UHDI, PCB 기능 크기의 극한 소형화를 추진하다

우리가 준비되었든 아니든, 전자 패키지의 소형화는 PCB 설계자, PCB 제조업체 및 PCB 조립업체에게 도전을 안겨주며 가속화되고 있습니다. 이 블로그에서는 SMTA Ultra-HDI 조립 테스트 보드를 사용하여 소형화의 복잡성을 살펴볼 것입니다.

과거의 해체

이전 버전 SMTA 조립 테스트 보드가 개발된 지 7년이 지났을 때와 마찬가지로, 이 새로운 버전은 PCB 조립업체가 이러한 소형화 요구를 충족하기 위해 공정 매개변수를 분석하는 데 사용할 수 있는 강력한 도구입니다. 기존의 SMTA 조립 테스트 보드를 면밀히 조사하면, 한때 최첨단으로 여겨졌던 특정 구성 요소가 이제는 주류가 되었음이 분명해졌습니다. Chrys Shea가 디자인한 SMTA 테스트 보드는 아래에서 찾을 수 있습니다; 그녀의 웹사이트에서 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

혁신의 길을 닦기 위해, Ultra HDI 어셈블리 테스트 보드 디자인은 이러한 구성 요소들과 작별을 고하며 다음 세대를 위한 자리를 마련했습니다. 0.5mm 피치 영역 배열 디스크리트 구성 요소 크기 0402(1005M)와 같은 구성 요소들은 보수적인 디자인에 비교적 새로운 것이지만, 많은 조립업체들에게는 일상적인 사용으로 전환되었습니다. 수년에 걸친 다양한 실험들이 이러한 규모의 구성 요소에 대한 발자국, 스텐실 디자인 및 보드 레이아웃에 대한 지침을 개발하는 데 도움을 주었습니다; 이제는 미니어처화의 다음 단계 도전에 집중할 시간입니다.

미래를 품기

좋은 소식은 가장 작은 전자 구성 요소인 008004(0201M) 캐패시터가 더 작아지지 않았다는 것입니다. 나쁜 소식은 더 큰 구성 요소들 - 그리드 배열과 하단 종료 구성 요소들이 더 작아졌다는 것입니다그리고 더 복잡해졌습니다.

008004 캐패시터 특징 크기 비교.

더 작은 패키지는 항상 수요가 있습니다. 왜냐하면 그것들은 PCB 상의 부동산 축소를 대표할 뿐만 아니라, 종종 비용 절감도 대표하기 때문입니다. 더 작은 패키지가 디자인에 채택되고 인기가 높아짐에 따라, 그것들은 더 큰 선배들을 대체하게 되고, 그러면 그것들은 더 비싸고 결국에는 구식이 됩니다. 공급망 역학이 반드시 미니어처화가 필요하지 않은 디자인을 구현하도록 강제하는 것은 드문 일이 아닙니다.

선택의 도전

재설계된 테스트 보드의 구성 요소를 선택하는 것은 최신 기술을 받아들이는 것뿐만 아니라 그것들이 제시하는 도전을 탐색하는 것이었습니다. 소형화는 고밀도 영역에서 적절한 납땜을 보장하는 것부터 확장하는 동안 나타나는 설계 관련 문제를 해결하는 것까지 PCB 조립업체에게 독특한 일련의 장애물을 가져옵니다.

선택 과정은 구성 요소의 크기뿐만 아니라 위치, 회전, 패드 레이아웃, 열 완화 및 SMT 라인에서 일반적으로 마주치는 기타 고려 사항에 관한 것이었습니다.

새로운 테스트 기능 중 일부는 다음과 같습니다:

• 무덤가
  재설계된 보드에서 눈에 띄는 기능 중 하나는 애정을 담아 "무덤가"라고 부르는 것입니다. 리플로우 중에 구성 요소가 한쪽 끝에서 세워지는 현상인 무덤 현상은 소형 조립에서 흔히 발생하는 도전입니다. 무덤가는 무덤 현상을 테스트하고 해결하기 위해 전략적으로 설계된 테스트 보드의 전용 영역입니다. 이를 통해 혁신적인 해결책을 탐구하고 이 도전을 효과적으로 완화하기 위한 조립 기술을 정제할 수 있습니다. 여기에 무덤 현상 블로그 링크 추가.
• 선행 에지 효과
  PCB 패드에 처음으로 인쇄되는 솔더 페이스트의 예금은 보드의 다른 부분보다 훨씬 덜 반복 가능합니다. 이 효과는 인쇄 방향 모두에서 발생합니다. 패드가 작고 밀집도가 높을수록 이 효과는 더욱 두드러집니다. 선행 에지 테스트는 조립업체가 구성 요소 위치의 영향을 평가하고 이를 해결하는 방법을 배울 수 있도록 할 것입니다.
• 오프-액시스 배치
  0, 90, 180 또는 270도 방향만 있는 시대는 이미 지났습니다. 특정 형태 요소에 필요한 모든 구성 요소를 맞추려면 30, 45, 60도 또는 심지어 맞춤형 각도에서의 배치가 필요합니다. 이는 배치와 검사에 도전을 제시할 수 있습니다. 0201(0603M)부터 008004(0201M)까지의 구성 요소는 전통적인 방향뿐만 아니라 전형적인 오프-액시스 각도에서도 배치되어 기계의 능력을 테스트합니다.
• LED로 밝혀지는 통찰력:
  테스트 보드에 추가된 또 다른 흥미로운 요소는 이산 구성 요소의 패턴에 LED를 통합하는 것입니다. 비록 작고 간단한 추가처럼 보이지만, 여러 목적을 제공합니다. 
  • 먼저, 그들은 회로 내 테스트 기능을 수행합니다: 모든 25개의 구성 요소가 올바르게 납땜되면, 그들은 빛을 발합니다. 
  • 둘째, 검사 및 문제 해결 기능을 제공합니다: LED가 켜지지 않으면, 조립자는 결함을 찾기 위해 50개의 납땜 조인트를 검사할 수 있습니다.
  • 셋째, 그들은 재작업 훈련 보조 수단으로 작용합니다. 제대로 재작업되면, 불빛이 켜집니다. 

소형화된 장치들은 재작업에 새로운 도전 과제를 가져옵니다. LED는 테스트 과정에 동적이고 상호 작용하는 요소를 추가하여 실용성과 교육적 가치를 향상시킵니다.

향후 블로그에서는 초고밀도 HDI 제작에 대해 자세히 다루고, 특히 다양한 초고밀도 HDI 제작 기술이 PCB 트레이스와 공간뿐만 아니라 이러한 밀집 피치 패드와 함께 수율을 어떻게 향상시킬 수 있는지에 대해 논의할 것입니다. 전체 산업은 가파른 학습 곡선을 겪고 있으며, 인쇄 회로 기판 제조업체와 인쇄 회로 기판 조립업체는 궁극적으로 인쇄 회로 기판 디자이너를 위한 설계 지침을 제공하기 위해 이 학습 곡선을 탐색하고 있습니다.

SMTA 초고밀도 HDI 조립 테스트 보드에 대해 자세히 알아보려면 Zach Peterson과 Chrys Shea와 함께하는 이 OnTrack Podcast를 들어보세요.