1단계 구리 통 구멍 채식 (THF): 고속 PCB 상호 연결에 대한 혁명적 인 펄스 플래팅 기술

고밀도 PCB(5G 기지국, AI 서버, 전기 자동차(EV) 인버터 전원 공급) 세계에서 기존의 비아 충전 방식은 더 이상 충분하지 않습니다. 전도성 페이스트는 지저분한 다단계 공정을 필요로 하고, 보이드가 발생하며, 열을 발산하는 데 실패합니다. 블라인드 비아 스택은 정렬 불량 및 신호 손실의 위험이 있습니다. 하지만 게임 체인저가 있습니다: 구리 스루홀 필(THF). 이 고급 단일 단계 펄스 전기도금 기술은 보이드가 없는 구리 충전 비아를 한 번에 제공하며, 열 관리 성능이 300% 향상되고, 신호 산란이 40% 감소하며, 장비 설치 공간이 50% 줄어듭니다. 속도, 신뢰성, 효율성을 요구하는 PCB를 제작하는 경우, THF는 단순한 업그레이드가 아니라 필수 요소입니다. 이 가이드에서는 THF의 작동 방식, 탁월한 장점, 차세대 전자 제품의 골드 표준이 되는 이유를 설명합니다.

주요 내용
1. 1단계에서 보이드 없음: THF는 위상 변이 펄스 전기도금을 사용하여 다단계 공정 없이 비아를 채워 전도성 페이스트에 비해 열적 고장 위험을 300% 줄입니다.
2. 성능 최적화: 180° 위상 변이 펄스(15 ASF DC, 50ms 주기) + 12~24L/min 배스 흐름은 150~400μm 비아(250~800μm 보드 두께)에서 균일한 구리 증착을 보장합니다.
3. 열 및 신호 이점: 구리의 401W/m·K 전도성은 열 발산을 300% 향상시키고, 원통형 비아는 블라인드 비아 스택에 비해 고주파 신호 손실을 40% 줄입니다.
4. 제조 효율성: 단일 배스 설계는 장비 공간을 50% 줄이고, 자동화된 펄스/DC 전환은 수율을 15~20% 높이고 작업자 오류를 줄입니다.
5. 모든 비아에 다용도: 기계식(150~250μm) 및 레이저 드릴(90~100μm) 비아에 적합하며, 스마트폰, EV, 의료 기기의 HDI PCB에 중요합니다.

소개: 기존 비아 충전의 위기
수십 년 동안 PCB 제조업체는 비아 충전을 위해 두 가지 결함 있는 솔루션에 의존해 왔으며, 둘 다 최신 전자 제품의 요구 사항을 충족하지 못했습니다.

1. 전도성 페이스트 충전
이 다단계 공정은 비아에 페이스트를 스크리닝하고, 경화하고, 과도한 재료를 청소하는 과정을 포함합니다. 하지만 다음과 같은 문제로 어려움을 겪고 있습니다.
 a. 보이드: 페이스트 내 기포는 열점 및 신호 중단을 유발합니다.
 b. 가스 방출: 페이스트는 경화 과정에서 가스를 방출하여 민감한 구성 요소(예: 5G RF 칩)를 손상시킵니다.
 c. 열악한 열 성능: 전도성 페이스트는 열 전도율이 <10W/m·K로, EV 인버터와 같은 고전력 설계에는 쓸모가 없습니다.2. 블라인드 비아 스태킹

스루 비아를 만들기 위해 제조업체는 여러 개의 블라인드 비아(외부 레이어와 내부 레이어를 연결)를 쌓습니다. 이 방법은 다음과 같은 위험이 있습니다.
 a. 정렬 불량: 5μm의 오프셋만으로도 고속 설계(예: PCIe 5.0)에서 신호 산란이 발생합니다.
 b. 복잡성: 정확한 레이어 등록이 필요하여 생산 시간과 비용이 증가합니다.
 c. 신호 손실: 사다리꼴 블라인드 비아 모양은 5G mmWave 신호(24~40GHz)를 방해하여 연결 끊김을 유발합니다.
이러한 제한 사항으로 인해 병목 현상이 발생했습니다. THF가 등장하기 전까지는 말입니다. THF는 단일 전기도금 단계에서 순수 구리로 비아를 채워 기존 방식의 모든 문제점을 해결하여 더 빠르고, 더 시원하며, 더 신뢰할 수 있는 PCB를 가능하게 합니다.

THF 작동 방식: 단일 단계 구리 충전의 과학

THF의 획기적인 기술은 단일 배스 아키텍처와 위상 변이 펄스(PPR) 전기도금에 있습니다. 여러 도구나 공정 변경이 필요한 기존 방식과 달리 THF는 브리징, 충전, 마감의 세 가지 중요한 단계를 하나의 도금 배스에서 완료합니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다.

1. 핵심 공정 흐름: 브리지 → 채우기 → 마감

THF의 공정은 매끄럽고, 단계 사이에 수동 개입이 없습니다.
1단계: 선택적 브리징: 위상 변이 펄스 파형은 비아의 중심에 얇은 구리 "브리지"를 생성합니다(그림 1). 이 브리지는 장벽 역할을 하여 구리가 중심에서 바깥쪽으로 비아를 채우도록 하여 보이드를 제거합니다.
2단계: DC 충전: 브리징 후 시스템은 DC 전기도금으로 전환하여 조밀하고 순수한 구리로 비아를 채웁니다. DC 전류는 비아 깊이 전체에 걸쳐 균일한 증착을 보장합니다.
3단계: 표면 마감: 마지막 단계는 구리 표면을 평평하게 하여 표면 실장 부품(예: BGA, QFN)과의 호환성을 보장하고 솔더 조인트 결함을 방지합니다.
2. 위상 변이 펄스 파형의 중요한 역할

PPR 파형은 보이드 없는 충전을 위한 THF의 비법입니다. 구리가 고르지 않게 증착되어 가장자리 축적을 유발하는 표준 DC 전기도금과 달리 PPR 파형은 구리 배치를 정밀하게 제어합니다. 광범위한 테스트를 통해 검증된 주요 파형 매개변수는 다음과 같습니다.
파형 매개변수최적 값

배스 성분
농도

1. 기계식 비아: 두껍고 고전력 PCB용
기계식 비아(CNC 기계로 드릴)는 산업용 PCB, EV 전원 모듈, 데이터 센터 서버에 사용됩니다. THF는 두꺼운 보드(최대 800μm)에서도 빠르고 균일하게 채웁니다.

보드 두께
비아 직경총 도금 시간

 a. 도금 분해: 브리징에 16분, 충전에 62분(총 78분).

 b. 구리 두께: 25μm(비아 허리 전체에 걸쳐 균일함 - 얇은 지점 없음).
 c. 검증: 단면 분석(그림 4)은 가장 좁은 55μm 허리 섹션에서도 보이드가 없음을 확인합니다.
THF vs. 기존 비아 충전: 데이터 기반 비교
THF가 혁신적인 이유를 이해하려면 주요 지표에서 전도성 페이스트 및 블라인드 비아 스택과 비교해 보십시오.
메트릭

구리 스루홀 필(THF)
전도성 페이스트 충전

1. 열 관리: 300% 더 시원하고 오래 지속되는 구성 요소

고전력 전자 제품(EV 인버터, 5G 증폭기)은 엄청난 열을 발생시킵니다. THF의 순수 구리 비아는 내장형 방열판 역할을 합니다.
 a. 열 발산: 401W/m·K 전도성은 THF 비아가 전도성 페이스트보다 3배 더 빠르게 열을 확산시킨다는 것을 의미합니다. 예를 들어, THF를 사용하는 5G 기지국의 전력 증폭기는 페이스트를 사용하는 증폭기보다 20°C 더 시원하게 작동하여 구성 요소 고장률을 50% 줄입니다.

 b. 열 사이클링 저항: THF 비아는 -40°C ~ 125°C(EV 배터리 작동 범위)의 1,000+ 사이클을 균열 없이 견딜 수 있습니다. 전도성 페이스트는 일반적으로 300~500 사이클 후에 고장납니다.
2. 신호 무결성: 고속 설계를 위한 손실 40% 감소
5G, AI 및 PCIe 6.0은 신호 충실도를 유지하는 비아를 요구합니다. THF의 원통형 구리 비아:
 a. 산란 감소: 원통형 모양은 사다리꼴 블라인드 비아와 달리 고주파수(24~40GHz)에서 신호 반사를 최소화합니다. 테스트 결과 THF는 28GHz(5G의 주요 대역)에서 블라인드 비아 스택에 비해 신호 손실을 40% 줄이는 것으로 나타났습니다.

 b. 정렬 불량 없음: 단일 단계 충전은 블라인드 비아 스택의 정렬 위험을 제거하여 데이터 센터 서버(100G 이더넷)에서 일관된 신호 경로를 보장합니다.
3. 제조 효율성: 공간, 시간 및 비용 절약
THF의 단일 배스 설계는 생산 비용과 복잡성을 줄입니다.
 a. 장비 절감: 다중 배스 전도성 페이스트 시스템보다 50% 작은 설치 공간. 중간 규모의 PCB 공장은 THF로 전환하여 100제곱피트 이상의 바닥 공간을 절약할 수 있습니다.

 b. 수율 증가: 15~20% 더 높은 수율은 불량 보드가 적다는 것을 의미합니다. 연간 100,000개의 PCB를 생산하는 제조업체의 경우 이는 15,000~20,000개의 추가 판매 가능한 장치로 이어집니다.
 c. 자동화: 펄스/DC 전환은 완전히 자동화되어 작업자 오류를 줄입니다. 이로 인해 재작업 시간이 30% 줄고 배치당 생산 속도가 15분 빨라집니다.
4. 신뢰성: 고장 300% 감소
THF의 보이드 없는 구리 비아는 PCB 고장의 가장 큰 원인을 제거합니다.
 a. 가스 방출 없음: 순수 구리는 가스를 방출하지 않으므로 THF는 밀폐형 패키지(예: 의료용 임플란트, 항공 우주 전자 제품)에 안전합니다.

 b. 얇은 지점 없음: 균일한 구리 두께는 전류 핫스팟(EV에서 비아 번아웃의 주요 원인)을 방지합니다.
 c. 긴 수명: THF 비아는 가혹한 환경(산업 먼지, 자동차 진동)에서 10년 이상 지속됩니다. 이는 전도성 페이스트 비아보다 두 배 더 깁니다.
실제 THF 응용 분야: THF가 빛을 발하는 곳
THF는 이미 가장 까다로운 산업 분야의 주요 제조업체에서 채택하고 있습니다. 다음은 주요 사용 사례입니다.
1. 전기 자동차(EV)

EV 전원 시스템(인버터, 배터리 관리 시스템/BMS)은 고전류 및 열을 처리하기 위해 THF에 의존합니다.
 a. 인버터: THF 비아는 800V EV 인버터에서 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)를 냉각하여 급속 충전 중 열 폭주를 방지합니다.

 b. BMS: THF는 1000개 이상의 배터리 셀을 연결하여 균일한 전류 흐름과 정확한 온도 모니터링을 보장합니다.
2. 5G 기지국 및 데이터 센터
5G 및 AI는 속도와 전력을 처리하는 비아를 요구합니다.
 a. 5G mmWave 모듈: THF 비아는 24~40GHz에서 신호 무결성을 유지하여 안정적인 5G 커버리지를 보장합니다.

 b. AI 서버: THF는 GPU 마더보드(PCIe 6.0)의 비아를 채워 GPU와 저장 장치 간에 128Gbps 데이터 전송을 가능하게 합니다.
3. HDI PCB(스마트폰, 웨어러블)
소형 HDI PCB(예: 스마트워치, 폴더블 폰)는 THF의 레이저 드릴 비아 기능을 필요로 합니다.
 a. 스마트워치: 90μm THF 비아는 150μm 두께의 PCB에 적합하여 심박수 센서 및 Bluetooth 모듈에 전원을 공급합니다.

 b. 폴더블 폰: THF의 유연한 구리 비아는 전도성 페이스트보다 굽힘(100,000+ 사이클)에 더 잘 견뎌 디스플레이 연결 문제를 방지합니다.
4. 의료 기기
밀폐형 의료용 임플란트(심박 조율기, 혈당 측정기)는 고장 없는 비아를 필요로 합니다.
 a. 생체 적합성: THF의 순수 구리는 ISO 10993 표준을 충족합니다(신체 접촉에 안전함).

 b. 신뢰성: THF 비아는 37°C의 체온을 10년 이상 견디며 가스 방출이나 부식의 위험이 없습니다.
FAQ: THF에 대해 알아야 할 모든 것
1. THF가 전도성 페이스트보다 비쌉니까?
THF는 초기 장비 비용이 더 높지만 장기적인 비용은 더 낮습니다.

 a. 전도성 페이스트: 초기 설정 비용은 $5k~$10k이지만 재작업(보이드) 및 낮은 수율로 인해 연간 $20k~$30k가 소요됩니다.
 b. THF: 초기 설정 비용은 $15k~$25k이지만 재작업으로 인해 연간 $5k~$10k가 소요되고 수율이 15~20% 더 높습니다. 대부분의 제조업체는 6~12개월 만에 THF 투자를 회수합니다.
2. THF가 90μm보다 작은 비아를 채울 수 있습니까?
예 - 약간의 파형 조정으로 가능합니다. 70~90μm 레이저 드릴 비아(마이크로 웨어러블에서 흔함)의 경우 펄스 순방향 지속 시간을 30ms로 줄이면 보이드 없는 충전이 보장됩니다. THF의 최소 유효 비아 크기는 50μm입니다(실험실 환경에서 테스트됨).
3. THF가 기존 PCB 라인과 호환됩니까?

물론입니다. THF는 위상 변이 펄스를 생성하기 위해 소프트웨어 수정이 있는 표준 전기도금 장비(고급 정류기)를 사용합니다. 대부분의 제조업체는 전체 라인 개조 없이 2~4주 안에 THF를 라인에 통합할 수 있습니다.
4. THF에 특수 재료가 필요합니까?

아니요 - THF는 기성품 구성 요소를 사용합니다.
 a. 황산구리: 표준 전기도금 등급(MacDermid Alpha와 같은 공급업체에서 제공).

 b. 유기 첨가제: THF 특정 캐리어, 레벨러 및 브라이트너는 널리 사용 가능하며 페이스트 첨가제와 비용 경쟁력이 있습니다.
5. THF 비아의 품질을 어떻게 검증합니까?
다음과 같은 업계 표준 테스트를 사용하십시오.
 a. X선 영상: 보이드 및 불완전한 충전을 확인합니다(중요한 응용 분야의 경우 100% 검사 권장).

 b. 단면 분석: 구리 두께 및 균일성을 확인합니다(배치당 1~2개의 보드 샘플).
 c. 열 사이클링: 신뢰성을 테스트합니다(자동차/산업용 PCB의 경우 -40°C ~ 125°C의 1,000 사이클).
 d. 신호 무결성 테스트: 낮은 손실을 확인하기 위해 대상 주파수(예: 5G의 경우 28GHz)에서 S-파라미터를 측정합니다.
결론: THF는 PCB 상호 연결의 미래입니다.
구리 스루홀 필(THF)은 기존 비아 충전에 대한 개선일 뿐만 아니라 패러다임의 전환입니다. THF는 한 단계로 보이드 없는 구리 비아를 제공하여 열, 신호 손실 및 제조 비효율성과 같은 최신 전자 제품의 가장 큰 과제를 해결합니다. 열 관리 성능이 300% 향상되고, 신호 손실이 40% 감소하며, 장비 설치 공간이 50% 줄어들어 5G, EV, AI 및 HDI PCB에 필수적입니다.
제조업체에게 THF는 단순한 기술이 아니라 경쟁 우위입니다. 비용을 절감하고, 생산 속도를 높이며, 더 신뢰할 수 있는 제품을 제공합니다. 설계자에게 THF는 새로운 가능성을 열어줍니다. 즉, 전도성 페이스트 또는 블라인드 비아 스택으로는 불가능했던 더 작고, 빠르고, 더 강력한 장치를 만들 수 있습니다.

전자 제품이 계속 축소되고 더 많은 전력을 요구함에 따라 THF는 고성능 상호 연결의 글로벌 표준이 될 것입니다. 문제는 THF를 채택할지 여부가 아니라, 얼마나 빨리 통합하여 경쟁에서 앞서 나갈 수 있는지입니다.
PCB 설계의 미래가 여기에 있습니다. 구리로 채워지고, 보이드가 없으며, 단일 단계입니다. 그것은 THF입니다.