블라인드 및 매장 된 비아와 함께 32 계층 다층 PCB: 기술, 제조 및 고급 응용 프로그램

전자제품이 극한의 소형화와 고성능으로 나아갈 때 100Gbps 데이터센터 트랜시버, 위성 통신 시스템,그리고 800V EV 인버터 전통적인 12층 또는 20층 PCB는 한계에 도달하고 있습니다이 첨단 장치들은 더 많은 구성 요소를 포장하고 더 빠른 신호를 지원하고 가혹한 환경에서 안정적으로 작동하는 PCB를 요구합니다.20층 보드보다 40% 더 높은 구성 요소 밀도를 제공하며 신호 손실과 기생충 간섭을 최소화하는 전문 솔루션.

장막 및 장막 비아스는 32층 PCB 성능의 비결입니다. 구멍 뚫린 비아스와 달리 (모든 층을 뚫고 공간을 낭비하고 소음을 추가합니다.)그리고 묻혀있는 비아스는 내부 층을 연결합니다.이 디자인은 불필요한 금속을 제거하고 신호 경로 길이를 30% 줄이고 차세대 전자제품에 필수적인 초밀 레이아웃을 가능하게 합니다.

이 가이드는 시각장애인/장장된 비아와 함께 32층 PCB의 기술, 제조 과정, 주요 장점, 그리고 그것들을 의존하는 고급 산업에 대해 자세히 설명합니다.항공우주 하드웨어 또는 데이터 센터 인프라를 설계하든이 PCB를 이해하는 것은 새로운 수준의 성능과 밀도를 확보하는 데 도움이 될 것입니다.

주요 내용
1.32층 PCB와 블라인드 / 장사 비아스는 1 제곱 인치 당 1,680 개의 구성 요소를 달성합니다. 20층 PCB보다 40% 더 높은 밀도입니다. 위성 및 의료 기기에 대한 소형화를 가능하게합니다.
2.블라인드 비아 (45~100μm 지름) 및 묻힌 비아 (60~150μm 지름) 는 100Gbps+ 신호 무결성을 위해 중요한 구멍 비아에 비해 기생충 인덕턴스를 60% 감소시킵니다.
3.32층 PCB를 제조하려면 순차적인 라미네이션과 레이저 뚫림 (± 5μm 정확도) 이 필요하며, 단전 회로를 피하기 위해 레이어 정렬 허용량은 ± 3μm에 달합니다.
4주요 과제는 레이어 오작동 (원형 실패의 25%를 일으킨다) 과 채식 (공허가 전도성을 20% 감소) 을 통해 광학 정렬 및 구리 전자기 등으로 해결됩니다.
5하이엔드 애플리케이션 (항공우주, 의료, 데이터센터) 은 100Gbps 신호, 800V 전력 및 극한 온도 (-55°C ~ 150°C) 를 처리 할 수있는 능력으로 32층 PCB에 의존합니다.

핵심 개념: 32층 PCB 및 실명/장인 비아
제조 또는 응용을 탐구하기 전에 기본 용어를 정의하고 32층 PCB가 왜 맹인 및 묻힌 비아에 의존하는지 설명하는 것이 중요합니다.

32층 다층 PCB 는 무엇 입니까?
32층 PCB는 32개의 선도적 구리 (신호, 전력, 토양) 와 절연적 다이전트릭 (중판, 프리프레그) 의 교대 층으로 구성된 고밀도 회로판이다.하층 PCB와 달리 (12~20층), 32층 디자인:

1순차 래미네이션 (그대판을 2~4층의 하위 스택으로 만들어서 결합) 을 일단계 래미네이션 대신 사용하여 층 정렬에 대한 더 엄격한 통제를 가능하게 한다.
2전압을 안정시키고 소음을 줄이기 위해 전력 / 지상 비행 (일반적으로 8 ~ 10 비행) 을 통합합니다. 고 전력 (800V EV) 및 고속 (100Gbps) 시스템에 중요합니다.
3고도의 구멍을 뚫어야 합니다 (블라인드 비아에 레이저, 묻힌 비아에 정밀 기계) 밀도를 희생하지 않고 층을 연결하기 위해.

32층 PCB는 모든 애플리케이션을 위해 과다하지 않습니다. 그들은 밀도, 속도 및 신뢰성이 협상이 불가능한 설계에 예약됩니다. 예를 들어,인공위성 통신 모듈은 60개 이상의 부품 (트랜시버) 을 갖기 위해 32개의 계층이 필요합니다., 필터, 증폭기) 는 교과서보다 크지 않은 공간에 있습니다.

눈먼 & 묻힌 비아: 왜 32층 PCB가 그것 없이 살 수 없는가
Through-hole vias (which pass through all 32 layers) are impractical for high-density designs—they occupy 3x more space than blind/buried vias and introduce parasitic inductance that degrades high-speed signals뚜렷하고 숨겨진 비아스가 어떻게 문제를 해결하는지 설명합니다.

중요한 장점: 블라인드 / 장사 비아스를 사용하는 32층 PCB는 구멍 비아스를 가진 PCB보다 40% 더 많은 구성 요소를 탑재 할 수 있습니다. 예를 들어, 100mm × 100mm 32층 보드는 ~ 1,680 구성 요소 대 1,200개, 구멍이 있는.

왜 32 층 을 가지고 있습니까?
32층은 밀도, 성능 및 제조 가능성 사이의 균형을 이루고 있습니다. 더 적은 층 (20개 이상) 은 100Gbps/800V 시스템에 필요한 전력 평면이나 신호 경로를 지원할 수 없습니다.더 많은 계층 (40+) 이 너무 비싸지고 라미네이션 실패에 취약합니다.

데이터 포인트: IPC 데이터에 따르면32층 PCB는 데이터 센터와 항공우주로부터의 수요로 인해 2020년 5%에서 높은 밀도 PCB 출하량의 12%를 차지합니다..

실명 및 묻힌 비아와 함께 32 층 PCB의 제조 과정
32층 PCB를 제조하는 것은 10 단계 이상의 단계가 필요하며, 각 단계마다 엄격한 관용이 있습니다. ±5μm의 오차로도 보드가 쓸모 없게 될 수 있습니다.아래는 작업 흐름에 대한 자세한 분포입니다:
1단계: 스택업 디자인 성공의 기초
스택업 (층 순서) 은 신호의 무결성, 열 성능 및 배치를 결정합니다. 맹인 / 묻힌 비아와 함께 32층 PCB의 경우 일반적인 스택업에는 다음과 같은 것이 포함됩니다.

a.외부층 (1, 32): 내부층 2~5까지의 맹인 비아와 함께 신호층 (25/25μm의 흔적 너비/격차)
내부 신호 계층 (2 ∼8, 25 ∼31): 6 ∼10 및 22 ∼26 계층을 연결하는 묻힌 비아와 함께 고속 경로 (100Gbps 차원 쌍)
b. 전력/지상 평면 (9?? 12, 19?? 22): 800V 전력 분배 및 소음 감축을 위한 2oz 구리 평면 (70μm).
c. 버퍼 레이어 (13·18): 전력 및 신호 레이어를 격리하기 위한 다이 일렉트릭 레이어 (고 Tg FR4, 0.1mm 두께).

d.최고의 실천: 각 신호 계층을 인접한 지상 평면과 결합하여 100Gbps 신호에 대해 50%의 크로스 토크를 줄이십시오.EMI를 최소화하기 위해 ′′ 스트립 라인 ′′ 구성을 사용하십시오 (두 개의 지상 평면 사이의 신호 층).

단계 2: 기판 및 재료 선택
32층 PCB는 순차적인 라미네이션 열 (180°C) 에 견딜 수 있고 온도 변동에도 안정성을 유지할 수있는 재료가 필요합니다. 주요 재료는 다음과 같습니다.

중요한 선택: 고주파 설계 (60GHz+) 에서 FR4의 대신 Rogers RO4350 (Dk = 3.48) 를 사용하십시오. 이것은 100Gbps에서 신호 손실을 30% 감소시킵니다.

단계 3: 순차적 인 래미네이션
12층 PCB와 달리 (32층 보드) 는 정렬을 보장하기 위해 순차적인 라미네이션을 사용합니다.

a. 하위 스택 제조: 내부 신호 / 전력 층과 묻힌 비아와 함께 4 8 하위 스택 (각 4 8 층) 을 구축합니다.
b.첫 번째 래미네이션: 90분 동안 프리프레그와 진공 프레스 (180°C, 400 psi) 를 사용하여 결합 하위 스택.
c. 드릴링 & 플래팅: 부분 래미네이트 된 보드의 외부 층에 블라인드 비아스를 뚫고, 그 다음 전압판 구리를 사용하여 하위 스택을 연결합니다.
d. 최종 라미네이션: 외부 신호 층을 추가하고 32층 구조를 완성하기 위해 두 번째 라미네이션을 수행합니다.

정렬 허용: 레이어 사이의 단회로를 피하기 위해 중요한 ±3μm 정렬을 달성하기 위해 광학 정렬 시스템 (각 하위 스택에 신뢰 표시가있는) 을 사용하십시오.

4단계: 장님 및 묻힌 비아를 뚫고
파장은 32층 PCB의 기술적으로 가장 어려운 단계입니다. 두 가지 방법이 사용됩니다.

데이터 포인트: 블라인드 비아에 대한 레이저 뚫림은 32층 PCB에 대한 기계 뚫림에 비해 결함 비율을 40% 감소시킵니다. 단 하나의 나쁜 비아가 전체 보드를 파괴하는 경우 중요합니다.

단계 5: 구리 접착 및 채우기
유도성과 기계적 강도를 보장하기 위해 비아를 구리로 채워야 합니다. 32층 PCB의 경우:

a.오염 제거: 페르만가네이트 용액을 사용하여 벽을 통해 에포시 잔해를 제거하여 구리 접착을 보장합니다.
b.전자 없는 구리 접착: 전도기 기반을 만들기 위해 얇은 구리층 (0.5μm) 을 부착한다.
c. 전자기: 산적 구리황을 사용하여 비아 (15 ∼ 20μm) 를 두꺼워하고 공백을 채우며 신호 손실을 피하기 위해 95% 충전율을 목표로합니다.
d. 평형화: 보드 표면을 닦아 과도한 구리를 제거하여 부품 배치에 평평성을 보장합니다.

품질 검사: 엑스레이 검사를 사용하여 충전률> 5%의 빈자리를 통해 확인하여 전도도를 10% 감소시키고 열 저항을 증가시킵니다.

단계 6: 에치, 솔더 마스크, 최종 검사
마지막 단계는 PCB가 성능과 신뢰성 기준을 충족하는지 확인합니다.

a. 에치: 화학적 에치 (암모늄 퍼스울فات) 을 사용하여 25/25μm 신호 흔적을 생성합니다. 자동 광 검사 (AOI) 는 흔적 너비를 확인합니다.
b. 솔더 마스크 적용: 고온 LPI 솔더 마스크를 적용하고 UV 빛 잎 패드를 사용하여 구성 요소 용접에 노출합니다.
c. 테스트:
엑스레이 검사: 내부층 쇼트와 채용을 확인합니다.
비행 탐사선 테스트: 모든 32층의 전기 연속성을 확인합니다.
열순환: 항공우주/자동차용으로 -55°C~150°C (1000회) 에서 테스트 성능.

블라인드 및 묻힌 비아와 함께 32 층 PCB의 기술적 장점
실명/장인 비아 (blind/buried vias) 를 가진 32층 PCB는 세 가지 중요한 영역에서 하층 PCB를 능가합니다. 밀도, 신호 무결성, 열 관리.
140% 더 높은 구성 요소 밀도
맹인/장사된 비아스는 구멍을 통해 비아스에 의해 낭비되는 공간을 제거하여:

a. 더 작은 형태 요소: 위성 송신기용 32층 PCB는 100mm × 100mm footprint에 맞습니다.
b. 더 많은 부품: 1 제곱 인치당 1,680개의 부품, 20층 PCB에 1,200개의 부품은 의료 영상 장치에 60개 이상의 초고속 IC를 넣을 수 있습니다.

예제: 데이터 센터 100Gbps 트랜시버는 32층 PCB를 사용하여 4×25Gbps 채널, 클럭 생성기,그리고 80mm×80mm 공간에 EMI 필터 20층 보드가 성능을 희생하지 않고 달성할 수 없는.

2100Gbps+ 설계에 대한 우수한 신호 무결성
고속 신호 (100Gbps+) 는 기생충의 인덕턴스에 민감하며 EMI 엑스포가 발생합니다.

a.비생물 인덕텐스 감소: 맹인 비아스는 구멍을 뚫고 신호 반사율을 30%로 줄이기 위해 0.3~0.5nH 대 1~2nH를 추가합니다.
b. 제어된 임피던스: 스트라이프라인 구성 (지상 평면 사이의 신호) 은 ±5%의 허용값으로 50Ω (단단 끝) 및 100Ω (분차) 임피던스를 유지한다.
c.더 낮은 EMI: 전용 지상 평면 및 맹인/장인 비아 (blind/buried vias) 은 FCC B급 표준을 충족시키기 위해 중요한 45%의 방사성 배출을 감소시킵니다.

테스트 결과: 장막/장장막 비아와 함께 32층 PCB는 10cm의 흔적을 통해 100Gbps 신호를 전송하여 0.8dB 손실만 발생하고, 구멍이 있는 20층 PCB의 경우 1.5dB 손실을 발생시킨다.

3. 향상 된 열 관리
32층 PCB에는 8~10개의 구리 전력/지질 평면이 있으며, 이 평면은 내장된 열 분산기 역할을 합니다.

a.온도 저항이 낮다: 20층 PCB에 대해 0.5°C/W 대 0.8°C/W, 고전력 시스템에서 부품 온도를 20°C로 낮추는.
b.열분배: 구리 평면은 온대 부품 (예를 들어, 800V EV 인버터 IC) 에서 온도를 전면으로 분산하여 핫스팟을 피합니다.

케이스 연구: EV의 고전력 인버터에 있는 32층 PCB는 20층 보드에서 105°C 대 85°C의 IGBT 접합 온도를 유지합니다.이 IGBT 수명을 2배로 연장하고 냉각 시스템 비용을 단위당 $15로 줄입니다.

주요 제조업 과제 및 해결책
실명/장사된 비아와 32층 PCB는 채우기, 층 정렬, 그리고 비용이 가장 큰 문제점입니다. 아래는 검증된 해결책입니다:
1레이어 오차 (25%의 프로토타입 실패)
a. 도전: 하위 스택 사이의 ±5μm의 오차로도 내부 계층 사이의 단회로 발생한다.
b. 솔루션:
각 하위 스택에 피투셜 마크 (100μm 지름) 를 가진 광학 정렬 시스템을 사용하면 ±3μm 허용도를 달성합니다.
완전 생산 전에 정렬을 검증하기 위해 사전 라미네이트 테스트 패널은 잔해를 30% 감소시킵니다.

결과: 광학 정렬을 사용하는 항공용 PCB 제조업체는 기계 정렬의 75%에서 32층 보드에서 90%의 수익률을보고합니다.

2. 블라인드 / 채우기 통해 묻힌 (공백은 전도성을 감소)
a.문제: 채우기 (기계 굴착과 관련된 것이 일반적) 을 통해 들어오는 공백은 전도도를 20% 감소시키고 열 저항을 증가시킵니다.
b. 솔루션:
펄스 전류 (510A/dm2) 로 구리 전류를 사용하여 95% 밀도로 비아를 채울 수 있습니다.
표면 욕조에 유기 첨가물 (예를 들어 폴리에틸렌 글리콜) 을 첨가하여 빈 공간 형성을 방지합니다.

데이터 포인트: 구리로 채워진 비아스는 800V EV 시스템에 비아스가 활을 일으키는 경우 용접으로 채워진 비아보다 80% 더 적은 공백을 가지고 있습니다.

3높은 제조 비용 (20층 PCB 대비 3.5배)
a.문제: 순차적인 라미네이션, 레이저 굴착 및 테스트는 20층 PCB의 비용에 2.5배를 추가합니다.
b. 솔루션:
대량 생산: 대량 출력 (10k + 유닛) 은 단위 비용을 40% 감소시킵니다. 더 많은 보드에 설치 수수료를 퍼뜨립니다.
하이브리드 설계: 32 계층을 중요한 섹션 (예를 들어, 100Gbps 경로) 에만 사용하고 비비결적 신호에 20 계층을 사용하면 25%의 비용을 절감합니다.

예를 들어: 데이터 센터 OEM는 월 50k 32층 트랜시버를 생산하여 대량 생산을 통해 단위 비용을 150 달러에서 90 달러로 줄였습니다. 연간 총 3 백만 달러의 절감.

4테스트 복잡성 (숨겨진 내부 계층 결함)
a.문제: X선 검사 없이는 내부층의 단면 또는 개방 회로를 탐지하기가 어렵습니다.
b. 솔루션:
3차원 X선 검사를 사용하여 모든 32층을 스캔하면 10μm 정도의 결함을 감지합니다.
자동화된 테스트 장비 (ATE) 를 구현하여 각 보드 당 5분 동안 1,000개 이상의 연속성 테스트를 수행합니다.

결과: ATE는 대량 생산에 매우 중요한 수동 탐사에 비해 테스트 시간을 70% 줄입니다.

블라인드 및 묻힌 비아와 함께 32 계층 PCB의 고급 응용
실명/장인 비아와 함께 32층 PCB는 성능과 밀도가 비용을 정당화하는 산업에 예약되어 있습니다. 다음은 가장 일반적인 사용 사례입니다.
1항공우주 및 위성 통신
a.필요: 60GHz+ 신호와 -55°C에서 150°C의 온도를 지원하는 소형, 방사능 내성 PCB.
b.32-층 장점:
블라인드 / 장사 비아스는 위성 1U (43mm × 43mm) 차체에 60+ 개의 구성 요소 (트랜시버, 전력 증폭기) 를 탑재합니다.
방사능 저항성 로저스 RO4350 기판과 구리 비행기는 100kRad의 우주 방사선에 견딜 수 있습니다.

c.예제: NASA의 유로파 클립퍼 임무는 통신 모듈에 32층 PCB를 사용하여 600만 km 이상 <1% 신호 손실로 100Mbps 데이터를 지구로 전송합니다.

2데이터 센터 (100Gbps+ 트랜시버)
a.필요: 1U 랙에 맞게 1Gbps/400Gbps 트랜시버를 위한 고밀도 PCB 및 신호 손실을 최소화합니다.
b.32-층 장점:
4 × 25Gbps 채널은 80mm × 80mm 발자국으로 맞게되며, 랙 단위당 48개의 트랜시버를 가능하게 한다.
스트라이프라인 구성과 블라인드 비아스는 100Gbps 이더넷에 100Ω의 디퍼셜 임피던스를 유지합니다.
시장 트렌드: 32 계층 PCB는 데이터 센터 트랜시버 PCB의 35%를 차지하고 있으며 2022 년 15%에서 400Gbps 배포로 인해 증가했습니다.

3전기차 (800V 인버터 및 ADAS)
a. 필요: 800V DC, 300A 전류 및 하위 온도 (125°C) 를 처리하는 고전력 PCB.
b.32-층 장점:
구리 전력 평면 810은 20층 PCB에 비해 전압 하락을 30% 감소시키는 800V를 균등하게 분배합니다.
블라인드 비아스는 외부 IGBT를 내부 전력 평면으로 연결하여 전환 손실을 유발하는 기생충 인덕턴스를 제거합니다.
c. 예제: 포르쉐의 Taycan은 800V 인버터에서 32층 PCB를 사용하여 충전 시간을 25% 줄이고 20층 디자인에 비해 범위는 10% 증가합니다.

4의료기기 (CT 스캐너 및 외과 로봇)
a.필요: 고해상도 영상 촬영과 정밀한 로봇 제어를 위한 컴팩트하고 소음도 낮은 PCB.
b.32-층 장점:
장님/장인 비아스는 150mm×150mm의 외과 로봇 팔에 50개 이상의 부품 (영상 프로세서, 모터 컨트롤러) 을 탑재합니다.
소음도 낮은 지상 비행기는 EMI를 45% 감소시킵니다. CT 스캐너 이미지 해상도 (0.1mm 픽셀 크기) 에 매우 중요합니다.
c. 준수: 32층 PCB는 생물 호환성 및 살균 (134°C 자동 클라빙) 에 대한 ISO 13485 표준을 충족합니다.

블라인드 및 묻힌 비아와 함께 32 층 PCB에 대한 FAQ
Q1: 32층 PCB의 최소 추적 너비 / 간격은 무엇입니까?
A: 대부분의 제조업체는 레이저 에칭으로 25/25μm (1/1 밀리) 를 달성합니다. 고급 프로세스 (예: 깊은 UV 리토그래피) 는 고주파 설계에 20/20μm까지 도달 할 수 있지만 비용이 15% 증가합니다.

Q2: 32층 PCB에서 맹인/장인 비아스는 얼마나 신뢰할 수 있습니까?
A: IPC-6012 클래스 3 표준에 따라 제조되면, 맹인 / 묻힌 비아스는 <1% 실패율로 1,000+ 열주기 (-40 °C ~ 125 °C) 를 견딜 수 있습니다. 항공우주 응용 분야에서는 MIL-STD-883H를 충족합니다.10년 이상의 신뢰성을 보장합니다..

Q3: 32층 PCB는 유연한 기판을 사용할 수 있습니까?
A: 희귀하게 융통성 있는 기판 (폴리마이드) 은 32층의 연속 라미네이션에 어려움을 겪습니다. 대부분의 32층 PCB는 고강도 FR4 또는 로저스를 사용합니다. 유연한 고밀도 설계에 대해서는12~20층 (유연한 구간) 및 32층 (직한 코어) 의 딱딱한 플렉스 PCB를 사용합니다..

Q4: 블라인드 / 묻힌 비아와 32층 PCB의 납품 시간은 무엇입니까?
A: 프로토타입은 4~6주 (순차 래미네이션과 테스트로 인해) 가 소요됩니다. 대량 생산 (10k + 유닛) 은 8~10주가 소요됩니다.빠른 전환 서비스는 가속 래미네이션과 테스트를 통해 프로토타입을 3~4주로 줄일 수 있습니다..

Q5: 20층 PCB보다 32층 PCB를 언제 선택해야 합니까?
A: 32층을 선택하면:

a. 당신은 1 평방 인치당 1200개 이상의 부품이 필요합니다.
b. 당신의 설계는 100Gbps+ 신호 또는 800V 전원을 필요로 합니다.
c. 공간은 중요 (예: 위성, 외과 로봇)

50Gbps 또는 400V 설계의 경우, 블라인드 / 장사 비아와 20층 PCB가 더 비용 효율적입니다.

결론
시각이 멀고 장착된 비아와 함께 32층 다층 PCB는 차세대 전자제품의 척추이며 항공우주, 데이터센터, EV 및 의료기기에 필요한 밀도, 속도 및 신뢰성을 가능하게합니다.그 제조는 복잡하고 비용이 많이 들지만, 이점은 40% 더 높은 밀도, 30% 더 낮은 신호 손실, 20 °C 냉각 작동은 고급 애플리케이션에 대한 투자를 정당화합니다.

기술이 발전함에 따라 32층 PCB는 더 쉽게 사용할 수 있습니다. 인공지능에 기반한 스택업 디자인은 엔지니어링 시간을 50% 줄이고 새로운 기판 재료 (예를 들어,그라핀 강화 FR4) 는 비용을 낮추고 열 성능을 향상시킬 것입니다.엔지니어와 제조업체의 경우, 이 PCB를 마스터하는 것은 단순히 경쟁적인 이점일 뿐만 아니라 내일의 전자제품을 구축하는 데 필수적입니다.

위성 송신기나 800V EV 인버터를 설계하든 간에, 실명/장인 비아와 함께 32층 PCB는 야심찬 아이디어를 현실로 전환할 수 있는 성능을 제공합니다.올바른 제조 파트너와 디자인 전략으로이 PCB는 당신의 사양을 충족시킬 뿐만 아니라 가능한 것을 재정의할 것입니다.