주요 정의      빠른 답변 HDI PCB(고밀도 인터커넥트 PCB)는 마이크로비아, 블라인드 비아, 베리드 비아를 세밀한 라인 배선과 결합하여 콤팩트한 영역에 극도로 높은 연결 밀도를 구현하는 인쇄회로기판입니다. IPC-2226에 정의된 HDI 설계는 일반적으로 약 150마이크로미터 이하의 마이크로비아를 사용하여 설계자가 레이어 수를 줄이고, 보드 크기를 줄이며, 짧고 고성능인 신호 경로를 유지하면서 파인 피치 BGA를 지원할 수 있게 합니다.

1990년대 스루홀 기술로 제작된 보드에 현대 스마트폰의 회로를 끼워 맞추려고 하면 노트북만 한 크기가 될 것입니다. 고밀도 인터커넥트 PCB가 그런 일이 일어나지 않은 이유입니다. 부피가 큰 스루홀 비아를 현미경급 레이저 드릴링 연결로 대체함으로써, HDI 기술은 엔지니어가 표준 다층 PCB보다 훨씬 적은 보드 면적에 더 많은 신호 경로를 배치할 수 있게 합니다.

이 가이드에서는 HDI PCB가 표준 보드와 다른 점, 접하게 될 스택업 유형, 이러한 보드가 제조되는 방식, 그리고 적합한 HDI PCB 솔루션을 원활하게 선택할 수 있도록 공급업체에서 확인해야 할 사항을 다룹니다.

HDI PCB란 무엇인가?

HDI PCB는 전체 깊이의 스루홀 연결 대신 마이크로비아, 블라인드 비아, 베리드 비아를 통해 단위 면적당 표준 다층 보드보다 높은 배선 밀도로 제작된 인쇄회로기판입니다. 이러한 더 작은 비아는 종종 3밀 미만의 트레이스 폭과 결합하여 설계자가 동일한 풋프린트에 훨씬 더 많은 연결을 배선할 수 있게 합니다.

HDI 구조는 일반적으로 표준 코어 레이어와 순차 적층을 통해 추가되는 하나 이상의 빌드업 레이어를 짝지어 사용합니다. 종래의 스루홀 비아를 사용하면 8층이 필요한 보드를 동일한 전기적 기능을 가진 4층 HDI 보드로 재설계할 수 있는 경우가 많은데, 이는 각 HDI 레이어가 종래의 것보다 더 높은 배선 밀도를 가지기 때문입니다. 이것이 HDI가 스마트폰 메인보드와 파인 피치 BGA 모듈 같은 콤팩트하고 핀 수가 많은 설계의 기본 선택이 된 이유입니다.

HDI PCB vs 표준 PCB: 핵심 차이점

표준 PCB는 보드 전체 두께를 관통하는 기계적으로 드릴링된 스루홀 비아에 의존하므로 부품과 트레이스를 얼마나 조밀하게 배치할 수 있는지가 제한됩니다. HDI 보드는 통신이 필요한 레이어만 연결하는 마이크로비아로 이 제약을 해결하여 다른 모든 곳의 공간을 확보합니다.

아래 표는 두 접근 방식의 핵심 차이점을 요약한 것입니다.

 이 구조적 차이를 이해하면 HDI 보드를 분류하는 데 사용되는 스택업 용어가 훨씬 더 이해되기 시작합니다.

HDI PCB 유형 및 스택업 분류

HDI 스택업은 코어를 둘러싼 빌드업 레이어 수와 마이크로비아 배열 방식에 따라 IPC-2226에 따라 분류됩니다. 각 유형은 제조 복잡성과 배선 밀도를 상호 교환합니다.

· Type I (1+N+1): 표준 코어의 양면에 단일 마이크로비아 레이어가 있으며, 비아 적층이 없습니다. 가장 간단하고 비용 효율적인 HDI 구성으로, 보통 밀도의 소비자 설계에 적합합니다.

· Type II (2+N+2): 코어 양면에 두 개의 빌드업 레이어가 있으며, 마이크로비아, 블라인드 비아, 베리드 비아를 함께 포함합니다. 이 구성은 Type I보다 높은 배선 밀도를 제공하면서도 합리적인 비용으로 제조 가능합니다.

· Type III (2+N+2 이상): 코어 양면에 두 개 이상의 마이크로비아 레이어가 빌드업되며, 종종 다중 레이어를 관통하는 적층 또는 교차 마이크로비아를 포함합니다. 이는 서버 및 고급 네트워킹 하드웨어와 같은 고속, 고신뢰성 설계에 일반적으로 선택되는 구성입니다.

· Type IV~VI: 코어리스(애니 레이어) 구조 및 매립 수동 소자를 포함한 가장 고급 스택업입니다. 최대 밀도를 제공하지만 가장 높은 제조 비용과 가장 긴 리드 타임이 발생합니다.

설계에 어떤 유형이 필요한지 이해하는 것이 그 혜택이 추가된 공정 복잡성에 대해 가치가 있는지 평가하는 첫 번째 단계입니다.

HDI PCB 기술의 주요 장점

HDI의 매력은 신호 성능을 희생하지 않고 더 적은 보드 공간으로 더 많은 것을 하는 것으로 요약됩니다.

· 더 작은 보드 풋프린트: HDI 레이어는 더 높은 배선 밀도를 가지므로 8층 표준 PCB를 동등한 기능의 4층 HDI 보드로 자주 교체할 수 있어 전체 크기와 무게를 크게 줄일 수 있습니다.

· 더 짧은 신호 경로: 마이크로비아는 보드 전체 두께를 관통하는 대신 인접한 레이어만 연결하여 신호 이동 거리를 단축하고 전송 지연을 감소시키는데, 이는 DDR4, PCIe, USB 3.0과 같은 고속 인터페이스에서 의미 있는 이점입니다.

· 열 응력 하에서 향상된 신뢰성: 마이크로비아는 일반적으로 종횡비가 약 1:1이며, 훨씬 더 깊은 스루홀 비아 에 비해 자동차나 항공우주 환경에서 열 사이클링 중 균열이 발생할 가능성이 낮습니다.

· 파인 피치 부품 지원: 비아 인 패드 기술을 통해 설계자는 마이크로비아를 BGA 패드 내부에 직접 배치할 수 있으며, 이는 피치가 0.5mm 미만인 패키지에 자주 필요합니다.

· 더 나은 장기 비용 효율성: 더 적은 레이어와 더 작은 보드는 HDI의 더 높은 레이어당 제조 비용을 상쇄할 수 있으며, 특히 대량 생산에서 그렇습니다.

하지만 이러한 혜택은 그 뒤에 있는 제조 공정이 올바르게 조정된 경우에만 달성할 수 있습니다.

HDI PCB는 어떻게 제조되는가

HDI 제조는 전체 스택을 한 번에 적층하는 대신 코어에 레이어를 한 단계씩 추가하는 순차 빌드업(SBU) 공정을 따릅니다.

1. 코어 적층: 표준 양면 또는 다층 코어로 시작하여 종래의 PCB처럼 도금 및 에칭합니다.

2. 빌드업 레이어 적층: 코어 양면에 프리프레그와 동박 레이어를 열과 압력을 가해 접합합니다.

3. 레이저 드릴링: 새 레이어를 통해 아래 동까지 마이크로비아를 드릴링합니다. CO2 레이저는 100~150마이크로미터 홀을 처리하고, UV 레이저는 열 손상이 적은 25~80마이크로미터 홀을 처리합니다.

4. 데스미어 및 도금: 비아 벽에서 드릴링 잔여물을 청소한 후, 마이크로비아에 구리를 도금하여 전기적 연결을 형성합니다.

5. 비아 필링: 기계적 지지와 신뢰할 수 있는 층간 연결을 위해 적층 마이크로비아를 전기도금 구리로 채웁니다.

6. 추가 레이어 반복: Type II 및 Type III 보드는 각 추가 빌드업 레이어에 대해 2~5단계를 반복합니다.

7. 외층 처리: 외부 회로를 이미징 및 에칭한 후, 솔더 마스크, 표면 처리, 실크스크린을 적용합니다.

이 공정 전반에서 종횡비 제어(홀 깊이 대 직경, 일반적으로 10:1 이하로 유지)가 중요하며 도금 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.

HDI 설계를 올바르게 하는 것은 레이아웃 자체만큼이나 제조사의 공정 제어에 달려 있습니다. PCBgogo는 레이저 드릴링, 순차 적층, 자동 광학 검사를 자체적으로 운영하여, 타임어라운드 시간을 희생하지 않고 프로토타입부터 양산까지 엄격한 종횡비와 파인 라인 간격을 유지합니다. HDI 빌드를 계획하고 있고 제작에 들어가기 전에 스택업에 대한 검토를 원하신다면, PCBgogo의 엔지니어링 팀이 그 대화를 시작하기에 좋은 곳입니다.

HDI PCB 기술의 일반적인 응용 분야

HDI 보드는 기기가 더 작고, 가볍고, 빨라야 하면서 기능성을 잃지 않아야 하는 곳이라면 어디든 등장합니다.

· 스마트폰 및 웨어러블: 핀 수가 많은 프로세서와 파인 피치 BGA로 인해 HDI가 폰, 스마트워치 및 기타 콤팩트 소비자 전자기기의 메인보드 기본 선택입니다.

· 의료 기기: 심박조율기 같은 이식형 기기와 소형화된 이미징 및 진단 장비는 제한된 공간에 조밀한 전자회로를 끼워 넣기 위해 HDI의 작은 풋프린트에 의존합니다.

· 자동차 전자: 레이더 모듈, ADAS 시스템, 인포테인먼트 장치는 차량 환경에서 흔한 열 사이클링을 견디면서 고속 데이터 링크를 지원하기 위해 HDI 보드를 사용합니다.

· 항공우주 및 국방: 무게와 공간 제약으로 인해 HDI가 항공 전자 및 통신 시스템에 매력적이며, 마이크로비아의 더 낮은 종횡비는 진동과 극단적 온도에서 신뢰성을 향상시킵니다.

· 5G 및 네트워킹 장비: 5G 인프라 및 데이터 네트워킹 하드웨어의 고속 신호 요구사항은 HDI 스택업이 제공하는 더 짧은 신호 경로의 혜택을 받습니다.

HDI PCB 보드 공급업체 선택

모든 PCB 제조사가 완전한 HDI 능력을 제공하는 것은 아닙니다. 설계를 보내기 전에 몇 가지 핵심 사항을 확인할 가치가 있습니다. 공급업체가 마이크로비아 형성에 대한 품질 제어와 리드 타임 모두에 영향을 미치는 레이저 드릴링을 외주가 아닌 자체적으로 수행하는지 물어보십시오. 또한 종횡비 한계와 최소 마이크로비아 직경을 확인하십시오. 이 수치들은 스택업이 실제로 제조 가능한지 결정합니다. 그리고 설계에 필요한 특정 스택업 유형에 대한 경험에 대해 물어보십시오. Type I 빌드에 뛰어난 공급업체가 적층 마이크로비아가 있는 Type III 설계에 대한 준비가 되어 있지 않을 수 있습니다. 이를 일찍 파악하면 나중에 많은 재작업을 줄일 수 있습니다.

PCBgogo의 HDI 공정은 이러한 정확한 우려 사항을 중심으로 구축되었습니다. 마이크로비아 품질에 대해 엄격한 제어를 유지합니다. HDI 스택업이 요구하는 엄격한 공차를 충족하는 재료를 선택합니다. 그리고 당사의 엔지니어링 팀은 적층 및 교차 마이크로비아를 포함한 Type I, II, III 빌드에 대한 실제 실무 경험을 보유하고 있습니다. HDI 프로젝트를 계획 중이시라면 당사 팀에 연락하십시오. 스택업을 함께 검토하고 프로젝트를 원활하고 효율적으로 완료할 수 있도록 도와드리겠습니다.

결론

HDI PCB 기술은 간단한 문제를 해결합니다. 현대 기기는 더 적은 공간에 더 많은 연결이 필요하며, 마이크로비아는 신호 무결성을 희생하지 않고 이를 가능하게 합니다. Type I이든 Type III이든 올바른 스택업 선택은 설계 복잡성을 진정한 HDI 공정 경험이 있는 제조사와 짝지어 주는 것입니다. HDI 설계를 생산으로 옮길 준비가 되면 PCBgogo의 팀이 스택업을 검토하고 견적을 작성하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.

자주 묻는 질문

HDI PCB와 표준 PCB의 차이점은 무엇인가요?

표준 PCB는 보드 전체 두께를 관통하는 스루홀 비아를 사용하며 일반적으로 더 넓은 트레이스와 더 낮은 배선 밀도를 가집니다. HDI PCB는 마이크로비아, 블라인드 비아, 베리드 비아를 사용하여 필요한 레이어만 연결하여 동일한 풋프린트에서 훨씬 더 미세한 트레이스와 더 높은 부품 밀도를 허용합니다.

HDI PCB에서 마이크로비아란 무엇인가요?

마이크로비아는 일반적으로 직경 150마이크로미터 미만의 레이저 드릴링된 작은 홀로, HDI 보드의 인접한 두 레이어를 연결합니다. 스루홀 비아와 달리 마이크로비아는 보드 전체 두께를 차지할 필요가 없어 공간을 절약하고 신호 경로를 단축합니다.

주요 HDI PCB 스택업 유형은 무엇인가요?

IPC-2226은 HDI 스택업을 주로 Type I(1+N+1, 양면당 1개 빌드업 레이어), Type II(2+N+2, 블라인드 및 베리드 비아 추가), Type III(양면당 다중 적층 마이크로비아 레이어)로 정의합니다. 더 고급인 Type IV~VI 구성은 코어리스 또는 매립 부품 구조를 사용합니다.

HDI PCB가 표준 PCB보다 비싼가요?

HDI 보드는 레이저 드릴링과 순차 적층으로 인해 레이어당 비용이 일반적으로 더 높지만, 총 레이어 수와 보드 크기 감소가 그 격차를 좁히거나 상쇄하는 경우가 많으며, 특히 더 적은 레이어가 직접적으로 재료 절감으로 이어지는 대량 생산에서 그렇습니다.

어떤 산업에서 HDI PCB 기술을 사용하나요?

HDI는 스마트폰과 웨어러블 같은 소비자 전자기기, 이식형 및 진단 장비를 포함한 의료 기기, 자동차 레이더 및 ADAS 시스템, 항공우주 및 국방 전자, 그리고 콤팩트 크기와 고속 성능이 모두 중요한 5G 또는 네트워킹 인프라에서 흔히 사용됩니다.