HDI PCB와 일반 PCB는 서로 다른 필요에 맞게 제작됩니다. HDI 보드는 좁은 공간에 고밀도 고속 회로를 맞추기 위해 가는 선, 작은 패드, 고급 비아를 사용합니다. 일반 PCB는 더 넓은 트레이스와 단순한 관통구멍을 사용하여 낮은 비용과 중간 속도로 가능합니다. 이 글에서는 이러한 차이점과 설계 선택에 대한 정보를 제공합니다.
HDI PCB와 일반 PCB 개요
고밀도 인터커넥트(HDI) PCB는 미세 트레이스, 작은 패드, 고급 비아 구조를 사용하여 컴팩트 보드에 더 많은 연결을 담도록 설계되었습니다. 일반 PCB는 더 넓은 트레이스, 더 큰 패드, 그리고 낮은 밀도와 속도 낮은 회로에 적합한 더 단순한 드릴링 방식을 사용합니다.
물리적 구조 및 상호 연결 설계
스택업 및 레이어 빌드
HDI PCB 스택업
• 코어의 한쪽 또는 양쪽에 단계적으로 얇게 쌓인 유전체 층으로 제작됨.
• 스택을 단단하게 유지하기 위해 구리 층 사이에 매우 얇은 절연체를 사용합니다.
• 필요한 층 쌍만을 블라인드 비아와 매설 비아를 통해 연결하며, 전체 두께를 아우르는 깊은 관통구멍은 사용하지 않습니다.
일반 PCB 스택업
• 임신 전 두각으로 하나 이상의 구리 코팅 코어를 눌러 붙여 만든 경우
• 대부분의 층 연결부는 위에서 아래까지 뚫린 관통 구멍을 사용합니다
• 적층 단계 및 두꺼운 단열층을 사용합니다
비아 유형 및 상호 연결 스타일
HDI PCB via 및 인터커넥트 스타일
HDI PCB에서는 작은 마이크로비아, 블라인드 비아, 매설 비아, 비아 인 패드 구조가 층을 짧고 직접적으로 연결하는 데 도움을 줍니다. 마이크로비아는 인근 층을 연결하고, 블라인드 비아와 매몰 비아는 필요한 층만 연결합니다. 비아 인 패드는 충전 및 도금 후 부품 패드 내부에 비아를 배치하여 타이트한 레이아웃과 높은 회로 밀도를 지원합니다.
일반 PCB VIA 및 인터커넥트 스타일
일반 PCB에서 비아는 상단 층에서 하단 층으로 통과하는 표준 드릴링 통과 구멍입니다. 신호가 몇 개의 내부 층만 연결하면 되더라도, 구멍은 종종 보드 전체 두께를 관통합니다. 이로 인해 구조는 더 단순하지만 HDI PCB 설계에서 볼 수 있는 VIA 옵션보다 덜 유연합니다.
노선 밀도 및 설계 규칙
HDI PCB 라우팅 및 설계 규칙
HDI PCB에서는 트레이스가 더 얇고 가까워서 작은 공간에 더 많은 연결이 들어갈 수 있습니다. 패드와 간격이 작아서 핀 사이에 구리 배열을 위한 추가 공간이 생깁니다. 핀 수가 많은 칩에서 짧은 팬아웃 경로는 비아 인 패드와 마이크로비아 이스케이프 라우팅을 통해 가능해져 신호가 빠르게 내부 레이어로 떨어질 수 있습니다. 이러한 높은 라우팅 밀도 덕분에 일부 HDI 보드는 전체 레이어 수를 줄여도 동일한 기능을 달성할 수 있습니다.
일반 PCB 라우팅 및 설계 규칙
일반 PCB에서는 트레이스가 더 넓고 간격이 넓어 표준 드릴링 및 에칭 한계에 맞춥니다. 패드, 클리어런스, 구리 구멍은 더 크고 가공이 쉬워 보드 구조가 단순하게 유지됩니다. 라우팅 경로는 스루홀 비아와 더 큰 부품 크기를 중심으로 계획되어 있어, 모든 신호를 PCB를 통과시키기 위해 더 많은 보드 공간과 더 많은 층이 필요할 수 있습니다.
신호 무결성 및 고속 성능
높은 데이터 전송률에서는 상호 연결 길이, 임피던스 연속성, 타이밍 일관성에 의해 전기적 거동이 크게 영향을 받습니다. HDI PCB는 물리적 구조를 통해 이러한 요소에 영향을 미치며, 고속 설계에서 측정 가능한 전기적 이점을 제공합니다.
짧은 상호 연결 경로는 신호 전파 지연과 타이밍 스큐를 줄여줍니다. 마이크로비아와 제한된 깊이 상호 연결은 사용하지 않는 스텁을 최소화하여 반사를 유발할 수 있는 임피던스 불연속성을 낮춥니다. 이러한 효과는 신호의 엣지 형태를 보존하고 기가비트 데이터 전송률에서 타이밍 마진을 개선하는 데 도움을 줍니다.
일반 PCB에서는 긴 트레이스와 전층 스루홀 비아가 추가적인 기생 인덕턴스와 정전용량을 도입합니다. 엣지 속도가 증가함에 따라 이러한 기생 요소들은 눈 개방을 저하시키고, 누스토크를 증가시키며, 잡음 마진을 줄일 수 있습니다. 저속과 중간 속도에서는 허용되지만, 이러한 효과는 고속 디지털 시스템에서는 제한 요소가 됩니다.
전기적 관점에서 HDI PCB는 보다 예측 가능한 임피던스 제어, 신호 왜곡 감소, 고속 및 고밀도 회로에서의 타이밍 안정성 향상을 제공합니다.
열 거동 및 신뢰성
HDI PCB 열 경로 및 신뢰성
• HDI PCB는 충전 및 도금 비아를 통해 열 패드와 가열 부품 근처에 배치된 구리 평면을 통해 열을 전달할 수 있습니다.
• 뜨거운 부분에서 내부 구리층으로 더 짧은 경로가 열을 더 빠르게 배출하는 데 도움을 줍니다.
• 장기적인 신뢰성을 유지하기 위해 HDI 제작 공정은 안정적인 마이크로비아 도금 및 충전, 층 간 적층 심화, 온도 변화 시 팽창 및 수축을 위한 충분한 설계 여유가 필요합니다.
일반 PCB 열 경로와 신뢰성
• 일반 PCB는 복잡한 제작 단계가 적지만, 두꺼운 절연층과 완전한 관통 구멍은 특정 부위에 열이 모일 수 있습니다.
• 열 완화 패턴과 추가 구리 영역이 종종 추가되어 뜨거운 영역에서 열을 빼앗고 시간이 지남에 따라 보드에 가해지는 스트레스를 줄입니다.
HDI PCB와 일반 PCB의 제조 단계
| 스텝 | HDI PCB 제조 | 일반 PCB 제조 |
|---|---|---|
| 레이어 생성 | 코어는 여러 개의 얇은 구리와 수지 층과 결합되어 있습니다. | 하나 이상의 구리 클레이드 코어는 그 사이에 임신 예정이 쌓여 있습니다. |
| 형성 | 레이저 드릴 마이크로비아와 선택된 층 사이에 블라인드 및 매설 비아를 사용합니다. | 보드 전체를 관통하는 기계식 구멍 비아를 사용합니다. |
| 채우기 | 비아는 구리나 수지로 채워진 후 비아 인 패드 레이아웃을 위해 평평하게 만들 수 있습니다. | 비아는 표준 빌드에서 채워지지 않은 채워 있습니다. |
| 적층 주기 | 각 쌓인 층을 접착하려면 여러 차례 적층 사이클이 필요합니다. | 보통 단일 메인 적층 사이클을 사용합니다. |
| 등록 요건 | 미세한 특징과 작은 비아 사이에 매우 밀착된 정렬이 필요합니다. | 트레이스와 구멍에 대해 표준 정렬 허용오차를 사용합니다. |
| 검사 및 시험 | 더 많은 검사는 퀄리티, 레이어 이동, 빌드업 단계에 초점을 맞춥니다. | 표준 전기 테스트와 시각적 점검이 적용됩니다. |
응용 비교: HDI PCB 대 일반 PCB
HDI PCB 적용 분야
• HDI PCB는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블과 같은 소형 디지털 기기에 사용됩니다.
• 보드 공간이 제한된 소형 의료 전자기기를 지원합니다.
• HDI 레이아웃은 좁은 공간에서 많은 신호를 전달하는 자동차 운전자 지원 시스템과 인포테인먼트 모듈에서 흔히 사용됩니다.
• 네트워크 및 통신 장비와 고성능 컴퓨팅 모듈은 종종 HDI PCB를 사용하여 고밀도의 고속 연결을 처리합니다.
일반 PCB 적용 분야
• 일반 PCB는 전원 공급 장치와 다양한 가정용 가전제품에서 흔히 사용됩니다.
• 조명 제어 보드 및 다양한 산업용 입출력 기판에 사용됩니다.
• 오디오 증폭기 회로는 종종 단순한 레이아웃의 일반 PCB에 의존합니다.
• 일반 PCB는 기본 기능만으로도 충분한 교육용 키트나 저가 취미용 제품에서도 발견됩니다.
비용 및 부피 상충
| 인자 | HDI PCB | 일반 PCB |
|---|---|---|
| 공구 및 설치 | 더 높은 단계는 더 세밀한 기능과 고급 단계가 필요하기 때문입니다. | 표준 장비와 일반적인 재료에 따라 더 낮게 측정할 수 있습니다. |
| 보드당 제작 비용 | 주로 저중량 생산량에서 더 높게 증가했습니다. | 대부분의 생산량에서 더 낮습니다. |
| 전체 제품 절감 | 더 작고 통합된 보드를 허용함으로써 제품의 다른 부분 비용을 줄일 수 있습니다. | 보드 자체가 레이아웃을 줄여서 절감 효과가 적습니다. |
| 볼륨 민감도 | 대량 생산일수록 컴팩트 회로 설계에 더 매력적으로 사용된다. | 거의 모든 부피의 단순 보드에 비용 효율적입니다. |
| 최적의 가격 목표 | 중급 및 고급 제품이 더 높은 보드 비용을 지원할 수 있습니다. | 입문용 제품과 비용 중심 제품에 적합합니다. |
HDI PCB 또는 일반 PCB 선택
HDI PCB를 선택할 때:
• 판재 면적이나 두께가 엄격히 제한됨
• 부품은 파인 피치 또는 고핀 수 패키지를 사용합니다
• 고속 또는 고밀도 경로가 필요합니다
• 신호 무결성 여유가 매우 중요합니다
다음 경우 일반 PCB를 선택하세요:
• 보드 공간이 제공됩니다
• 신호 속도는 낮거나 중간 정도입니다
• 비용 통제가 최우선 과제입니다
• 조립과 재작업의 단순함이 중요합니다
결론
HDI와 일반 PCB는 크기 제한, 층 구조, 비아, 라우팅, 신호 품질, 열 확산, 가격 면에서 차이가 있습니다. HDI는 컴팩트한 레이아웃, 미세 피치 부품, 그리고 더 복잡한 처리가 가능한 빠른 링크를 지원합니다. 일반 PCB는 더 단순하고 큰 레이아웃에 더 저렴한 비용으로 적합합니다. 설계 체크리스트는 보드 크기, 속도 요구, 예산을 올바른 PCB 유형에 연결해 둡니다.
자주 묻는 질문 [FAQ]
HDI PCB는 일반 PCB와 비교해 어떤 재료를 사용하나요?
HDI PCB는 더 높은 속도와 열을 위해 고-Tg 또는 저손실 적층판을 사용합니다. 일반 PCB는 비용을 낮게 유지하기 위해 표준 FR-4를 사용합니다.
HDI와 일반 PCB에서 구리 두께는 어떻게 다른가요?
HDI PCB는 작은 트레이스를 위해 미세 배선 층에 더 얇은 구리를 사용합니다. 일반 PCB는 더 높은 전류와 강도를 위해 1온스나 2온스 같은 두꺼운 구리를 사용합니다.
HDI PCB의 조립은 어떻게 다른가요?
HDI PCB는 미세 피치 부품과 비아 인 패드 때문에 납땜 페이스트와 리플로우를 엄격히 제어해야 합니다. 일반 PCB는 더 큰 패드와 부품으로 조립이 더 간단합니다.
HDI PCB의 재작업이 더 어려운가요?
네. HDI 패드, 트레이스, 마이크로비아는 작고 재작업 중에 손상되기 쉽습니다. 일반 PCB는 구조물이 크고 강하기 때문에 수리가 더 쉽습니다.
HDI PCB를 주문하려면 어떤 데이터가 필요한가요?
HDI PCB 데이터에는 상세한 스택업, 블라인드 및 매설 층 쌍, 마이크로비아 크기, 임피던스 타겟이 포함되어야 합니다. 일반 PCB는 기본적인 스택업과 표준 드릴 파일만 있으면 됩니다.
HDI PCB의 신뢰성 테스트는 어떻게 다른가?
HDI PCB는 단면적과 쿠폰의 열 사이클링 등 마이크로비아 강도 검사를 추가합니다. 일반 PCB는 주로 표준 전기 테스트와 몇 가지 기본 단면을 사용합니다.
