또는 5, 5는 심지어 최근에 일부 고객들과 함께 작업한 기술과 같은 기판입니다. 실제로 5, 5로 이동하는 것은 대부분의 대량 생산에 대해 몇 년 후의 일이지만, 사람들은 이미 그것을 조사하기 시작했습니다. 그러므로 이러한 특징을 가질 때, 심지어 5 마이크론도 일반 현미경으로는 볼 수 없습니다. 실제로 어떤 종류의 스캐닝 전자 현미경 아래에 두어야 합니다. 그러므로 이렇게 미세한 특징의 영역으로 들어갈 때, 화학 반응이 무엇을 하고 있는지와 이러한 함정이 무엇인지를 이해하는 것이 중요합니다. 제가 주제에서 벗어나 많은 정보를 제공하기 시작했을 수 있지만, 제 말이 이해되었기를 바랍니다.

Zach Peterson: UHDI에서 발생하는 몇 가지 문제를 간략히 요약하자면, 과도한 도금이나 과도한 도금과 같은 선 간격 문제가 있으며, 또한 극성 문제도 있습니다. 물론, 코스 피치 PGA에서는 그다지 문제가 되지 않지만, 매우 미세한 피치 PGA로 넘어갈 때, 즉 고밀도, 고 IO 수량이거나 아마도 IO 수량은 낮지만 모든 것이 매우 밀집되어 있는 경우, 도금 문제와 관련된 문제입니다. 그리고 아마도 언급하지 않은 세 번째 문제가 있을 수 있는데, SI 관점에서의 문제인데, 오 예, 도금 재료를 사용할 때 매우 얇은 트레이스를 가지고 있으면 피부 효과가 훨씬 더 많이 발생하고 도금에서도 더 많은 피부 효과가 발생합니다. 그래서 이제 특히 니켈을 사용할 때 손실 문제가 발생합니다

쿠날 샤: 판금. 네, 확실히 그렇습니다. 그래서 그 점을 언급해 주셔서 감사합니다. 제가 그 점에 대해 말하려고 했었는데, 니켈이 전도성을 가지고 있을 때 무슨 일이 일어나는지, 그리고 니켈이 신호 무결성에 왜 그렇게 해로운지에 대한 기술적 배경을 조금 설명드리겠습니다. 구리는 우리가 가진 최고의 전도체 중 하나이며, 이것이 전체 인쇄 회로 기판 및 반도체 전자 산업에서 널리 사용되는 이유 중 하나입니다. 그러나 니켈을 도금하면, 보통 신호는 도체의 최상층을 통과합니다. 그래서 어떤 것이든 최상층을 도금하면 피부 효과가 생깁니다. 그래서 최상층이 금일 수는 있지만 금은 단지 15나노미터입니다. 귀하의 피부 깊이는 몇 마이크론 정도입니다. 주파수 범위에 따라 대부분의 신호는 니켈을 통과합니다.

이제 니켈의 전도성이 구리의 전도성의 4분의 1이라면 어떨까요? 그 신호에 무슨 일이 일어날지 생각해 보세요. 정확히 그 이유 때문에 훨씬 느립니다. 실제로 UHDI가 있을 때는 더욱 악화됩니다. 그래서 저는 모든 것이 코팅된 표준 PCB에 대해 이야기하고 있지만, 만약 물건들이 서로 가까워지기 시작한다면 어떨까요? 그러면 니켈은 낮은 전도성을 가지고 있을 뿐만 아니라 자기 재료입니다. 그래서 실제로 자기 간섭도 시작합니다. 왜냐하면 이러한 특징들이 서로 너무 가까우면 한 특징의 자기장이 다른 특징의 자기장과 겹치게 되기 때문입니다. 그래서 기본적으로 자기 간섭도 발생하며 이것도 신호 무결성에 해롭습니다. 디자이너가 컴퓨터에서 설계할 때 성능을 완전히 망치는 것입니다. 그리고 실제로 표면 처리로 제조할 때, 이러한 모든 효과가 실제로 설계한 신호 무결성의 성능을 해칠 것입니다.

잭 피터슨: 그리고 도금 초과 문제에 대해 잠시만요, 대역폭이 충분히 높다면, 그 선을 따라 임피던스 편차를 알아차릴 것입니다. 하지만 궁금한 것은, 제조 과정에서 도금 초과 보상이 이루어지는지 여부입니다. 표준 감산 제조에서 실제로 인쇄될 때의 사다리꼴 모양을 고려하여 에칭 보상을 하는 것처럼, 도금 초과 보상도 적용되는지 궁금합니다.

Kunal Shah: 그래서 이런 것들은 항상 보상 설계를 할 수 있지만, 일부 과도한 도금이 1마이크론 미만이거나 마이크론 반 정도이고 몇 마이크론인 경우가 있어서 매우 어려워집니다. 그 정도로 작은 수준이죠. 하지만 제가 말하는 시나리오에서는 실제로 선 간격이 5마이크론인 경우입니다. 그래서 한쪽에서 1.5마이크론 정도 과도하게 도금되고 다른 한쪽에서도 1.5마이크론 정도 과도하게 도금되면, 제어가 벗어나고 브리징 문제가 발생할 수 있으며, 과도한 도장이 실제로 문제를 일으킬 수 있습니다. 그래서 팔라듐 잉크나 팔라듐 층을 아래에 얼마나 정확하게 두는지에 대해 설계하고 매우 정확한 방법을 가질 수 있지만, 몇 마이크론 층 레벨의 정확도를 관리하는 것에 대해 이야기하는 것은 매우, 매우 어렵습니다. 그래서 네, 특히 msap 공정을 사용하는 고객들이 니켈을 도금하려고 하고 보상을 시도하지만, 기술이 여전히 20마이크론에서 10마이크론으로 발전하고 있으며, 더 작은 기능 크기로 넘어갈수록 어려워지고 있다고 불만을 표하고 일부 문제를 공유했습니다.

Zach Peterson: 그렇다면 이 문제를 해결하기 위한 해결책은 무엇일까요? 더 작은 선 폭, 더 작은 트레이스 크기로 가려는 큰 추진력이 있습니다. 우리는 항상 더 작은 영역에 더 많은 것을 맞추려고 노력하고 있으며, 특히 칩이 3D로 제작되기 시작하면서 패키징이 이 추세를 계속해서 이끌 것이라고 생각합니다. 그래서 이제 더 작은 영역에 더 많은 것을 포장해야 합니다. 그렇다면 이 문제에 대한 해결책은 무엇일까요? 전통적인 제조 세계에서의 오래된 해결책이 조금 더 공간을 두는 것이 점점 통하지 않게 되는 시점이 온 것 같습니다.

Kunal Shah: 절대적으로. 그래서 Zach, 몇 가지 포인트를 언급했고 해결책에 대해 이야기하겠지만, 좋은 포인트를 언급했습니다. 우리가 점점 더 밀집된 디자인과 훨씬 더 작은 기능 및 밀집된 기능으로 가려고 하면서 실제로 이동하고 있다고 말씀하셨죠. 그래서 우리는 인쇄 회로 기판에서 거의 기판처럼, 거의 패키징 세계로 이동하고 있습니다. 그래서 우리가 보고 있는 것은 반도체 패키징, 제조 및 인쇄 회로 기판이 거의 겹치기 시작했으며, 많은 미국 회사들이 기판처럼 제조를 시작하고 이러한 UHDI 기능을 사용할 계획을 가지고 있다는 것입니다. 전통적인 기술에 대한 표면 마감 솔루션으로 돌아가서, enig이 사용 가능한 해결책 중 하나입니다. 그래서 enig의 배경이 무엇인지, 왜 우리가 enig를 사용하는지에 대한 설명으로 들어가겠습니다.

우리가 엔지(ENIG)를 사용하는 가장 큰 이유는 바로 금 때문입니다. 금층은 귀금속이므로 어떤 원소와도 화학 반응을 일으키지 않습니다. 그래서 귀금속이라고 불립니다. 그래서 최종 층에 금을 사용하는데, 이것이 바로 금층 때문에 12~24개월의 유통 기한을 가질 수 있는 이유입니다. 또한 금은 매우 낮은 표면 거칠기를 가진 매우 평탄한 표면을 제공합니다. 이것이 두 번째 이점이며, 특히 A-U-H-D-I 응용 분야에서 매우 유익합니다. 하지만 구리 위에 직접 금을 도금할 수는 없습니다. 왜냐하면 구리가 금을 통해 확산하기 시작하고 구리가 막히는 방법이 없기 때문에 구리가 금의 표면으로 나오게 되고, 이것이 전도체를 전체적으로 손상시키기 때문입니다. 그래서 OLA가 이른바 방벽층으로 사용되며, 이것이 EIG가 널리 인기를 끌게 된 이유입니다. 그들은 2, 3, 3에서 6마이크론의 니켈층을 두고 그 위에 금을 도금합니다.

우리가 논의했듯이, 니켈이 표면 신호 무결성 관점과 도금 및 과도금 관리, 그리고 UHDI 도금을 위한 니켈 도금이 매우 어려운 관점에서 해로운 것으로 간주되기 때문에, 해결책은 무엇일까요? 해결책은 실제로 Lilo three가 니켈 기반 방벽층이 아닌 제품을 혁신한 것입니다. 이것은 유기 용액 처리로, 구리 위에 층을 추가하는 것이 아니라, 오히려 구리 층의 상단을 처리합니다. 제가 제안한 것은 니켈이 왜 사용되는지입니다. 니켈은 방벽층으로 사용되어, 구리가 니켈에서 금으로 확산되는 것을 방지합니다. Lilo의 방벽층 처리는 실제로 구리 위에 수행되는 처리로, 니켈층 없이도 정확히 같은 일을 합니다. 이것은 실제로 매우 유익한데, 왜냐하면 층을 추가하지 않기 때문에 도금 과정이 매우 안정적이고, 과도금 문제 등을 가질 필요가 없기 때문입니다. 실제로 정의된 구리 층만을 처리합니다.

가장 좋은 점은 구리의 전도성을 손상시키지 않는다는 것입니다. 따라서 구리 위에 처리가 수행된 후에만 15나노미터의 금이 있을 때, 기본적으로 니켈이 구리 확산에 대한 방벽을 제공하는 것처럼 엔지(ENIG)의 모든 이점을 얻고 있지만 엔지(ENIG)가 필요 없습니다. 그 위에, 신호 무결성이 구리와 같은 최고의 전도체만큼 좋기 때문에 이점이 있습니다. 왜냐하면 당신이 가진 것은 단지 15나노미터이지만, 당신의 피부 깊이는 대략 2~3마이크론이기 때문에 대부분의 신호가 이상적인 구리를 통해 전달됩니다. 그리고 방벽층과 금으로 인한 도금 문제나 과도금 문제가 없습니다. 니켈을 사용하지 않기 때문에 이러한 이점이 있는데, 이 유기 기반 용액 처리가 실제로 방벽층을 제공하지만 니켈이 미치는 해로운 효과를 모두 제공합니다.

Zach Peterson: UHDI를 위한 다른 도금 옵션, 예를 들어 은이나 OSP에 대해 누군가 조사해 본 적이 있나요? 은을 언급하는 이유는 디지털 섹션과 같은 보드에서 매우 고주파 RF 섹션이 있는 경우, 조금 경험이 있는 분야이기 때문입니다. RF의 경우, enig과 같은 것에서 발생할 삽입 손실을 줄이려고 할 때 보통 은을 선호하는 옵션 중 하나인데, OSP보다 조금 더 긴 보관 수명을 원할 수도 있습니다.

Kunal Shah: 물론입니다. 정말 중요한 포인트네요. RF나 고주파용으로 은이 표면 마감이나 도금 옵션으로 선호되는 이유는 실제로 은이 구리보다도 더 높은 전도성을 가지고 있기 때문입니다. 그래서 실제로 은으로 가능한 최고의 신호 무결성을 얻을 수 있습니다. 문제는 은 도금의 전반적인 환경적 신뢰성입니다. 예를 들어, 조립 과정에서 표면 마감의 일부 또는 일부분이 남아 있게 되면, 패드가 이 정도 크기라고 하고, 구성 요소가 이 크기라면, 몇 마이크론의 노출된 표면 마감이 남게 됩니다. 은은 황과 화학 반응을 일으켜 은 황화물이라는 것을 형성하는 경향이 있으며, 그러면 결국 수지상 결정이 형성되기 시작합니다.

그래서 1년 혹은 2년 후에 환경에서 이 수지상 결정이 형성되기 시작하고 성장하기 시작하면, 다른 패드의 수지상 결정과 이 패드의 수지상 결정이 합쳐져 브리징 문제를 일으킬 수 있습니다. 그러면 이 수지상 결정들 때문에 기능 장애 문제가 발생하기 시작합니다. 그래서 이러한 환경적 부식 문제는 주의해야 할 사항 중 하나이며, 그래서 이것이 훌륭한 토론이라고 생각합니다. 우리는 지난번에 디자이너와 재료 회사, PCB와 조립에 사용되는 제조 재료와의 협력이 중요하다는 것을 논의했습니다. 최종 애플리케이션에서 어떻게 어디에 사용될지 모르기 때문에, 설계하는 이유는 하나이지만, 실제 적용될 때 주의해야 할 모든 요소들, 예를 들어 아시아나 유럽의 일부 지역에서 사용될 때 환경 조건, 이러한 가스들의 수준이 세계의 다른 부분보다 훨씬 높을 수 있습니다. 그래서 이러한 문제들과 은이 수지상 결정 성장을 더욱 가속화할 수 있는 온도와 습도의 영향도 이해하는 것이 중요합니다. 그래서 이러한 부식 문제를 이해하는 것이 중요하며, 그래서 금 기반 표면 마감이 여전히 널리 사용되고 있습니다. enig이 널리 사용되고 있지만, RF에 관해서는 "그냥 은 도금을 하세요"라고 하지만, 은 도금이 가져올 수 있는 일부 신뢰성 문제들도 이해해야 합니다.

잭 피터슨: 네, 저도 은을 사용해 본 모든 경우에 A-U-H-D-I 애플리케이션에서는 아니었고, BGA를 사용하는 애플리케이션에서는 있었지만 확실히 1밀리미터 미만의 선폭과 간격에서는 아니었습니다. 그 수준에 이르면 정말로 덴드라이트가 문제가 될 수 있다고 생각합니다. 대부분의 사람들이 은을 사용할 때 그런 수준에서 작동하지 않기 때문에 덴드라이트 문제에 대해 알지 못할 수도 있습니다. 은에 대해 제기된 가장 큰 우려는 단순히 변색으로 인한 부식입니다.

쿠날 샤: 네. 그것은 조립 시점의 문제입니다. 그래서 저는 그것이 매우 중요하다고 생각합니다. 왜냐하면 6개월의 유통 기한으로 언급되지만, 4~5개월 범위에 있을 때 세포의 변색을 시작하게 되고, 이것이 실제로 조립 과정에 영향을 미칩니다. 그래서 변색은 초기 단계의 문제입니다. 그리고 덴드라이트는 조립 후 및 애플리케이션 단계에서의 문제입니다. 그래서 조립 전 부식과 조립 후 애플리케이션에서의 부식 및 덴드라이트 측면에서 몰입 은을 고려할 때 염두에 두어야 할 사항입니다. 그래서 우리는 화학 공급업체로서, 이러한 고신뢰성 애플리케이션, 특히 UHDI로 진입하는 경우에는 덴드라이트가 더 큰 문제가 되기 때문에 금 기반 표면 처리를 추천합니다. 그 이유 중 하나는 바로 덴드라이트가 없기 때문에 금은 그대로 유지됩니다.

OSP에 대해서도 언급하셨으니, 저도 OSP에 대해 언급하겠습니다. 바로 그것입니다. OSP의 유통 기한은 평가된 바에 따르면 약 3개월입니다. 그리고 OSP와 몰입 은 모두 몰입 은의 변색으로부터 오지만, 조립 관점에서도 OSP로 인해 겪어야 할 리플로우 사이클의 횟수는 구리 위에 폴리머층이 있는 것입니다. 그래서 조립의 첫 번째 또는 두 번째 흐름에서 265도 섭씨를 가하면 OSP는 대부분 증발하거나 분해되었다고 하든지, 하지만 손상된다는 것입니다. 그래서 고온에서 노출된 구리는 산화될 수 있고, 세 번째 또는 네 번째 리플로우 사이클로 진행할 때 이미 표면이 손상되어 있고, 그 손상된 표면에서 조립 작업을 수행하고 습윤을 기대하는 것입니다.

네, 실패 가능성이 높을 수 있습니다. 그래서 OSP는 몇 번의 리플로우 사이클을 실행할 수 있는지에 대한 문제가 있습니다. 심지어 몰입 은도 변색되고, 두 번째 또는 세 번째 리플로우 후에는 첫 번째 리플로우에서 얻었던 것과 유사한 성능을 제공하지 않을 수 있습니다. 그래서 OSP와 몰입 은에도 몇 가지 문제가 있습니다. OSP와 관련하여 또 다른 측면은 우리가 한 고객과 협력하고 있는데, 그들의 요구 사항은 패드가 전도성이 있어야 한다는 것입니다. 그래서 표면 처리는 표면에 장착될 필요가 없는 영역에서도 전도체로 남아 있는 인쇄 회로 기판에 노출된 상태로 유지되어야 합니다. 하지만 OSP를 사용하면 PCB 위에 폴리머층이 있기 때문에 패드가 비전도성이 됩니다. 그래서 OSP와 관련하여 염두에 두어야 할 사항입니다.

Zach Peterson: 네, 이해합니다. 디자이너들이 리플로우 패스의 횟수를 실제로 많이 생각하지 않는 것 같습니다. 왜냐하면 그들은 조립 관점에서 바라보지 않기 때문입니다. 그들은 어떻게 계획할지 모릅니다. 많은 디자이너들이 온라인 견적 양식에서 주석 납 버튼을 클릭하거나, 아니면 침지 주석 버튼을 클릭하거나, 이메일 버튼을 클릭해서 그냥 '그래, 해보자'고 말할 것 같습니다.

Kunal Shah: 모르겠습니다만, 이런 말씀드릴 수 있을까요, 버튼을 클릭한다는 것은, 디자이너 관점이나 PCB 제작소에서 주문을 할 때, 가장 저렴한 것을 선택하는 것이죠, 맞죠? 그러니까 드롭다운 옵션으로 모든 양식을 작성하는 온라인 어플리케이션에서 가장 저렴한 것을 선택합시다. 하지만 말씀하신 것처럼, 리플로우 패스를 알아야 한다는 것, 그리고 두 번째는 비용이지만, 비용에 대해 매우 신중해야 합니다. 왜냐하면 다른 표면 처리 옵션들이 있기 때문입니다. 예를 들어, PIC에 대해 알고 계실 수도 있는데, 고신뢰성 응용에서는 니켈과 금 사이에 팔라듐 층이 추가되는 경우가 많습니다. 그 이유 중 하나는 역사적으로 니켈과 금 층 사이의 인터페이스에서 부식이 발생하기 때문입니다.

그래서 팔라듐 층이 도입되었고, 그것이 바로 EICK이라고 불리는 전기도금 팔라듐 침지 금의 전체 형태입니다. 이제 비용은 팔라듐 층 때문에, 팔라듐과 같은 귀금속이 금의 1.5배 비용이기 때문에, 매우 높아질 것입니다. 그래서 금의 비용을 추가하는 것이 아니라 그 위에 팔라듐의 비용을 추가하는 것이지만, 반드시 EICK으로 모든 신뢰성을 얻는 것은 아닙니다. 신호 무결성에 문제가 있을 수 있고, 팔라듐 층의 두께에 따라 신뢰성에도 문제가 있을 수 있습니다. 그래서 가장 많은 돈을 지불한다고 해서 최고의 제품을 얻는 것은 아니며, 가장 저렴한 것을 선택한다고 해서 그냥 넘어갈 수 있는 것도 아닙니다. 각 측면의 장단점을 이해하고, 특히 어디에 적용될지, 고객이 누구인지 등을 이해하면서 현명하게 지출하여 얻어야 할 최적의 성능을 얻어야 합니다.

Zach Peterson: 네, 종종 오해되는 용어를 사용하셨는데, 바로 '최고의 제품'이라는 것입니다, 맞죠? 최고는 항상 큰 별표와 함께 옵니다. 왜냐하면 ENIG의 관점에서 볼 때, 최고는 신뢰성이 가장 높다는 것을 의미하지만, 은의 관점에서 볼 때, 최고는 신호 무결성을 의미하며 반드시 신뢰성을 의미하는 것은 아닙니다. 그래서 최고는 여기서 상당한 고려가 필요합니다. 그리고 UHDI로 접어들면서 우리는 점점 더 높은 주파수 범위로 밀어붙이고 있습니다. 예를 들어, 기가헤르츠 이하에서는 ENIG와 주석 사이의 손실 차이를 아마도 눈치채지 못할 것입니다. 단지 신뢰성에만 관심이 있을 것입니다. 하지만 여러 기가헤르츠 대역폭 범위로 들어가면, 이제 확실히 차이를 느낄 것입니다

쿠날 샤: 정말 그렇습니다, 잭. 당신이 매우 중요한 점을 언급했는데, 심지어 기가급이 아니더라도, 5에서 10 기가헤르츠까지는 에머전트 실버나 다른 표면 마감재 사이에 큰 해로운 영향을 보지 못할 수 있습니다. 표면 마감 관점에서, 손실량 측면에서 모두 같을 것입니다. 하지만, 10 기가헤르츠에서 25 기가헤르츠로 넘어갈 때, 바로 그곳이 5G의 고주파 대역입니다. 77 기가헤르츠는 자동차 주파수로, 자동차 애플리케이션에서 일반적인 주파수입니다. 그리고 일부 RF는 백 기가헤르츠 이상입니다. 그래서 정확히 당신이 언급한 것처럼, 10 기가헤르츠 이상으로 넘어가면, 당신이 에닉을 사용하는 경우와 에머전트 실버를 사용하는 경우의 영향을 실제로 볼 수 있게 됩니다. 그때 신뢰성을 위해 에닉을 사용해야 하는지 깨달아야 합니다.

하지만 에닉과 관련하여 신뢰성 측면에서도 우려가 있습니다. 그것은 전혀 다른 이야기이지만, 금층 관점과 환경적 부식 관점에서 여전히 더 신뢰할 수 있습니다. 왜냐하면 결국에는 금 외층이기 때문입니다, 맞죠? 하지만 고주파에서 에머전트 실버를 사용하면, 환경적 부식 관점에서 신뢰성이 주요 우려사항이 됩니다. 그러므로 이러한 사항들을 이해해야 합니다. 그리고 정확히 그때 우리의 해결책을 논의할 것입니다. 니켈을 제거하고, 이 방벽층 처리를 하여, 니켈의 방벽층 성능을 구리 원자에 제공하지만, 외부층은 금을 제공하므로, 신뢰성 관점에서 최고의 환경적 부식 보호를 얻게 됩니다. 하지만 신호 무결성 관점에서는, 신호가 금을 통해 전달되고 대부분은 구리를 통해 전달되기 때문에, 에머전트 실버 성능과 매우 유사합니다. 그러나 신뢰성은 항상 좋습니다. 왜냐하면 외부층이 구리이고 그 아래의 베어층 처리로 보호되기 때문입니다.

잭 피터슨: 저보다 도금에 훨씬 더 전문가인 당신은, 연구 문헌을 많이 파고들었을 것이고, 니켈을 제거하면서도 우리가 매우 신뢰할 수 있는 표면 도금을 확보할 수 있는 여러 가지 방법을 발견했을 것입니다. 당신은 방벽층을 생성하기 위해 패시베이션을 사용하는 방향으로 나아갔습니다. 그렇다면 아직 성공하지 못했거나 다른 사람들이 작업 중인 다른 접근 방식은 무엇이며, 이를 통해 UHDI와 함께 다음 단계로 나아갈 수 있도록 도와줄 수 있을까요?

쿠날 샤: 네, 맞습니다, 잭. 사람들이 실제로 이 방법을 시도해 보았습니다. 이 방향은 완전히 새로운 것은 아니며, 당신이 언급한 것처럼 우리도 이 길을 따라갔지만 이전에도 탐색되었습니다. 주로 사람들이 탐색한 방법은 두 가지가 있는데, 하나는 DIG라고 불리는 것으로, 직접 금침적(direct immersion gold)입니다. 우리 대화의 시작에서 말했듯이, 니켈이 없으면 구리가 금의 최상위 표면으로 확산되기 때문에 그렇게 얇은 층에 금침적을 할 수 없습니다. 왜냐하면 그것은 단지 15나노미터이기 때문입니다. 하지만 직접 금침적은 실제로 150, 200나노미터로 도금합니다. 그래서 아이디어는 확산이 일어나더라도 200나노미터에 대해서는 완전히 밖으로 나가지 않기를 바라는 것입니다. 그리고 우리의 어셈블리나 실제 시나리오에서의 어플리케이션에서, 구리가 금으로 나오는 데 5년이 걸린다면 200나노미터에 대해선 충분히 좋다고 생각합니다. 왜냐하면 우리는 단지 2, 3년 또는 4년 동안의 신뢰성만 필요하기 때문입니다.

그래서 200나노미터, 250나노미터의 금을 사용해도 괜찮을 것입니다. 그것이 사람들이 취한 한 가지 접근 방식입니다. 사람들이 취한 두 번째 접근 방식은, 매장층으로 NICO를 사용하는 대신 팔라듐을 장벽층으로 사용하되, 니켈을 넣지 않고 구리 위에 직접 전극 팔라듐을 놓거나, 또는 금의 일종의 시드층을 놓지만 주로 전극 팔라듐을 놓고 그 위에 금침적을 합니다. 그래서 그 과정을 EEG 또는 eag라고 부릅니다. 이제 다시 DIG로 돌아가서, 15나노미터 대신 200나노미터 또는 215나노미터의 금을 도금한다는 점을 언급하고 싶습니다. 그래서 도금 비용이 거의 자동으로 네 다섯 배 더 많아집니다. 그것은 대량 생산을 할 때 주요한 단점입니다. 하지만 두 번째로는, 그렇게 높은 금 함량이나 금층이 있을 때, 마이크로 BGA에서 솔더 어플리케이션을 시도할 때, 그렇게 많은 금이 솔더에 녹아들어가서 금이 취약해질 수 있습니다. 이는 모든 시나리오에 해당되는 것은 아니지만, 너무 많은 금이 그 인터페이스에 있고 어셈블리 시 모든 것이 녹아들어가서 솔더가 어떤 종류의 취약한 실패에 노출될 수 있습니다. 그래서 DIG에는 신뢰성 문제가 있지만 비용 문제도 주요합니다. 이제 EEG에 대해 이야기해 보겠습니다. 전극 팔라듐 금침적은 제가 언급했듯이, 실제로 비용을 또 다른 수준으로 높입니다. 왜냐하면 팔라듐층은 금의 비용보다 1.5배 더 비싸기 때문입니다. 그래서 니켈 대신 금보다 더 비싼 귀금속으로 교체함으로써 어셈블리를 더 비싸게 만듭니다. 그것이 하나입니다. 그리고 두 번째는 팔라듐도 신호 무결성에 대한 우려가 있습니다. 니켈을 제거하면 팔라듐이 니켈보다 확실히 성능이 좋지만, 금이나 구리 또는 은처럼 이상적이지는 않습니다. 그래서 특히 20, 30, 50, 70기가헤르츠로 더 높은 주파수로 가게 되면 여전히 신호 무결성에 대한 우려가 있습니다.

그러한 시나리오에서는 신호 무결성으로서 이상적인 대체품이 아닙니다. 왜냐하면 성능이 금이나 구리, 또는 은과 같은 금속만큼 좋지 않음에도 불구하고, 니켈을 금보다 더 비싼 귀금속으로 대체하기 때문에 비용이 엄청나게 듭니다. 그래서 네, 그것들은 현재 존재하는 몇 가지 대안들입니다. 다시 말해, 니켈 프리의 대안으로는 완전히 골드 프리로 가는 것이며, 그것은 A OSP와 신흥 은이지만, 신뢰성 측면에서 그것들의 단점에 대해 이야기했습니다. 그래서 네,

Zach Peterson: 그러므로 Lilo Tree의 대표로서, 당신이 언급한 다른 해결책들에 비해 당신의 해결책에 대한 긍정적인 반응을 얼마나 많이 보았는지 묻고 싶습니다. DIG는 비용이 매우 많이 들기 때문에 낮은 볼륨에서만 사용됩니다. 에픽도 비용이 많이 들지만 여전히 비용이 많이 듭니다. 그래서 듣기로는 Lilo Tree의 장점 중 하나가 비용 측면에서 온 것 같습니다.

Kunal Shah: 네, 실제로 몇 가지 장점을 말씀드리겠습니다. 우리가 이야기한 신호 무결성과 함께 사용하기 쉬운 도금의 모든 이점에도 불구하고, 비용은 OT threes의 니켈 프리 솔루션이 enig보다 실제로 20에서 25% 저렴합니다. 그래서 이것은 비용 측면에서 매우 매력적인 제안을 만듭니다. 왜냐하면 enig보다 20에서 25% 저렴하기 때문입니다. 두 번째 이점은 전형적인 금 도금이 시안화 기반 금 소스 분자 또는 화학물질로 이루어진다는 것입니다. 그래서 시안화 기반 솔루션입니다. 우리의 금 도금 솔루션은 완전히 시안화물이 없으며, 더 안정적이며 시안화 기반 금보다 운영 비용이 저렴합니다. 니켈 프리 측면에서, 우리는 니켈 프리를 하고자 하는 사람이면 누구나 Lilo three의 과정을 선택하거나 사용하는 것으로 불리는 선택된 자라고 생각합니다.

그러나 우리는 또한 범위를 넓히고 있으며, 몇몇 팹 하우스들과 대화를 나누고 있으며, 그들이 enig를 표준 보드로 교체하는 것을 고려하고 있는 논의에 있습니다. 고주파 애플리케이션이 아니며, 저주파 애플리케이션을 가진 표준 보드에서조차, 왜 우리가 첫 번째로 더 비싼 표준 enig를 사용하는지 생각하고 있습니다. 그리고 신뢰성 문제가 있습니다. 그리고 또한 세 번째로, 조금 기술적으로 들어가면, 당신의 솔더 조인트는 주석 니켈 금속간 화합물 대신에 니켈 프리 옵션에서는 더 강한 구리 주석을 얻게 됩니다. 그리고 니켈 프리가 더 저렴하며 더 나은 신뢰성을 제공하고, 지속 가능하며 시안화물이 없다면, 왜 우리는 전통적인 Enoch를 처음부터 사용해야 할까요? 그래서 우리가 지금까지 나아가고 있는 곳입니다. 분명히 신호 무결성과 USD 애플리케이션에 대한 질문으로 돌아와 답변하자면, Lilo threes의 니켈 프리는 확실히 프리미어 선택 옵션입니다. 그러나 우리는 또한 전통적인 enig 교체 솔루션으로도 고려되고 있습니다. 전통적인 저주파 비 UHDI 보드들을 위해 말이죠.

Zach Peterson: 정말 많은 정보를 얻었습니다. 시간이 거의 다 되었지만, 대화할 때마다 새로운 것을 배우는 것 같아 정말 감사드립니다. 팟캐스트에 참여해주셔서 정말 감사합니다.

Kunal Shah: Zach, 당신과 대화할 수 있어 정말 좋았습니다.

Zach Peterson: 항상 그렇듯이, 듣고 계신 모든 분들에게, 2024년 3월 26일에 애리조나 주 피오리아에 계시다면, 피오리아 스포츠 컴플렉스에서 열리는 초고밀도 인터커넥트 심포지엄에 꼭 가보시길 바랍니다. SMTA가 주최하는 이 심포지엄에서는 Kunal Shaw가 오늘 우리가 이야기한 모든 주제에 대해 발표할 예정입니다. YouTube에서 듣거나 보고 계신 모든 분들, 구독 버튼을 누르고 좋아요 버튼을 눌러주세요. 그러면 우리의 팟캐스트 에피소드와 튜토리얼을 계속해서 즐길 수 있습니다. 마지막으로, 학습을 멈추지 말고 계속해서 발전해 나가시길 바랍니다. 다음에 또 만나요. 모두 감사합니다.