울트라 HDI - 자주 묻는 질문들

Ultra-HDI란 무엇인가?

특히 CHIPS Act의 일환으로 진행되고 있는 모든 예상 작업과 관련하여 "Ultra-HDI"에 대한 많은 대화가 있습니다.  제 경험으로는 Ultra-HDI가 사람마다 능력과 전문 지식에 따라 다른 의미를 가집니다.  IPC는 울트라 HDI를 다루기 위한 워킹 그룹을 만들었으며, 울트라 HDI로 간주되기 위해서는 다음과 같은 하나 이상의 파라미터를 포함해야 한다는 입장입니다:
선 폭 50 마이크론 미만

• 간격 50 마이크론 미만
• 유전체 두께 50 마이크론 미만
• 마이크로 비아 직경 75 마이크론 미만

그것은 상당히 너그러운 정의이며, 오늘날 전통적인 감산 식각 공정을 사용하여 이 기준을 충족하는 인쇄 회로 기판을 생산할 수 있는 몇몇 전문 제조업체가 있습니다. 50 마이크론 트레이스와 공간을 사용하는 것은 역사적으로 제한되어 있던 전통적인 75 마이크론 최소값보다 개선된 것이지만, 훨씬 더 흥미로운 부분은 이제 15 마이크론 라인과 공간을 가진 레이어를 생성할 수 있는 능력을 가진 제조업체를 보게 되었을 때입니다. 여러 제조업체들이 반부가 PCB 제조 기술(SAP)을 포함하여 고혼합 저량 작업을 전문으로 하는 제조업체들을 이제 구축하고 있습니다.  우리는 전통적으로 SAP 공정이 주로 대량 생산 시설에서 운영되는 것을 보았습니다.

15 마이크론까지 경계를 밀어붙이지 않더라도, 타이트한 BGA 영역에서 벗어나기 위해 25 마이크론 트레이스와 공간을 사용하는 것은 많은 이점이 있습니다:

• 현재 최첨단 기술 대비 극적인 크기 및 무게 감소
• 모든 선 폭에 대해 15 마이크론 이상에서 긴밀한 간격 및 임피던스 제어 (< 5%)
• 층 수 감소, 마이크로 비아 및 적층 사이클 감소 - 더 큰 신뢰성을 위해
• 금속 트레이스의 종횡비가 1:1을 초과 - 신호 무결성 향상을 위해
• 전통적인 감산식 에칭 공정보다 우수한 RF 성능
• 특히 복잡하고 고성능의 보드에 대해 비용 감소

이전 블로그 포스트에서는 이러한 새로운 기능을 사용하여 처음 설계를 진행하는 동안 인쇄 회로 기판 디자이너들이 자주 묻는 몇 가지 질문에 대해 논의했습니다. 아래에 링크가 포함되어 있으니 확인하고 싶으시면 클릭하세요.

이 블로그에서는 제조 가능성에 초점을 맞춘 몇 가지 더 자주 묻는 질문들을 계속해서 다룰 것입니다.  이번 토론에서는 하이브리드 접근 방식을 사용하여 설계하는 인쇄 회로 기판 디자이너들의 응용 분야를 살펴보겠습니다.  특정 레이어는 밀집된 BGA 영역에서 라우팅할 레이어의 수를 줄이기 위해 25 마이크론 트레이스와 공간으로 라우팅되며, 전원 및 접지 레이어는 훨씬 큰 특징을 가집니다.  이러한 전원 및 접지 레이어는 일반적으로 감산 에칭 공정으로 생산됩니다.  이 접근 방식을 사용할 때, 자주 묻는 질문은 다음과 같습니다:

이러한 초미세 라인과 공간으로 Via-In-Pad-Plated-Over (VIPPO) 기술을 설계할 수 있나요?

간단한 대답은 예, 다음의 지침을 따르면 가능합니다:  패드 내 비아/도금 처리 구조는 초고밀도 레이어가 아닌 레이어에서 실행되어야 합니다.  가능하다면, 이러한 구조는 외부 전원/접지 구조에서 75 마이크론(3 mils)의 선폭과 125 마이크론(5 mils)의 간격을 가진 구조에서 사용되어야 합니다.  이는 VIPPO 기술을 생산하기 위해 필요한 여러 도금 공정 때문입니다.  

패드 내 비아(via-in-pad)가 필요하고 외부에 초미세 선이 필요한 경우, 다음 층으로 라우팅하기 위해 구리로 채워진 마이크로 비아를 사용해야 합니다.  이 비아의 지름은 3에서 4밀(mils) 지름이어야 하며, 유전체 간격은 비아 지름보다 크지 않아야 하며, 되도록이면 더 작아야 합니다.

하위 조립체의 상단과 하단 레이어가 초미세 선폭 기술을 사용하지 않는 경우 매립 구조를 사용할 수 있습니다.  이 비아는 채워지고 도금될 수 있습니다.

트레이스에서 패드까지의 최소 간격은 얼마입니까?

구리에서 구리까지의 간격은 감산식 에칭 공정에서 비용을 증가시킬 수 있지만, 반가산 환경에서는 그렇지 않습니다.  

내부 레이어의 경우, PCB 제조업체가 사용하는 기술에 따라 간격이 25마이크론 이하일 수 있습니다.

외부 레이어의 경우, 솔더 마스크가 트레이스를 완전히 덮고 구리를 노출시키지 않도록 충분한 공간이 있어야 합니다.  “메탈 정의” 패드보다는 “마스크 정의” 패드가 권장됩니다.  이는 외부 간격이 패드와 인접 금속 사이에 75마이크론 미만일 때 솔더 마스크 등록 문제로 인접 금속이 노출되는 것을 방지할 수 있습니다.  

이 새로운 제작 기술들은 PCB 디자이너들이 복잡한 설계 문제를 해결하는 방식을 변화시키고 있습니다. SAP 프로세스에 대해 더 알고 싶으시다면, 저희가 이전에 작성한 몇 가지 블로그를 참조해 주세요. 우리는 SAP 처리의 기초부터 최근에는 인쇄 회로 기판 스택 업과 관련된 주요 질문들을 살펴보고, BGA 탈출 영역에서 이러한 초고밀도 회로 트레이스 폭을 활용할 가능성과 라우팅 필드에서 더 넓은 트레이스를 사용하는 주변의 설계 공간을 탐색했습니다. 이점은 회로 층의 감소이며, 우려되는 점은 50옴 임피던스를 유지하는 것입니다. Eric Bogatin이 최근에 이 이점과 우려에 대해 분석한 백서를 발표했습니다.

Ultra-HDI 기술에 대한 궁금증이 있으시면 언제든지 문의해 주세요!