전자 기기는 계속 작아지고, 빨라지며, 더 강력해지고 있으며, 내부의 인쇄회로기판도 이에 발맞춰야 합니다. 고밀도 상호연결 (HDI) 기술이 현대 스마트폰 마더보드가 불과 10년 전보다 몇 배 큰 보드보다 더 많은 라우팅, 더 많은 부품, 더 많은 기능을 담을 수 있는 이유입니다. 다음 프로젝트에 더 미세한 트레이스, 더 작은 비아, 더 조밀한 부품 간격이 필요하다면, 경험 많은 HDI PCB 제조 서비스 제공자와 협력하는 것이 신뢰할 수 있고 수율이 높은 보드를 얻는 데 필수적입니다. 이 글은 HDI PCB가 무엇인지, 핵심 이점, 사용되는 곳, 엔지니어가 제조 파일을 보내기 전에 염두에 두어야 할 설계 고려사항을 다룹니다.

HDI PCB란 무엇이며, 표준 보드와 어떻게 다르게 제작되는가?

HDI PCB는 대부분의 스루홀 비아를 직경 일반적으로 150마이크론(0.15mm) 이하의 레이저 드릴링 마이크로비아로 대체하고, 더 미세한 트레이스와 스택 또는 스태거드 비아 구조를 결합하여 더 적은 보드 면적에 더 많은 라우팅을 담는 회로 기판입니다. 이것이 한 문장 요약입니다. 이것이 다른 제조 공정을 필요로 하는 이유는 결국 이 마이크로비아가 실제로 어떻게 만들어지는지에 달려 있습니다.

표준 다층 보드는 기계적 드릴로 스택을 관통하여 드릴링하며, 이는 비아가 현실적으로 얼마나 작아질 수 있는지를 제한합니다 — 보통 신뢰성 문제 없이는 0.2mm(8 mil) 이하로는 거의 내려가지 않습니다. HDI 제조는 대신 레이저 드릴링을 사용하고, 순차 적층 사이클로 보드를 구축하며, 다음 레이어를 추가하기 전 각 레이어 쌍을 검사합니다. HDI가 평방 인치당 비용이 더 높은 이유입니다: 단지 추가 동 레이어가 아닌 레이저 정밀도와 여러 적층 패스에 대해 비용을 지불하기 때문입니다.

HDI PCB 기술의 핵심 이점

1. 획기적인 소형화

마이크로비아와 파인 피치 트레이스로 설계자는 보드 크기를 획기적으로 줄이면서 기능은 유지하거나 오히려 늘릴 수 있습니다. 이것이 HDI가 스마트폰, 웨어러블, 기타 콤팩트 소비자 전자제품의 기본 구축 방법인 이유입니다.

2. 향상된 전기적 성능

더 짧은 신호 경로와 더 작은 비아는 기생 인덕턴스와 커패시턴스를 줄여, 신호 손실을 낮추고 고주파에서 신호 무결성을 향상시킵니다. 이것이 HDI 보드를 고속 디지털 설계, RF 회로, 엄격한 타이밍 요구사항이 있는 응용에 적합하게 만듭니다.

3. 더 높은 신뢰성

HDI 보드는 보통 더 적은 드릴 홀과 적층판에 더 적은 기계적 스트레스를 필요로 하므로, 조밀한 공정 관리로 제조될 때 까다로운 열 및 진동 환경에서 더 나은 신뢰성을 제공할 수 있습니다 — 품질 중심의 HDI PCB 제조 서비스가 IPC 표준 테스트와 검사 데이터로 입증할 수 있어야 하는 것입니다.

4. 첨단 부품 패키징 지원

파인 피치 BGA, 칩 스케일 패키지(CSP), 기타 첨단 부품은 표준 PCB 기술이 허용하는 것보다 더 조밀한 라우팅을 필요로 합니다. HDI의 마이크로비아와 파인 라인 능력은 과도한 레이어 수 없이 이 패키지를 브레이크아웃할 수 있게 합니다.

5. 감소된 레이어 수와 전체 중량

더 적은 레이어에 더 많은 라우팅을 담음으로써, HDI 설계는 종종 동등한 다층 종래 보드보다 더 얇고 가벼워집니다 — 모든 그램이 중요한 휴대용 및 항공우주 전자제품에서의 주요 장점입니다.

설계자가 표준 다층 보드의 여유가 다 떨어질 때 HDI로 이동하는 이유

여기 진짜 트리거 포인트가 있습니다: 0.4mm 피치 이하의 BGA를 라우팅하게 되면, 표준 비아는 더 이상 패드 사이에 물리적으로 들어갈 수 없습니다. 기계적 드릴링 비아와 그 앤눌러 링은 단순히 너무 많은 공간을 차지합니다. 그래서 실제로 무슨 일이 일어나나요? 신호 트레이스는 우회해야 하고(레이어와 길이가 추가됨), 또는 설계가 막힙니다.

마이크로비아는 패드 내(패드 내 비아)에 직접 위치하거나 표준 비아가 도달할 수 없는 공간에 들어가기 때문에 이를 해결합니다. 이것이 스마트폰 메인보드가 신용카드보다 작은 풋프린트에 10개 이상 레이어의 라우팅을 담을 수 있게 하는 것이며, 웨어러블의 플렉스-리지드 HDI 스택이 동전보다 크지 않은 보드에서 프로세서, RF 모듈, 전력 관리를 처리할 수 있게 하는 것입니다. 단, 트레이드오프는 실제적입니다 — 조밀한 라우팅은 다른 모든 곳에서도 더 조밀한 공차를 의미합니다: 임피던스 제어, 열 관리, 비아 신뢰성이 모든 것이 작아질수록 관리하기 어려워집니다.

HDI PCB의 일반적 응용

· 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기

· 의료 기기 , 임플란트와 진단 장비 포함

· ADAS 모듈과 인포테인먼트 시스템과 같은 자동차 전자제품

· 가볍고 고신뢰성 보드가 필요한 항공우주 및 국방 시스템

· 5G 인프라와 고속 네트워킹 장비

· IoT  기기와 기타 콤팩트, 배터리 구동 전자제품

표준 다층 vs. HDI: 실제로 다른 점

HDI를 지정하기 전에 이해해야 할 마이크로비아 구조

모든 HDI가 같은 HDI는 아닙니다. 빌드업 구조는 보통 코어의 양쪽에 레이저 드릴링 레이어가 몇 개 있는지로 설명되며, 1+N+2와 같은 비율로 표기됩니다.

 스택 마이크로비아는 빌드업을 통해 직접 아래로 라우팅하여 공간을 절약하지만 한 곳에 열 및 기계적 스트레스를 집중시킵니다. 스태거드 마이크로비아는 각 레이어의 비아 위치를 오프셋하여 열 사이클 하에서 더 신뢰할 수 있지만 더 많은 라우팅 면적을 소모합니다. IPC-2226은 이 구조의 설계 클래스를 제시합니다 — 제조사가 어느 클래스로 구축하는지 알려주지 못한다면, 설계를 확정하기 전에 확인하는 것이 좋습니다.

HDI PCB를 위한 설계 고려사항

1. 스택업 계획

설계에 단순한 1+N+1 빌드업이 필요한지 더 복잡한 any-layer 구조가 필요한지 일찍 결정합니다. 레이어 수, 임피던스 요구사항, 비아 구조는 모두 비용과 제조 가능성에 영향을 주므로, 회로도를 확정하기 전에 제조사와 스택업 옵션을 리뷰하는 것이 좋습니다.

2. 마이크로비아 유형과 패드 내 비아

라우팅 밀도와 신뢰성 요구에 따라 스택, 스태거드, 스킵 비아 중 선택합니다. 파인 피치 BGA에 일반적인 패드 내 비아 설계는 평평하고 도금 가능한 표면을 유지하기 위해 비아 충전과 캡핑이 일반적으로 필요 — 제조사 능력의 일부로 확인되어야 하는 공정입니다.

3. 트레이스 폭과 간격

HDI 보드는 보통 3-4 mil 범위 또는 더 미세한 트레이스 폭과 간격을 사용합니다. 제조사의 최소 피처 크기와 수율에 미치는 영향을 확인합니다. 제조사의 검증된 공정 윈도우 이하로 내려가면 결함과 비용이 증가할 수 있기 때문입니다.

4. 재료 선택

고속 설계는 저손실 적층판이 필요할 수 있으며, 까다로운 열 요구사항을 가진 보드는 더 나은 열전도율이나 더 높은 유리전이온도(Tg)를 가진 재료가 필요할 수 있습니다. 재료 선택은 최종 응용의 전기적 및 기계적 요구에 맞춰야 합니다.

5. DFM과 테스트

HDI 공정은 종래 PCB 제조보다 설계 오류에 덜 관대하므로, 생산 전 철저한 DFM(제조 가능성 설계) 체크가 중요합니다. DFM 피드백, AOI(자동 광학 검사), 전기 테스트를 HDI PCB 제조 서비스의 표준 부분으로 제공하는 제조 파트너를 찾습니다.

PCBgogo를 HDI PCB 제조 서비스로 선택하는 이유

HDI를 올바르게 하려면 조밀한 공정 관리, 현대적인 레이저 드릴링 및 도금 장비, 그리고 밀도, 수율, 비용 간의 트레이드오프를 이해하는 엔지니어가 필요합니다. PCBgogo 는 바로 그 조합을 중심으로 구축된 HDI PCB 제조 서비스를 제공합니다:

· 1+N+1, 2+N+2, any-layer 빌드를 포함한 첨단 스택업 지원

· 파인 피치 BGA와 CSP 설계에 적합한 파인 라인과 마이크로비아 능력

· 생산 전 제조 가능성 문제를 발견하는 무료 DFM 리뷰

· 고속, 고열, 일반 목적 응용을 위한 다양한 적층판 옵션

· 모든 주문에 대한 AOI, 전기 테스트, 품질 문서

· 프로토타입 수량에서 양산까지 빠른 턴어라운드 옵션

· 스택업, 비아 구조, 재료 선택에 대한 질문에 대한 빠른 엔지니어링 지원

콤팩트 웨어러블, 고속 네트워킹 보드, 또는 미션 크리티컬 의료 기기를 개발 중이든, PCBgogo의 HDI PCB 제조 서비스는 설계에서 신뢰할 수 있고 테스트된 하드웨어로 자신감을 가지고 이동할 수 있도록 구축되었습니다.

HDI PCB 견적 받기

HDI 설계를 진행할 준비가 되셨나요? 빠른 견적과 무료 DFM 체크를 위해 PCBgogo에 Gerber 파일을 업로드하거나, 다음 HDI PCB 프로젝트의 스택업 계획, 마이크로비아 구조, 또는 재료 선택에 대한 질문으로 PCBgogo의 엔지니어링 팀에 연락하세요.

HDI PCB 제조에 대한 자주 묻는 질문

질문: 진짜 HDI 작업을 위해 제조사가 지원해야 하는 최소 비아 크기는?

답변: 0.1mm(4 mil) 직경 이하의 레이저 드릴링 마이크로비아 능력을 찾으세요. 공장의 최소가 0.15mm 이상이면, 진짜 파인 피치 HDI가 아닌 "HDI 인접" 능력을 제공하는 것입니다.

질문: 실제로 몇 개의 빌드업 레이어(1+N+1 vs. 2+N+2)가 필요한가요?

답변: 가장 조밀한 부품이 단일 0.4mm 피치 BGA라면, 1+N+1이 보통 충분합니다. 여러 파인 피치 부품이나 여러 레이어에 라우팅하는 RF 섹션은 보통 2+N+2 또는 any-layer HDI로 이동합니다 — 설계가 실제로 필요 이상으로 높이 가면 라우팅 이점 없이 비용과 적층 사이클만 추가됩니다.

질문: 저볼륨 프로토타입 런에 HDI가 가치가 있나요?

답변: 설계가 표준 보드로는 달성할 수 없는 파인 피치 라우팅을 진짜로 필요로 한다면, 네 — 볼륨과 관계없이 다른 방법이 없습니다. HDI가 표준 다층 보드로도 라우팅할 수 있는 설계의 보드 크기를 줄이기 위해서만 고려 중이라면, 먼저 표준 보드로 프로토타입하고 생산 폼팩터에 HDI를 예약하세요.