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HDI와 신호 손실: 마이크로비아가 바꾸는 것

마이크로비아는 고속 채널에서 가장 나쁜 부분인 미사용 비아 스터브를 제거합니다. 그러나 유전체, 구리, 커넥터에는 아무런 영향을 주지 않습니다.

Hitech Circuits 엔지니어링 데스크

중국 선전 · PCB 제조 및 실장

2 분 소요

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최종 업데이트:

기술 검토: 공정 수치는 공개된 역량 자료와 대조해 확인했습니다.

손실 발생 원인

디지털 채널의 삽입 손실은 유전 손실, 도체 손실, 임피던스 불연속면에서의 반사, 그리고 스터브에서의 방사 손실의 네 가지 요소의 합입니다. HDI는 이 중 마지막 두 가지, 즉 임피던스 불연속면에서의 반사 손실에 영향을 미칩니다.

기존의 스루홀 비아는 보드 전체를 관통하여 뚫습니다. 신호가 들어가는 레이어 아래쪽의 배럴 부분은 스터브, 즉 길이에 따라 결정되는 주파수에서 공진하는 개방형 전송선입니다. 3mm 두께의 보드에서 1.5mm 길이의 스터브는 이미 10Gb/s 신호의 대역폭 내에서 공진하며, 일반적으로 이를 해결하기 위해 백드릴링을 합니다. 하지만 백드릴링은 추가적인 공정 단계이며 수율 저하를 초래합니다.

마이크로비아의 장점

레이저 마이크로비아는 폭이 0.1mm에 불과하며 인접한 레이어만 연결합니다. 신호 레이어를 지나가는 배럴 부분이 없으므로 백드릴링해야 할 스터브도 없고 공진 노치도 없습니다. 또한 경로가 더 짧고 기준면이 여러 겹의 유전체층이 아닌 하나의 얇은 유전체층 위에 위치하므로 귀환 전류가 신호층에 더 가깝게 유지됩니다.

두 가지 부가적인 효과가 있습니다. 순차적 적층을 통해 접지면을 고밀도 라우팅 레이어 사이에 배치할 수 있어 공격자 네트와 피해 네트 사이의 차폐가 향상됩니다. 또한, 얇은 유전체는 기준면과의 커플링을 증가시켜 주어진 간격에서 크로스토크를 감소시킵니다.

해결하지 못하는 문제

  • 유전체 손실. 폴리이미드, FR-4 및 고주파 적층재는 손실 계수가 한 자릿수 이상 차이가 납니다. 잘못된 적층재를 사용하면 어떤 비아 전략으로도 이를 보완할 수 없습니다.
  • 구리 표면 거칠기. 고주파에서는 전류가 포일 표면에 집중됩니다. 거친 구리는 적층 구조와 관계없이 손실을 증가시킵니다.
  • 커넥터 및 트랜지션. 한 쌍의 커넥터와 케이블이 전체 보드보다 더 많은 손실을 유발할 수 있습니다.
  • 임피던스 불연속. 트레이스보다 큰 패드를 가진 마이크로비아도 불연속이며, 0.06mm 트레이스가 0.1mm 비아로 들어갈 때는 안티패드와 패드의 크기를 동일하게 조정해야 합니다.

형상 합의가 필요한 부분

HDI 유전체는 매우 얇습니다. 종종 50Ω 라인에 필요한 트레이스 폭보다 얇습니다. 매우 얇은 코어에 0.06mm 트레이스를 사용하면 목표 임피던스보다 훨씬 낮은 임피던스가 나올 수 있으므로, 스택업은 설계 단계에서 임피던스를 기준으로 결정되며, 설계 후 검증하는 방식은 적절하지 않습니다. 따라서 임피던스 허용 오차는 ±10%로 명시되고, 스택업은 DFM(설계 제조성 검토) 단계에서 검토됩니다.

만약 설계에 폴드나 커넥터 테일이 필요한 경우, 강성-유연성 구조 고속 구간은 강성 소재로 유지하고, 형상 변화가 필요한 부분에만 유연성 소재를 사용할 수 있습니다. 두 방식 모두의 공정상 한계는 기능 페이지에, 스택업 옵션은 HDI 제품 페이지에 있습니다.

기술 사양

최소 레이저 마이크로비아
0.1mm
최소 선폭/간격
0.06mm
임피던스 허용 오차
±10%
스택업 옵션
1+N+1 ~ 3+N+3 · ELIC
코어 보드
최대 38층

자주 묻는 질문

  • 마이크로비아가 신호 손실을 줄이는 이유는 무엇일까요?

    스루홀 비아는 신호가 필요 없는 모든 층을 지나쳐 전달하며, 사용되지 않은 부분은 공진 및 방사를 일으키는 스터브가 됩니다. 마이크로비아는 연결된 두 층만 연결하므로 제거해야 할 스터브가 거의 없고 백 드릴링 작업도 필요하지 않습니다. 멀티 기가비트 속도에서는 일반적으로 유전체 다음으로 삽입 손실에 가장 큰 영향을 미치는 요소가 바로 스터브입니다.

  • HDI는 항상 손실이 더 적은 채널을 의미하나요?

    아니요. 유전체와 구리가 가장 큰 영향을 미칩니다. 손실이 큰 적층재와 거친 구리 표면으로 제작된 마이크로비아 스택은 손실이 적은 재질로 제작된 기존 기판보다 여전히 손실이 더 큽니다. HDI는 스터브로 인한 손실을 제거하고 경로를 단축하며, 나머지는 재질 선택에 달려 있습니다.

  • HDI 스택업에서 임피던스를 유지할 수 있습니까?

    네, ±10% 이내입니다. 다만 HDI 유전체가 얇기 때문에 50Ω 트레이스가 좁아져서 0.06mm의 선폭 제한에 근접하게 되므로, 기존의 두꺼운 코어보다 유전체 두께에 대한 허용 오차가 더 중요합니다. 제작 전에 임피던스 목표를 설정하여 DFM(설계 제조성 검토)을 통해 스택 구성을 검토합니다.

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