고밀도 상호 연결이 단순해졌습니다. 성능을 40% 향상시킵니다.

처음 HDI PCB 설계를 살펴봤을 때 많은 엔지니어링 팀이 동일한 우려를 표명했습니다. 즉, 더 많은 구성 요소, 더 적은 보드 공간, 더 엄격한 신호 규칙, 피할 수 있는 지연을 위한 공간이 없다는 점이었습니다. "40% 향상된 성능"이라는 문구는 매력적으로 들리지만 맥락이 필요합니다. HDI는 모든 보드에 대해 고정된 성능 이득을 생성하지 않습니다. 결과는 스택업 설계, 트레이스 길이, 신호 속도, 재료, 열 계획 및 생산 품질에 따라 달라집니다. 잘 계획된 HDI 설계는 제품이 공간을 보다 효과적으로 사용하고 중요한 연결을 단축하며 더 높은 구성 요소 밀도를 지원하는 데 도움이 될 수 있습니다. ### HDI가 보드를 개선할 수 있는 경우 HDI(고밀도 상호 연결)는 마이크로비아, 미세 트레이스, 순차 빌드업 레이어와 같은 기능을 사용합니다. 이러한 기능은 보드를 더 크게 만들지 않고도 작은 피치 구성 요소를 연결하는 데 도움이 됩니다. 저는 일반적으로 네 가지 영역을 살펴봅니다. - 신호 경로 길이 - 구성 요소 배치 - 전원 공급 - 열 균형 신호 경로가 짧을수록 지연과 원치 않는 소음을 줄일 수 있습니다. 더 나은 배치를 통해 배터리, 센서, 커넥터 또는 냉각 부품을 위한 공간을 확보할 수 있습니다. 더 강력한 전력 레이아웃은 보드가 더 적은 전압 강하로 변화하는 부하를 처리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실제 이득은 테스트를 통해 측정되어야 합니다. 유용한 데이터에는 신호 손실, 열 판독값, 부팅 시간, 전원 안정성 및 보드 크기가 포함될 수 있습니다. ### 실제 설계 예 프로세서, 무선 모듈, 메모리, 디스플레이 커넥터 및 여러 센서가 필요한 소형 의료 모니터링 장치를 상상해 보십시오. 기존의 다층 PCB에는 모든 연결을 라우팅하기 위해 더 많은 표면적이 필요할 수 있습니다. 그러면 제품 팀은 배터리를 위한 더 큰 인클로저나 제한된 공간에 직면할 수 있습니다. HDI 구조는 구성 요소를 더 가깝게 배치하고 마이크로비아를 통해 신호를 라우팅할 수 있습니다. 보드는 동일한 주요 기능을 유지하면서 더 작은 하우징 내부에 들어갈 수 있습니다. 개선은 속도에만 국한되지 않습니다. 더 작은 보드는 더 가벼운 인클로저와 고속 부품 간의 더 짧은 연결 경로를 지원할 수도 있습니다. 최종 결과는 여전히 재료 선택, 임피던스 제어, 조립 정확도 및 테스트 범위에 따라 달라집니다. ### 가능한 이익을 평가하는 방법은 고정된 비율을 약속하는 대신 제품 요구 사항부터 시작합니다. 1. 현재 보드 검토 보드 크기, 레이어 수, 구성 요소 피치, 고속 인터페이스, 파워 레일, 열 영역 및 알려진 생산 문제를 확인합니다. 이것은 나에게 기준선을 제공합니다. 기준이 없으면 "40% 향상된 성능"은 명확한 의미가 없습니다. 2. 중요한 신호 표시 PCIe, USB, MIPI, DDR, RF 및 기타 고속 인터페이스에는 제어된 임피던스와 짧은 라우팅 경로가 필요할 수 있습니다. 개수, 반환 경로 및 인근 소음원을 통해 길이를 검토합니다. 더 짧은 경로가 도움이 될 수 있지만 적절한 스택업 계획을 대체하지는 않습니다. 3. HDI 스택업 구축 레이어 구조는 신호 및 제조 요구 사항과 일치해야 합니다. 마이크로비아 크기, 유전체 두께, 구리 무게, 트레이스 폭, 순차적 적층 등이 모두 설계에 영향을 미칩니다. 또한 선택된 제작자가 제안된 구조를 안정적인 결과로 생산할 수 있음을 확인합니다. 4. 전력 및 열 확인 밀도가 높은 보드는 새로운 열 문제를 야기하는 동시에 공간을 절약할 수 있습니다. 전류 경로, 구리 영역, 열 비아, 조정기 배치 및 공기 흐름을 검토합니다. 화면에서 효율적으로 보이는 레이아웃은 열 테스트 후에도 변경이 필요할 수 있습니다. 5. 측정 결과 비교 동일한 테스트 조건을 사용하여 HDI 버전을 이전 설계와 비교합니다. 비교에는 다음이 포함될 수 있습니다. - 보드 영역 - 신호 무결성 - 전원 안정성 - 최대 온도 - 데이터 전송 속도 - 조립 수율 - 설계 수정 횟수 이 프로세스는 보드의 속도 향상, 공간 절약, 열 감소 또는 생산 안정성 향상 여부를 보여줍니다. ### 결과에 영향을 줄 수 있는 것은 HDI가 약한 회로 계획의 지름길이 아닙니다. 잘못된 스택업은 임피던스 문제를 일으킬 수 있습니다. 작은 비아는 제조 수요를 증가시킬 수 있습니다. 간격이 좁으면 검사 및 수리가 어려워질 수 있습니다. 재료 선택도 중요합니다. 고속 보드에는 적절한 유전 성능과 온도 변화에 따른 안정적인 동작을 갖춘 재료가 필요할 수 있습니다. 저속 제어 보드에는 동일한 재료 구조가 필요하지 않을 수 있습니다. 비용은 제품 전체를 염두에 두고 검토해야 합니다. HDI는 제조 요구 사항을 높일 수 있지만 인클로저 크기, 케이블 수 또는 별도 보드 수를 줄일 수 있습니다. ### 40% 주장을 제시하는 더 안전한 방법 저는 "40% 더 많은 성능"을 보장된 결과로 제시하지 않을 것입니다. 더 명확한 메시지는 다음과 같습니다: "HDI 설계는 소형 전자 제품의 라우팅 효율성과 신호 성능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 일부 프로젝트는 테스트 후 40%에 가까운 이득을 얻을 수 있지만 결과는 원래 설계와 선택한 제조 공정에 따라 달라집니다." 이 표현은 주장 뒤에 있는 조건을 숨기지 않고도 엔지니어에게 유용한 지침을 제공합니다. 내 프로젝트에서 최고의 HDI 결과는 가장 작은 보드만으로는 충분하지 않습니다. 전기적 목표를 충족하고, 열 검사를 통과하고, 안정적인 품질로 제조할 수 있으며, 테스트 및 서비스를 위한 충분한 공간을 확보하는 보드입니다. 명확한 요구사항과 측정된 데이터는 단일 백분율보다 성능 주장을 더 유용하게 만듭니다.

제품에 더 많은 기능이 필요하지만 더 적은 공간이 필요한 경우 PCB가 제한 요소가 되는 경우가 많습니다. 구성 요소는 공간을 놓고 경쟁하고 신호 경로를 라우팅하기가 더 어려워지며 보드는 컴팩트한 설계를 지원하기 위해 더 많은 레이어가 필요할 수 있습니다. 저는 스마트폰, 웨어러블 기기, 의료 기기, 자동차 센서, 휴대용 스캐너에서 이러한 과제를 봅니다. 고밀도 인터커넥트(HDI PCB 기술)는 더 작은 보드 영역에 더 많은 연결을 배치할 수 있는 실용적인 방법을 제공합니다. HDI는 단순히 "보드를 더 작게 만든다"는 의미가 아닙니다. 이는 제어된 마이크로비아, 미세한 트레이스, 더 작은 패드, 쌓이거나 엇갈린 연결을 사용하여 사용 가능한 공간을 더욱 주의 깊게 활용하는 것을 의미합니다. 레이아웃, 재료, 제조 공정 및 테스트 계획이 함께 작동할 때 더 작은 보드는 더 강력한 제품 설계를 지원할 수 있습니다. ### HDI가 보드 크기를 줄이는 데 도움이 되는 이유 기존의 스루홀 비아는 PCB의 전체 두께를 통과합니다. 더 많은 공간을 차지하고 여러 레이어에 걸쳐 라우팅 공간을 차단할 수 있습니다. HDI PCB는 선택한 레이어 사이에 훨씬 작은 레이저 드릴 연결인 마이크로비아를 사용합니다. 이를 통해 디자이너는 밀집된 구성 요소 영역 근처에서 더 많은 라우팅 옵션을 얻을 수 있습니다. 설계 및 제조 프로세스가 허용하는 경우 마이크로비아를 부품 패드 내부 또는 근처에 배치할 수 있습니다. 이는 연결 경로를 단축하고 근처 신호를 위한 공간을 확보합니다. 일반적인 HDI 기능은 다음과 같습니다. - 마이크로비아 - 미세 라인 및 미세 공간 패턴 - 패드 내 비아 구조 - 순차 적층 - 높은 레이어 간 연결 밀도 - 고속 신호를 위한 더 짧은 경로 이러한 기능은 레이아웃을 체계적으로 유지하면서 더 작은 보드 아웃라인을 지원합니다. ### 실제 사례 창고에서 사용되는 휴대용 바코드 스캐너를 생각해 보세요. 제품에는 카메라 모듈, 무선 통신, 디스플레이, 배터리 시스템, 버튼 및 충전 회로가 필요할 수 있습니다. PCB가 크면 라우팅이 더 쉬워지지만 스캐너 하우징의 크기가 커질 수 있습니다. 이는 그립감, 배터리 배치 및 기타 부품에 사용할 수 있는 공간에 영향을 미칠 수 있습니다. HDI PCB는 프로세서, 메모리, 카메라 커넥터 및 무선 섹션을 더 가깝게 배치할 수 있습니다. 마이크로비아는 대형 스루홀 비아를 사용하지 않고도 밀집된 영역을 통해 신호를 라우팅하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그 결과가 자동으로 더 나은 제품이 되는 것은 아닙니다. 설계 팀은 여전히 ​​열, 신호 무결성, 조립 제한, 수리 요구 사항 및 생산 비용을 검토해야 합니다. HDI는 더 많은 레이아웃 자유를 제공하지만 각 디자인 선택은 제품 요구 사항과 일치해야 합니다. ### 추가적인 디자인 가치는 어디에서 오는가? 저는 보통 네 가지 영역을 통해 HDI의 이점을 살펴봅니다. 더 많은 사용 가능한 라우팅 공간 미세한 트레이스와 작은 비아를 통해 혼잡한 구역에서 더 많은 연결이 가능합니다. 이렇게 하면 더 큰 보드 외형의 필요성이 줄어들 수 있습니다. 더 짧은 신호 경로 짧은 연결은 불필요한 트레이스 길이를 줄여 고속 설계를 지원할 수 있습니다. 전기적 결과는 임피던스 제어, 스택업 계획, 재료 선택 및 레이아웃 품질에 따라 달라집니다. 더 나은 구성요소 배치 HDI 기술은 설계자가 작은 피치 패키지와 소형 모듈을 배치할 수 있는 더 많은 자유를 제공합니다. 잘 계획된 레이아웃은 부품 사이에서 사용되지 않는 영역을 줄일 수 있습니다. 잠재적인 레이어 감소 일부 보드는 보다 효율적인 레이어 구조를 통해 필요한 라우팅 밀도를 달성할 수 있습니다. 실제 레이어 수는 신호량, 전력 설계, 기계적 한계, 제조 능력에 따라 달라집니다. ### HDI PCB 프로젝트에 접근하는 방법 나는 가능한 가장 작은 보드 개요부터 시작하지 않습니다. 이러한 접근 방식은 나중에 제조 및 테스트 문제를 일으킬 수 있습니다. 먼저 제품 요구 사항부터 시작합니다. 1. 타겟 보드 크기와 모양을 정의합니다. 2. 주요 구성 요소와 해당 패키지 유형을 나열합니다. 3. 고속, 전력, RF 및 민감한 아날로그 영역을 표시합니다. 4. 예상 생산량을 검토합니다. 5. PCB 제작자의 최소 트레이스, 공간 및 마이크로비아 제한을 확인합니다. 6. 세부 라우팅 전에 레이어 스택업을 구축합니다. 7. 열 경로와 구성 요소 접근을 확인합니다. 8. 조립, 검사, 테스트 방법을 검토합니다. 9. 신호, 전원 및 신뢰성 검사를 실행합니다. 10. 프로토타입 테스트를 통해 디자인을 확인합니다. 이 프로세스는 전기 설계를 생산 계획과 연결하는 데 도움이 됩니다. 화면에 보기 좋게 보이는 레이아웃이라도 드릴링, 라미네이션, 납땜 또는 검사 한계를 고려할 때 여전히 변경이 필요할 수 있습니다. ### 비용 면밀한 검토 필요 HDI는 기판 크기를 줄일 수 있지만 제조 비용이 증가할 수 있다. 레이저 드릴링, 순차적 라미네이션, 더욱 엄격한 등록 제어 및 더욱 까다로운 검사가 견적에 영향을 미칠 수 있습니다. PCB 가격만 보는 것이 아니라 전체 제품의 영향을 비교합니다. 보드가 작을수록 인클로저 크기, 케이블 길이, 조립 공간 또는 제품 무게가 줄어들 수 있습니다. 또한 동일한 하우징 내에서 더 많은 기능을 허용할 수도 있습니다. 이러한 요소는 각 프로젝트의 HDI 가치를 변경할 수 있습니다. 단순한 저밀도 제어 보드의 경우 표준 다층 PCB가 더 적합할 수 있습니다. 미세 피치 구성 요소와 제한된 내부 공간을 갖춘 소형 장치의 경우 HDI가 더 강력한 설계 경로를 제공할 수 있습니다. ### PCB 공급업체에 문의할 질문 생산을 시작하기 전에 공급업체에 다음 사항을 문의합니다. - 최소 레이저 드릴 마이크로비아 크기는 얼마입니까? - via-in-pad를 지원할 수 있으며, 어떻게 채워지나요? - 정기적으로 생산하는 스택업 구조는 무엇입니까? - 볼륨에서 어떤 트레이스 너비와 간격을 제어할 수 있습니까? - 마이크로비아와 내부 레이어 정렬을 어떻게 검사합니까? - 어떤 표면 마감이 가능합니까? - 필요한 임피던스 값을 지원할 수 있습니까? - 어떤 프로토타입 및 생산 테스트 방법을 사용합니까? - 어떤 디자인 파일과 제작 노트가 필요합니까? 이 단계에서 명확한 답을 얻으면 엔지니어링 작업 완료 후 레이아웃 변경을 방지할 수 있습니다. ### 작다고 해서 단순하다는 의미는 아닙니다. 컴팩트한 HDI PCB는 공간 활용도를 향상시킬 수 있지만 밀도로 인해 신중한 계획이 필요합니다. 프로세서나 전원 부품 근처에 열이 쌓일 수 있습니다. 수리 접근이 제한될 수 있습니다. 미세 피치 패키지에는 더욱 엄격한 조립 제어가 필요할 수 있습니다. HDI를 단일 PCB 기능이 아닌 완전한 설계 방법으로 취급하는 것이 좋습니다. 최상의 결과는 레이아웃 엔지니어, 기계팀, 부품 엔지니어, 조립업체, PCB 제조업체 간의 협력에서 나옵니다. 설계 목표가 명확하고 프로세스 한계가 알려진 경우 HDI는 필요한 기능을 지원하면서 제품이 보드 공간을 덜 사용하도록 도울 수 있습니다. 올바른 질문은 "보드가 얼마나 작아질 수 있는가?"만이 아닙니다. 또한 "성능, 신뢰성, 비용 및 생산 관리의 최상의 균형을 제공하는 크기는 무엇입니까?"입니다.

많은 PCB 팀이 동일한 문제에 직면해 있습니다. 보드는 더 많은 신호를 전달하고 더 작은 공간에 적합하며 안정적인 성능을 유지해야 합니다. 표준 다층 PCB는 설계가 생산 준비가 되기 전에 라우팅 한계에 도달할 수 있습니다. 긴 트레이스, 붐비는 탈출 구역, 열악한 전원 경로는 신호 품질에 영향을 미치고 레이아웃 변경 비용이 많이 들 수 있습니다. HDI PCB 기술은 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 마이크로비아, 미세한 라인, 더 작은 패드 및 고밀도 라우팅 구조를 사용하여 더 짧고 더 직접적인 연결을 생성합니다. 특정 설계에서는 최대 40%의 성능 향상이 가능할 수 있지만 결과는 원래 PCB 구조, 신호 속도, 전력 레이아웃, 재료 및 테스트 방법에 따라 달라집니다. HDI는 모든 제품에 대해 고정된 비율의 업그레이드가 아닙니다. ## HDI가 PCB 성능을 향상시킬 수 있는 곳 나는 HDI를 추천하기 전에 일반적으로 신호 무결성, 라우팅 밀도, 보드 크기 및 전력 공급이라는 네 가지 영역을 살펴봅니다. 상호 연결이 짧을수록 기생 인덕턴스와 원치 않는 신호 반사를 줄일 수 있습니다. 이는 USB 3.x, PCIe, MIPI, DDR 메모리 및 기타 고속 디지털 링크와 같은 고속 인터페이스를 지원할 수 있습니다. 마이크로비아는 또한 설계자에게 레이어 간 더 많은 라우팅 옵션을 제공합니다. 전체 보드의 공간을 차단하는 대형 스루홀을 사용하지 않고도 근처 레이어 간에 신호를 이동할 수 있습니다. 이는 설계에 미세 피치 BGA 패키지, 소형 커넥터 또는 고밀도 센서 모듈이 포함된 경우에 도움이 됩니다. 보드가 작을수록 제품 통합이 향상될 수도 있습니다. 스마트폰, 웨어러블 기기, 의료기기, 소형 산업용 컨트롤러 등은 부품 밀도가 높고 인클로저 공간이 제한되어 있기 때문에 HDI 구조를 사용하는 경우가 많습니다. 이점은 크기에만 국한되지 않습니다. 더 나은 레이어 구조는 중요한 경로를 단축하고 복귀 전류 경로를 더 쉽게 제어할 수 있게 해줍니다. 그러면 프로토타입 테스트 중에 디버깅 작업이 줄어들 수 있습니다. ## 40% 성과 주장을 평가하는 방법 백분율 주장에는 명확한 측정 방법이 필요합니다. 나는 “40% 더 나은”을 일반적인 약속으로 여기지 않습니다. 저는 다음과 같은 질문을 합니다. - 이 프로젝트에서 성과는 무엇을 의미합니까? - 목표는 더 높은 데이터 속도, 더 낮은 삽입 손실, 더 작은 보드 크기, 더 나은 열 동작 또는 더 적은 신호 오류입니까? - 원래 PCB 스택업은 무엇이었나요? - 어떤 테스트 장비와 테스트 포인트를 사용할 것인가? - 비교 시 동일한 구성 요소, 펌웨어 및 작동 조건을 사용합니까? 예를 들어, 기존 보드에 신호 손실을 일으키는 긴 고속 트레이스가 있는 경우 HDI 재설계를 통해 경로 길이를 줄이고 아이 다이어그램 결과를 개선할 수 있습니다. 원래 보드에 이미 강력한 스택업과 잘 제어된 라우팅이 있는 경우 HDI 게인은 더 작을 수 있습니다. 이 접근 방식은 모호한 마케팅 주장으로부터 프로젝트를 보호합니다. 또한 시뮬레이션과 테스트를 통해 확인할 수 있는 유용한 목표를 엔지니어링 팀에 제공합니다. ## 1단계: 기존 PCB 검토 현재 설계 파일, 스택업, 부품 배치 및 오류 기록부터 시작합니다. 검토 내용은 다음과 같습니다. - 레이어 수 및 구리 두께 - 비아 유형 및 비아 필드 제한 - 트레이스 폭 및 간격 - BGA 피치 및 이스케이프 라우팅 - 고속 순 길이 - 전력 및 접지 분포 - EMI 테스트 결과 - 열 제한 - 제조 수율 및 수리 이력 레이어 부족보다는 잘못된 배치로 인해 보드가 혼잡해 보일 수 있습니다. 프로세서, 메모리 장치 또는 커넥터를 이동하면 HDI가 도입되기 전에 라우팅 압력을 줄일 수 있습니다. ## 2단계: 올바른 HDI 구조 선택 HDI는 사용 가능한 가장 복잡한 구조를 사용한다는 의미는 아닙니다. 단순한 1+N+1 디자인은 하나의 제품에 충분할 수 있는 반면, 밀도가 높은 모바일 장치에는 보다 발전된 적층형 또는 엇갈린 마이크로비아 구조가 필요할 수 있습니다. 일반적인 옵션은 다음과 같습니다. - 마이크로비아 빌드업 레이어 - 엇갈린 마이크로비아 - 적층형 마이크로비아 - 매립형 비아 - 패드 내 비아 - 모든 레이어 HDI 각 선택은 비용, 제조 제어, 신뢰성 및 검사 요구 사항에 영향을 미칩니다. Via-in-pad는 미세 피치 BGA 라우팅에 도움이 될 수 있지만 적절한 충진과 평탄화가 필요합니다. 부적절한 프로세스는 납땜 또는 신뢰성 문제를 일으킬 수 있습니다. 나는 전기적, 기계적 목표를 충족하는 가장 덜 복잡한 HDI 구조를 선호합니다. 이렇게 하면 설계를 더 쉽게 제조하고 검토할 수 있습니다. ## 3단계: 제어된 스택업 구축 좋은 HDI 스택업은 라우팅과 신호 동작을 모두 지원합니다. 스택업은 다음을 정의해야 합니다. - 유전체 두께 - 구리 무게 - 임피던스 타겟 - 기준 평면 - 마이크로비아 직경 - 캡처 패드 크기 - 완성된 보드 두께 - 재료 선택 고속 트레이스는 안정적인 기준 평면이 필요합니다. 연속적인 복귀 경로가 없는 좁은 트레이스는 트레이스 길이가 허용 가능한 것처럼 보일 때에도 노이즈를 생성할 수 있습니다. 재료 선택도 중요합니다. 표준 FR-4는 많은 제품에 사용할 수 있는 반면, 고속 또는 고온 설계에는 적절한 유전체 및 열 특성을 갖춘 재료가 필요할 수 있습니다. 일반적인 재료 라벨보다는 시뮬레이션, 작동 조건 및 생산 능력을 토대로 결정을 내려야 합니다. ## 4단계: 제작 전 시뮬레이션 저는 HDI 변경으로 실제 문제가 해결되는지 확인하기 위해 시뮬레이션을 사용합니다. 유용한 검사에는 다음이 포함됩니다. - 임피던스 제어 - 삽입 손실 - 반사 손실 - 누화 - 아이 다이어그램 - 전원 무결성 - DC 강하 - 열 분포 더 짧은 경로는 신호 동작을 개선할 수 있지만 모든 문제를 해결하지는 않습니다. 커넥터 품질, 패키지 이스케이프, 레이어 전환, 전원 소음 및 접지는 여전히 시스템 성능을 제한할 수 있습니다. 실제적인 예는 고속 이미지 센서를 갖춘 소형 카메라 모듈입니다. 데이터 레인이 여러 개의 긴 경로와 레이어 전환을 통과하는 경우 HDI 재설계를 통해 센서와 프로세서를 더 가깝게 배치하고 경로 길이를 줄이며 더 깔끔한 참조 경로를 만들 수 있습니다. 실제 이득은 HDI 라벨에서 가정하기보다는 측정을 통해 확인되어야 합니다. ## 5단계: 제조 위험 확인 HDI 성능은 프로세스 제어에 따라 달라집니다. 출시 전에 다음 사항에 대한 제작사의 역량을 확인합니다. - 레이저 드릴링된 마이크로비아 - 구리 충진 - 미세한 선 에칭 - 정합 정확도 - 비아 신뢰성 테스트 - AOI 및 X선 검사 - 임피던스 테스트 - 최종 표면 마감 설계 규칙은 선택한 공급업체와 일치해야 합니다. 실험실 프로토타입에서 작동하는 추적 폭은 대량 생산 시 낮은 수율을 초래할 수 있습니다. 또한 피로, 납땜 조건 및 부품 조립을 통해 열 순환을 검토합니다. 보드는 전기 테스트를 통과할 수 있지만 비아 구조가 제품 환경에 적합하지 않은 경우 여전히 필드 문제에 직면할 수 있습니다. ## 비용 및 설계 절충 HDI는 보드 면적을 줄이고 더 높은 라우팅 밀도를 지원할 수 있지만 제조 및 검사 비용이 증가할 수 있습니다. 더 많은 빌드업 레이어, 적층형 마이크로비아, 채워진 비아-인-패드 구조, 더 엄격한 등록 요구 사항으로 인해 제조 부담이 가중될 수 있습니다. 그렇기 때문에 PCB 단가만 비교하기보다는 전체 프로젝트 비용을 비교합니다. 보드가 작을수록 인클로저 크기, 조립 복잡성 또는 상호 연결 부품 수가 줄어들 수 있습니다. 더 나은 신호 경로는 반복되는 프로토타입 주기를 줄일 수도 있습니다. 이러한 절감액은 실제 제품 계획을 통해 계산되어야 합니다. HDI는 보드에 밀도가 높은 구성 요소, 빠른 신호, 제한된 공간 또는 반복적인 라우팅 오류가 있는 경우 강력한 옵션입니다. 충분한 공간과 간단한 제조 요구 사항을 갖춘 저속 보드에는 올바른 선택이 아닐 수 있습니다. 최상의 결과는 HDI 구조를 측정 가능한 엔지니어링 문제와 일치시키는 것에서 비롯됩니다. 성능 목표를 정의하고, 기존 레이아웃을 검토하고, 적합한 스택업을 선택하고, 임계망을 시뮬레이션하고, 테스트를 통해 결과를 확인합니다. 어떤 경우에는 40% 개선이 유효한 프로젝트 목표가 될 수 있지만 보드 구조와 테스트 데이터가 이를 뒷받침해야 합니다.

많은 PCB 팀이 동일한 설계 문제에 직면해 있습니다. 즉, 제품에 더 많은 기능이 필요하지만 사용 가능한 보드 공간이 계속 줄어들고 있습니다. 더 작은 영역에 더 많은 구성 요소가 들어가고 신호 경로를 제어하기가 더 어려워지며 전력 공급으로 인해 오류가 발생할 여지가 줄어듭니다. HDI 기술이 도움이 될 수 있지만 단순히 HDI 스택업을 선택한다고 해서 더 나은 보드가 보장되는 것은 아닙니다. 결과는 레이아웃, 재료, 제작 제한 및 테스트 계획이 어떻게 함께 작동하는지에 따라 달라집니다. 저는 낭비되는 공간을 줄이고, 신호 품질을 보호하고, 보드를 더 쉽게 만들고 테스트할 수 있도록 하는 실용적인 각도에서 HDI를 봅니다. ### HDI가 바꾸는 것 고밀도 인터커넥트 보드는 마이크로비아, 파인 라인, 소형 패드, 순차 빌드업 레이어와 같은 기능을 사용합니다. 이러한 기능을 사용하면 전체 스루홀 경로를 통해 모든 신호를 라우팅하는 대신 근처 레이어 간에 연결을 전달할 수 있습니다. 이러한 변경은 다음을 지원할 수 있습니다. - 동일한 보드 영역 내의 더 많은 구성 요소 - 칩과 메모리 사이의 더 짧은 연결 - 미세 피치 패키지 주위의 더 나은 라우팅 - 더 유연한 전원 및 접지 경로 배치 - 소형 구성 요소 아래 또는 근처의 더 작은 비아 필드 기존 스루홀 비아는 연결이 한 층만 아래로 이동하면 되는 경우에도 여러 층을 통과할 수 있습니다. 경로를 따라 모든 레이어의 라우팅 공간을 차지할 수 있습니다. 마이크로비아는 더 짧은 연결 경로를 사용하므로 레이아웃 팀에 더 많은 공간이 제공됩니다. 이점은 크기 감소뿐만이 아닙니다. 또한 경로가 짧을수록 원치 않는 인덕턴스가 줄어들고 스택업 경로와 복귀 경로가 올바르게 설계된 경우 고속 신호를 제어하는 ​​데 도움이 될 수 있습니다. ### 더 빠른 디자인은 명확한 한계에서 시작됩니다. 저는 보드에 얼마나 많은 레이어를 넣을 수 있는지 묻고 HDI 프로젝트를 시작하지 않습니다. 제품 요구사항부터 시작하겠습니다. 설계 팀은 다음에 대한 명확한 답변이 필요합니다. - 보드 개요 및 두께 - 구성 요소 패키지 유형 - 신호 속도 및 인터페이스 표준 - 전류 레벨 및 전력 영역 - 필요한 레이어 수 - 최소 트레이스 및 공간 - 비아 직경 및 캡처 패드 크기 - 재료 선택 - 조립 공정 - 예상 생산량 LPDDR 메모리가 포함된 프로세서 보드는 소형 센서 보드와 요구 사항이 다릅니다. 고속 인터페이스에는 제어된 임피던스와 신중하게 계획된 복귀 경로가 필요할 수 있습니다. 저속 제어 보드는 공간 절약과 부품 배치 유연성을 통해 더 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 명확한 디자인 개요는 늦은 변경을 줄여줍니다. 이는 또한 제작자가 제안된 구조가 사용 가능한 장비 및 공정 제어에 적합한지 확인하는 데 도움이 됩니다. ### 실용적인 HDI 설계 경로 #### 1. 신호 흐름을 중심으로 레이어 계획 구축 스택업은 신호가 보드를 통해 이동하는 방식을 지원해야 합니다. 고속 신호 레이어에는 가까운 참조 평면이 필요합니다. 전력 레이어에는 충분한 구리와 부하에 대한 적절한 경로가 필요합니다. 외부 레이어에는 구성 요소 패드, 팬아웃 및 라우팅을 위한 공간이 있어야 합니다. 일반적인 실수는 라우팅 문제가 나타난 후에 레이어를 추가하는 것입니다. 이는 두께, 임피던스, 비용 또는 적층과 관련된 새로운 문제를 야기하면서 한 가지 문제를 해결할 수 있습니다. 나는 세부적인 레이아웃이 시작되기 전에 PCB 제작자와 함께 레이어 계획을 검토하는 것을 선호합니다. 이 단계에서 작은 변화가 나중에 큰 재설계를 방지할 수 있습니다. #### 2. HDI 보드가 사용할 수 있는 올바른 비아 구조 선택: - 레이저 마이크로비아 - 적층 마이크로비아 - 엇갈린 마이크로비아 - 매립 비아 - 스루 비아 - 비아 인 패드 구조 각 옵션은 비용, 신뢰성, 검사 및 제조 단계에 영향을 미칩니다. 엇갈린 마이크로비아는 완전히 적층된 구조에 비해 제조 압력을 일부 줄일 수 있습니다. 적층형 비아는 더 많은 공간을 절약할 수 있지만 더 강력한 프로세스 제어가 필요합니다. 비아인패드는 미세 피치 패키지에 도움이 될 수 있지만 부품 조립 전에 비아를 채우고 평탄화해야 하는 경우가 많습니다. 올바른 선택은 패키지, 레이어 전환, 보드 두께 및 생산 계획에 따라 다릅니다. 작은 기능이 자동으로 정답은 아닙니다. #### 3. 반환 경로를 사용하여 고속 신호 라우팅 신호 추적은 전기 경로의 일부일 뿐입니다. 반환 전류에도 기준 평면을 통과하는 안정적인 경로가 필요합니다. 신호가 레이어를 변경하면 반환 경로에 가까운 접지 경유가 필요할 수 있습니다. 기준면이 접지에서 전원으로 변경되는 경우 전환에 대해 추가 검토가 필요합니다. 트레이스 아래의 긴 간격이나 분할은 노이즈를 증가시키고 임피던스에 영향을 미칠 수 있습니다. USB, PCIe, MIPI 또는 고속 메모리와 같은 인터페이스의 경우 다음을 검토합니다. - 트레이스 길이 및 매칭 - 쌍 간격 - 임피던스 목표 - 레이어 전환 - 참조 평면 연속성 - 스텁 길이를 통해 - 누화 위험 - 커넥터 실행 설계 시뮬레이션은 이러한 검사를 지원할 수 있지만 좋은 레이아웃 결정은 여전히 ​​합리적인 스택업에서 시작됩니다. #### 4. 부하에 가깝게 전력 공급을 유지하십시오. 소형 보드는 여전히 전력 문제로 어려움을 겪을 수 있습니다. 좁은 경로, 열악한 플레인 연결, 조정기와 장치 사이의 긴 경로는 전압 강하 또는 원치 않는 소음을 유발할 수 있습니다. 전체 전원 경로를 살펴봅니다. 1. 레귤레이터 출력 2. 구리 경로 또는 평면 3. 레이어 간 비아 4. 로컬 디커플링 커패시터 5. 구성 요소 전원 핀 6. 접지 리턴 장치 근처에 배치된 커패시터는 전원 및 접지 핀에 대한 연결이 짧고 임피던스가 낮은 경우에만 유용합니다. 전류가 작은 목이나 제한된 비아 그룹을 통과해야 하는 경우 큰 구리 영역은 모든 전력 문제를 해결하지 못합니다. ### 일반적인 예: 컴팩트 메모리 라우팅 프로세서와 LPDDR 메모리를 사용하는 소형 컴퓨팅 보드를 생각해 보세요. 패키지 피치로 인해 기존 팬아웃 라우팅을 위한 공간이 거의 남지 않을 수 있습니다. 스루홀 비아는 귀중한 채널을 소비할 수 있으며, 긴 경로로 인해 길이 일치가 더 어려워질 수 있습니다. HDI 구조는 패키지 패드 근처에 마이크로비아를 배치하고 선택된 연결을 내부 레이어로 이동할 수 있습니다. 이는 메모리 트레이스의 길이를 더 가깝게 유지하면서 프로세서 주위에 더 많은 라우팅 채널을 생성할 수 있습니다. 개선은 "HDI"라는 단어만으로는 이루어지지 않습니다. 이는 다음의 조합에서 비롯됩니다. - 적합한 패키지 탈출 패턴 - 제어된 스택업 - 짧은 레이어 전환 - 안정적인 참조 평면 - 신중한 길이 일치 - 초기 제조 검토 메모리 인터페이스에 여전히 타이밍 또는 잡음 문제가 표시되면 팀은 더 많은 마이크로비아가 문제를 해결할 것이라고 가정하기보다는 전체 전기 경로를 확인해야 합니다. ### 성능 향상에는 설계 확인이 필요합니다. HDI 보드는 여러 단계에서 확인이 필요합니다. #### 설계 검토 스택업, 재료 세트, 비아 규칙, 임피던스 목표 및 부품 이탈 전략을 검토합니다. 제안된 디자인이 선택한 프로세스로 제작 가능한지 확인합니다. #### 레이아웃 검토 평면 연속성, 간격, 구리 균형, 열 경로, 경유 위치 및 금지 구역을 확인합니다. 커넥터, 수정 회로, 안테나 및 스위칭 전원 공급 장치에 세심한 주의를 기울이십시오. #### 신호 및 전력 분석 인터페이스 속도 또는 전력 수요가 유용한 경우 시뮬레이션을 사용하십시오. 프로젝트 요구 사항에 따라 삽입 손실, 반사 손실, 누화, 타이밍 마진, 전압 강하 및 전류 밀도를 검토합니다. #### 제작 검토 제조업체에 충진 요구 사항, 정합 공차, 구리 두께, 적층 주기 및 표면 마감 호환성을 통해 레이저 드릴 한계를 확인하도록 요청하세요. #### 프로토타입 테스트 고속 링크, 파워 레일, 열 동작 및 기계적 적합성을 테스트합니다. 프로젝트 위험이 추가 검토를 정당화하는 경우 마이크로섹션 또는 기타 프로세스 샘플을 검사하십시오. 테스트는 특정 질문에 답해야 합니다. “보드는 작동하나요?” 너무 광범위합니다. 더 나은 질문은 메모리 아이가 필요한 마진 내에 있는지, 파워 레일이 허용 범위 내에 있는지, 또는 비아 구조가 계획된 신뢰성 테스트를 통과하는지 여부입니다. ### 유용한 기능을 절단하지 않고 비용 제어 HDI는 레이저 드릴링, 순차적 라미네이션, 비아 필링, 엄격한 등록 및 추가 검사가 필요할 수 있으므로 제조 비용을 증가시킬 수 있습니다. 비용 논의에는 전체 제품에 미치는 영향이 포함되어야 합니다. 보드가 작을수록 인클로저 크기, 케이블 길이, 조립 영역 또는 시스템 무게가 줄어들 수 있습니다. 더 나은 구성 요소 이스케이프 패턴은 디자인의 다른 부분에서 레이어 수를 줄일 수 있습니다. 보다 단순한 비아 구조는 전기적 목표를 충족하면서도 보드 비용을 낮출 수 있습니다. 나는 명확한 이유 없이 전체 보드에 HDI 기능을 추가하는 것을 피합니다. 일부 지역에서는 마이크로비아가 필요할 수 있지만 다른 지역에서는 표준 비아를 사용할 수 있습니다. 혼합된 접근 방식은 밀도와 제조 노력 간의 실질적인 균형을 제공할 수 있습니다. ### HDI 프로젝트에서 흔히 볼 수 있는 실수 모든 마이크로비아를 프리 라우팅 포인트로 취급 마이크로비아에는 여전히 간격, 패드 형상, 드릴 허용 오차 및 안정적인 등록이 필요합니다. 조립 공정을 확인하지 않고 비아인패드 사용 비어 있거나 제대로 제어되지 않은 비아는 납땜 손실, 보이드 또는 고르지 못한 부품 안착을 유발할 수 있습니다. 구리 균형 무시 고르지 못한 구리 분포는 적층 중에 뒤틀림과 두께 변화의 원인이 될 수 있습니다. 평면 간격을 통한 라우팅 신호는 신호의 추적 규칙을 충족할 수 있지만 반환 경로는 좋지 않습니다. 가격만을 기준으로 재료 선택 손실, 열 거동, 유리 직조 및 신뢰성은 최종 디자인에 영향을 미칠 수 있습니다. 레이아웃 후 제작업체에 연락할 때까지 기다리는 중 CAD에서 허용되는 것처럼 보이는 스택업이 선택한 생산 프로세스에 맞지 않을 수 있습니다. 더 작은 보드가 항상 더 낫다고 가정 매우 컴팩트한 레이아웃은 열, 수리, 검사 또는 조립 문제를 일으킬 수 있습니다. ### 간단한 프로젝트 체크리스트 HDI 디자인을 출시하기 전에 다음 사항을 확인합니다. - 스택업이 신호 및 전력 요구 사항과 일치합니까? - 모든 중요한 레이어 전환이 반환 경로로 지원됩니까? - 패키지 및 제조 공정에 적합한 비아 유형이 있습니까? - 임피던스 및 길이 목표가 문서화되어 있습니까? - 미세 피치 영역에서 조립 위험이 있는지 검토됩니까? - 구리 분포가 합리적으로 균형을 이루고 있습니까? - 열 경로를 점검했습니까? - 제작자가 주요 치수를 확인했는가? - 프로토타입 테스트가 명확한 성능 목표와 연결되어 있습니까? - 계획대로 보드를 검사, 조립, 수리할 수 있는가? HDI는 레이아웃 끝 부분에 추가되는 작은 기능이 아닌 완전한 디자인 방법으로 처리될 때 가장 잘 작동합니다. 목표는 가장 작은 트레이스나 가장 복잡한 비아 구조를 사용하는 것이 아닙니다. 목표는 공간을 잘 활용하고, 신호를 제어하여 전달하며, 전력을 안정적으로 전달하고, 생산 공정에 적합한 보드를 만드는 것입니다. 전기 팀, 레이아웃 팀, 구성 요소 엔지니어 및 PCB 제조업체가 함께 설계를 검토하면 HDI는 피할 수 있는 제조 위험을 발생시키지 않으면서 더 작고 성능이 뛰어난 제품을 지원할 수 있습니다. 귀하의 문의를 환영합니다: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

참고 자료 IPC 2023 고밀도 상호 연결 및 마이크로비아 기술을 위한 설계 가이드 John Lau 2022 고속 PCB 애플리케이션을 위한 반도체 및 패키지 설계 Lee Ritchey 2021 Right the First Time 고속 디지털 시스템 설계 Eric Bogatin 2020 신호 및 전력 무결성 단순화된 IPC 2020 인쇄 기판 설계의 일반 표준 Ragnar HK 2019 고급 PCB 재료 및 고주파 회로 설계