HDI 딱딱-유연 PCB 발전: 전자 설계의 경계를 확장

고밀도 상호 연결 (HDI) 딱딱한 플렉스 PCB는 HDI 기술의 공간 절약 이점을 딱딱한 플렉스 설계의 다재다능성으로 결합하여 회로 보드 혁신의 정점을 나타냅니다.이 첨단 PCB는 항공우주에서 웨어러블 기기에 이르기까지 산업에 혁명을 일으켰습니다., 이전보다 더 작고 가볍고 신뢰할 수 있는 장치를 가능하게 합니다. 재료, 제조 및 디자인 도구의 최근의 발전은 그들의 능력을 확장했습니다.다음 세대의 전자제품에 없어서는 안 될.

이 가이드는 HDI 딱딱한 플렉스 PCB 기술에서 가장 최근의 돌파구를 탐구하고 복잡한 엔지니어링 과제를 어떻게 해결하고 왜 최첨단 장치의 기초가되고 있는지에 대해 설명합니다.마이크로 비아 혁신에서 고급 라미네이션 기술까지, 우리는 빠르게 진화하는 이 분야를 주도하는 발전에 몰입할 것입니다.

주요 내용
1.HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 전통적인 딱딱한 플렉스 PCB보다 30~50% 더 높은 구성 요소 밀도를 달성하기 위해 마이크로 비아 (50~150μm) 와 유연한 힌지를 결합합니다.
2저손실 폴리마이드와 나노 복합형 다이 일렉트릭과 같은 최근의 재료 발전은 50Gbps+의 신호 무결성을 향상시키고 200°C까지의 작동 온도를 향상 시켰습니다.
3레이저 직접 영상 (LDI) 및 순차 라미네이션 기술은 이제 0.3mm pitch BGA와 쌓인 마이크로비아에 중요한 ±5μm 정렬 정확도를 가능하게합니다.
4이 PCB는 기기의 무게를 20~40% 감소시키고 진동에 취약한 응용 프로그램에서 신뢰성을 60% 향상시킵니다. 접이 가능한 스마트 폰에서 항공 우주 센서에 이르기까지 사용 사례가 있습니다.

HDI 딱딱-유연 PCB 는 무엇 입니까?
HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 두 가지 핵심 기술을 통합합니다.
1.HDI: 마이크로 비아, 얇은 흔적 (2550μm) 및 밀도가 높은 층 스택을 사용하여 구성 요소 밀도를 극대화합니다.
2.Rigid-Flex: 튼튼한 섹션을 결합합니다 (부품을 장착하기 위해) 유연한 힌지 (굽기 및 3D 통합).
그 결과 하나의 연속 회로로
a. 사각형 인치당 1,000개 이상의 부품이 적합합니다 (표준 릭드 플렉스에서 500~700).
b. 신호의 무결성을 희생하지 않고 모서리를 구부리고, 접거나, 회전합니다.
c. 고 신뢰성 시스템에서 고장점을 줄이기 위해 커넥터와 케이블을 제거합니다.
최근 발전은 이러한 능력을 더욱 발전시켜 가장 까다로운 애플리케이션에 적합한 HDI 딱딱한 플렉스 PCB를 만들었습니다.

HDI 딱딱-유연 PCB 기술 의 발전
1미크로비아 혁신: 더 작고 더 신뢰할 수 있는 연결
미크로비아 (층을 연결하는 소형 접착된 구멍) 는 HDI 기술의 척추이며 최근 발전은 잠재력을 확장했습니다.
초소형 미크로비아: 자외선 레이저 파장은 이제 50μm 지름의 미크로비아를 달성합니다 (한 십 년 전의 100μm보다 낮습니다), 같은 공간에서 40% 더 높은 층 연결을 가능하게합니다.이 작은 비아스는 0.3mm pitch BGA 및 칩 스케일 패키지 (CSP).
b. 겹쳐진 비아와 단계화 된 비아: 고급 순차 라미네이션은 겹쳐진 마이크로 비아 (직선으로 3+ 층을 연결) 를 ±5μm 정렬로 허용하여 단계화 된 비아에 비해 공간 사용량을 30% 감소시킵니다.
c. 매장된 마이크로 비아스: 내부 층 사이의 숨겨진 비아스는 외부 층을 구성 요소로 자유롭게하며, 8층 이상의 설계에서 사용할 수 있는 표면 면적을 25% 증가시킵니다.

2재료의 돌파구: 압력 아래의 성능
새로운 재료들은 온도, 주파수, 유연성의 오랜 제한을 극복했습니다.
a.저손실 유연 다이렉트릭: 세라믹 나노 입자 (예를 들어, 로저스 RO3003) 로 투여된 폴리아미드는 이제 3.0만큼 낮은 다이렉트릭 상수 (Dk) 와 손실 접착점 (Df) <0을 제공합니다.002, 5G 및 데이터 센터 애플리케이션에 중요한 플렉스 섹션에서 50Gbps + 신호 전송을 가능하게합니다.
b.고온 플렉스 레이어: 변형된 폴리아미드는 200°C의 연속 작동을 견딜 수 있다 (150°C 이상)하우드 자동차 전자제품 및 항공우주 엔진에 적합한 HDI 딱딱한 플렉스 PCB를 만드는 것.
c. 향상된 접착제: 나노 구조 접착제는 딱딱하고 유연한 층 사이의 결합 강도를 50% 향상시켜 진동에 취약한 환경 (예: 산업용 로봇) 에서 탈lamination 위험을 감소시킵니다.

3제조 정밀: 레이저 및 자동화
제조 기술은 HDI 딱딱한 플렉스 디자인의 복잡성을 처리하기 위해 진화했습니다.
a. 레이저 직접 영상 (LDI): 레이저 패턴으로 전통적인 광 마스킹을 대체하여 25/25μm의 흔적 너비 / 간격 (광 마스크와 50/50μm) 을 달성합니다.LDI는 또한 큰 패널에서 정확도를 향상시킵니다., ±3μm 허용도
b.순차 래미네이션 2.0: 실시간 압력 및 온도 모니터링을 갖춘 첨단 프레스는 딱딱하고 유연한 층의 균일한 결합을 보장합니다. 이것은 층의 오차를 ±5μm (옛 시스템에서 ±25μm에 비해) 로 줄입니다.쌓인 미크로비아에 매우 중요합니다..
플렉스 레이어에 대한 자동 광학 검사 (AOI): 고해상도 카메라 (50MP+) 는 플렉스 흔적의 미세 균열과 마이크로 비아의 공백을 감지하며, 수동 검사에서 95%에서 99.5%의 정확도를 나타냅니다.

4디자인 소프트웨어: 3D 모델링 및 시뮬레이션
현대적인 디자인 도구는 HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 독특한 과제를 지원합니다.
a.3D 굽기 시뮬레이션: 알티엄 디자이너와 캐덴스 알레그로와 같은 소프트웨어는 플렉스 섹션이 어떻게 굽는지를 시뮬레이션하여 스트레스 지점을 예측하고 사용 중에 흔적이 균열하지 않도록합니다.이것은 프로토타입 반복을 40% 감소시킵니다..
b. 플렉스-리직 전환에 대한 임피던스 모델링: 필드 풀러 (예를 들어, 폴라 Si8000) 는 고속 신호에 대한 50Ω/100Ω의 일관성을 보장하는 릭스-플렉스 경계를 가로질러 임피던스를 계산합니다.
c.열분석: 통합 열 지도 도구는 밀도가 높은 HDI 구간에서 열 분포를 예측하여 설계자가 민감한 부분 (예를 들어, 전력 IC) 에서 열 발생 부품을 배치하는 데 도움이됩니다..(g., 센서)

첨단 HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 장점
이러한 발전은 전자 장치에 대한 실질적인 이점으로 번역됩니다.
1전례 없는 소형화
a.부품 밀도: 1cm3 패키지에 6+ 센서와 함께 청각기 같은 장치를 가능하게 하는 1000+ 부품 / 평방인치 (표준적인 딱딱한 플렉스에서 500 대)
b. 공간 절감: 커넥터와 케이블을 제거하면 장치 부피가 30%~50% 감소합니다. 예를 들어 HDI 딱딱한 플렉스 PCB를 사용하는 군사 라디오는 전신보다 40% 작습니다.

2향상된 신뢰성
a. 진동 저항: 1개 부품 구조는 케이블로 연결된 딱딱한 PCB보다 60% 적은 고장으로 20G 진동 (MIL-STD-883H) 에 저항합니다.
b.열력 성능: 고온 재료와 향상된 열 분포는 부품 온도를 20~30°C로 줄이고 LED 조명 및 전원 공급 장치의 수명을 2~3배로 연장합니다.

3. 우수한 신호 무결성
a.고속 지원: 저손실 다이렉트릭과 제어된 임피던스는 5G 기지국 및 AI 가속기에 중요한 50Gbps+ 데이터 속도를 가능하게합니다.
b.감소된 EMI: 밀도가 높은 지상화와 보호 된 흔적은 전자기 간섭을 30% 감소시켜 HDI 딱딱한 플렉스 PCB를 의료 영상 장비에 이상적으로 만듭니다.

4대용량 생산의 비용 효율성
HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 표준 딱딱한 플렉스 PCB보다 2~3배 더 비용이 들지만 전체 시스템 비용을 다음과 같이 줄입니다.
a. 커넥터, 케이블 및 조립 노동을 제거합니다. (대량에서 단위 당 (1 ′′) 5을 절약합니다.)
b. 더 나은 제조 정밀성을 통해 5%에서 <1%까지 재작업 비율을 줄입니다.

응용 분야: 첨단 HDI 딱딱-유연 PCB가 빛나는 곳
1웨어러블 기술
스마트워치 및 피트니스 추적기: HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 심장 박동 측정기, GPS 및 디스플레이를 손목에 맞는 플렉스 힌지와 함께 40mm 케이스에 맞게합니다.
의료용 웨어러블 기기: 연속적인 포도당 모니터링 기기는 초소형 마이크로바이아를 사용하여 센서, 배터리 및 송신기를 패치 크기의 장치에 연결합니다.

2항공우주 및 국방
위성 유해물: 가벼운 무게 (20~40% 체중 감량) 및 방사능 내성 HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 발사 비용을 최소화하고 우주 환경에 견딜 수 있습니다.
항공기: 관성 내비게이션 시스템은 12층 HDI 딱딱한 플렉스 디자인을 사용하여 가속계, 자이로스코프 및 프로세서를 좁은 조종석 공간에 배치합니다.

3소비자 전자제품
폴더블 폰: 50μm 마이크로 비아와 함께 HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 폴더블 디스플레이를 메인 보드에 연결하여 신호 손실없이 100,000+ 번 접을 수 있습니다.
VR 헤드셋: 밀도가 높은 컴포넌트 패키징과 3D 라우팅으로 헤드셋 무게가 30% 감소하여 연장 사용 시 편안함을 향상시킵니다.

4의료기기
임플란테블: 심장 박동제 및 신경 자극기는 75μm 미크로비아를 가진 생체 호환성 HDI 딱딱한 플렉스 PCB를 사용하여 10mm3 패키지에 더 많은 치료 모드를 장착합니다.
내시경: 미세한 흔적 (25μm) 을 가진 유연한 섹션은 카메라 끝에서 프로세서로 고화질 비디오를 전송하여 침습적이지 않은 절차를 가능하게합니다.

도전 과 미래 방향
발전에도 불구하고 HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 다음과 같은 과제를 직면합니다.
비용: 초소규모의 마이크로바이아와 첨단 재료는 소량 애플리케이션에 대한 비용을 높게 유지합니다.
설계 복잡성: 엔지니어들은 3차원 라우팅과 마이크로비아 배치 최적화를 위해 전문적인 훈련이 필요합니다.
미래 발전은 다음에 초점을 맞출 것입니다.
인공지능 기반 설계: 기계 학습 도구로 HDI의 딱딱한 플렉스 레이아웃을 자동화하여 설계 시간을 50% 단축합니다.
생분해성 재료: 일회용 의료기기용 친환경 플렉스 레이어
통합 센서: 자신의 건강을 모니터링하는 ′′스마트′′ PCB를 위한 플렉스 레이어에 직접 스트레인지 또는 온도 센서를 삽입합니다.

자주 묻는 질문
Q: HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 최대 계층 수는 무엇입니까?
A: 상업용 디자인은 16층에 달하지만, 항공우주 프로토타입은 20층 이상의 고급 라미네이션을 사용합니다.

Q: HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 높은 전류를 처리할 수 있습니까?
A: 네, 단단한 구리 (2~4온스) 는 20~30A를 지원하며 EV의 전력 관리에 적합합니다.

Q: HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 구성 요소는 얼마나 작을 수 있을까요?
A: 그들은 01005 패시브 (0.4mm × 0.2mm) 및 0.3mm pitch BGA를 지원하며, 미래의 디자인은 0.2mm pitch를 목표로합니다.

Q: HDI 딱딱한 플렉스 PCB는 납 없는 용접과 호환됩니까?
A: 예~고온도 폴리미드 및 접착제는 납 없는 용접에 필요한 260°C의 재흐름 온도에 견딜 수 있습니다.

Q: HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 전형적인 납품 시간은 얼마입니까?
A: 프로토타입은 4~6주, 대량 생산은 6~8주입니다. 복잡한 제조 단계로 인해 표준 PCB보다 약간 길습니다.

결론
HDI 딱딱한 플렉스 PCB의 발전은 전자 설계에서 가능한 것을 변화시켰고, 그 어느 때보다 작고, 더 신뢰할 수 있고, 더 능력있는 장치를 가능하게 했습니다.50μm 미크로비아에서 50Gbps 신호 지원, 이 혁신은 현대 전자제품의 중요 요구 사항인 소형화, 성능 및 내구성을 충족시킵니다.
재료, 제조 및 디자인 도구가 계속 발전함에 따라 HDI 융통형 PCB는 유연한 디스플레이, IoT 센서,그리고 차세대 의료기기엔지니어와 제품 디자이너에게 이러한 발전을 수용하는 것은 단순히 선택이 아니라 혁신이 마이크로미터와 밀리 초에 측정되는 시장에서 경쟁력을 유지하는 데 필수적입니다.
전자기기의 미래는 유연하고 밀도가 높고 연결이 가능하며 HDI 딱딱하고 유연한 PCB가 그 길을 개척하고 있습니다.