IC 기판 PCB: 첨단 전자 제품의 핵심 기능 및 주요 응용 분야

IC 기판 PCB는 통합 회로 (IC) 와 전통적인 인쇄 회로 보드 사이의 중요한 다리를 나타냅니다.오늘날 전자제품에서 요구되는 소형화와 고성능을 가능하게 합니다.표준 PCB와 달리, 이 특화된 기판은 현대 칩의 초미세 피치 연결을 처리하도록 설계되었습니다.기존 회로보드를 압도할 수 있는 112Gbps까지의 데이터 속도와 전력 밀도를 지원합니다.스마트폰에서 데이터센터 서버에 이르기까지 IC 기판 PCB는 차세대 기술을 가능하게 하는

이 가이드는 IC 기판 PCB의 고유 함수, 제조의 복잡성, 전통적인 PCB와 다른 방법, 그리고 주요 산업에서 필수적인 역할을 탐구합니다.5G 모덤이나 고성능 GPU를 설계하든, 이 기체를 이해하는 것은 최첨단 성능을 발휘하는 데 필수적입니다.

주요 내용
1.IC 기판 PCB는 IC와 PCB 사이에 interposers 역할을 하며, 칩의 초미세 피치 (≤50μm) 를 표준 PCB의 더 거친 피치 (≥100μm) 로 변환합니다.
2이들은 전통적인 PCB보다 3~5배 높은 I/O 밀도를 지원하며, 하나의 칩에 최대 10,000개의 연결이 가능하며, 이는 현대 프로세서와 5G 트랜시버에 매우 중요합니다.
3.BT 樹脂 (비스마레이마이드 트리아진) 및 ABF (Ajinomoto Build-up Film) 와 같은 첨단 물질은 낮은 신호 손실과 함께 고 주파수 성능 (112Gbps까지) 을 가능하게합니다.
4주요 애플리케이션은 스마트폰 (AP/BB 칩), 데이터 센터 서버 (CPU/GPU), 자동차 전자제품 (ADAS 칩) 이 있으며, 세계 시장은 2026년까지 35억 달러에 달할 것으로 예상된다.

IC 기판 PCB 는 무엇 입니까?
IC 기판 PCB는 통합 회로 (CPU, GPU 및 RF 칩과 같은) 를 더 큰 PCB에 물리적으로 및 전기적으로 연결하도록 설계된 고밀도 상호 연결 (HDI) 구조입니다.그들은 번역 층으로 작용합니다., ∆ IC의 작은, 밀접한 거리를 가진 핀을 (일반적으로 <50μm 피치) 표준 PCB의 더 큰, 더 넓게 거리를 둔 패드로 변환합니다 (일반적으로 100μm + 피치).

핵심 부품
a. 기본 재료: 높은 열 안정성과 낮은 변압 손실을 위해 BT 樹脂 (비스말레이마이드 트리아진) 또는 ABF (Ajinomoto Build-up Film).
b. 구리층: 10/10μm까지 긴 선/공간 (L/S) 을 가진 얇은 (12~18μm) 구리 흔적, 밀도가 높은 경로를 가능하게 한다.
c. 비아스: 최대 1의 측면 비율을 가진 마이크로비아스 (50~100μm 지름)1, 너무 많은 공간을 차지하지 않고 층을 연결..
d. 표면 마감: IC 부딪히는 신뢰할 수있는 용접 관절을 위해 전자기 없는 니켈 몰입 금 (ENIG) 또는 니켈 팔라디움 금 (ENEPIG).

IC 기판 PCB가 어떻게 작동하는지
IC 기판 PCB의 주요 기능은 IC와 PCB 사이의 " pitch mismatch "를 해결하는 것입니다.
1칩 부착: IC (예를 들어, 스마트 폰의 애플리케이션 프로세서) 는 플립 칩으로 용매 부름을 통해 기판에 연결되며, 각 부름은 기판의 패드에 연결됩니다.
2.신호 라우팅: 기판의 얇은 음향은 IC의 덩어리에서 기판의 밑쪽에 있는 더 큰 패드로 신호를 라우팅합니다.
3.PCB 연결: 기판은 용접 공 (BGA) 를 통해 표준 PCB에 장착되어 IC의 고밀도 연결을 PCB의 낮은 밀도 라우팅으로 변환합니다.
이 프로세스는 초고력 칩에 의해 생성되는 열을 관리하는 동시에 100Gbps를 초과하는 속도에서도 최소한의 손실로 신호가 이동하는 것을 보장합니다.

IC 기판 PCB 대 전통적인 PCB: 주요 차이점
IC 기판 PCB는 표준 PCB보다 훨씬 복잡하며, IC 통합에 맞춘 사양이 있습니다.

IC 기판 PCB의 핵심 기능
IC 기판 PCB는 첨단 전자 장치를 가능하게 하는 네 가지 중요한 역할을 수행합니다.
1고밀도 신호 라우팅
현대 IC (예를 들어, 7nm 프로세서) 는 수천 개의 I/O 핀을 작은 발자국 (예를 들어, 15mm × 15mm) 에 포장하고 있다. IC 기판은 초미세 흔적을 사용하여 이 신호를 경로한다 (10/10μm L/S),횡단음성 및 신호 손실을 피합니다.예를 들어, 5G 모덤의 IC 기판은 2,000 + RF 및 디지털 신호를 처리하며, 각 기판은 28GHz 성능을 유지하기 위해 정확한 임피던스 제어 (50Ω) 를 필요로합니다.

2열 관리
고전력 칩 (예를 들어, GPU) 은 100W+의 열을 생성하며, 그 열을 분산시켜 증축을 방지해야합니다. IC 기판은 다음과 같은 것을 사용합니다.
a.열전도성 물질: 세라믹 필러가 있는 BT 樹脂은 방열기로 열 전달을 향상시킵니다.
b. 구리 열분산기: 기판의 두꺼운 구리층 (70μm) 은 열을 균등하게 분배한다.
데이터: 구리 열 분산기를 갖춘 IC 기판은 표준 기판에 비해 칩 접합 온도를 15°C 감소시켜 신뢰성을 30% 향상시킵니다.

3전력 분배
IC는 최소한의 소음으로 안정적인 전력 (예: CPU의 0.8V) 을 필요로 한다. IC 기판은 다음을 통해 이를 달성한다:
a.전력 평면: 모든 IC 핀에 전력을 공급하는 얇고 연속적인 구리 층.
b. 분리 콘덴서 통합: 임베디드 콘덴서 (01005 크기) 는 전압 물결을 감소시킵니다.
결과: IC의 전압 변동은 2% 이하로 유지되며, 높은 부하 작업에서도 안정적인 성능을 보장합니다. (예를 들어 스마트 폰에서 게임하는 경우).

4기계 지원
IC는 취약하며 열 또는 기계적 스트레스로 굽는 경향이 있습니다. IC 기판:
a. 매치 CTE (열적 팽창 계수): BT 樹脂 (12~16 ppm/°C) 는 실리콘 (2,6 ppm/°C) 과 밀접하게 일치하여 온도 주기에 스트레스를 줄입니다.
(b) 딱딱함을 제공: 스마트 폰과 같은 떨어지지 않는 장치에서 중요한 IC 부름을 손상시킬 수있는 구부리는 것을 방지하십시오.

IC 기판 PCB의 제조 과정
IC 기판의 생산은 표준 PCB 프로세스를 넘어 정밀 제조가 필요합니다.
1기본 재료 준비: BT 樹脂 또는 ABF 시트는 크기에 따라 잘라지며, 한쪽 또는 양쪽에서 구리 포일로 겹쳐집니다.
2.빌드업 레이어: 사진 리토그래피를 사용하여 레이어는 순차적으로 추가됩니다.
a. 패턴: 자외선은 마스크를 통해 광 저항을 노출시켜 흔적 패턴을 정의합니다.
b.어치: 보호되지 않은 구리를 제거하여 미세한 흔적을 남깁니다.
c. 미생물 구멍: 레이저 구멍은 층 사이에 50~100μm 비아스를 만듭니다.
3플래팅: 비아들은 전도성을 보장하기 위해 층을 연결하기 위해 구리로 덮여 있습니다.
4표면 마감: ENIG 또는 ENEPIG는 IC 부름과 신뢰할 수있는 용접 결합을 보장하기 위해 패드에 적용됩니다.
5검사: AOI (Automated Optical Inspection) 와 X-ray는 흔적 정확성과 품질을 통해 확인하며, 결함 허용량은 10,000 흔적 당 <1이다.

IC 기판 PCB의 주요 응용
IC 기판 PCB는 고성능 소형 전자 장치를 요구하는 산업에서 필수적입니다.
1모바일 장치
스마트 폰 및 태블릿:
애플리케이션 프로세서 (AP): IC 기판은 7nm/5nm 칩 (예를 들어, 퀄컴 스냅드래곤, 애플 A 시리즈) 을 주 PCB에 연결하여 CPU, GPU 및 AI 코어에 1,000+ 신호를 처리합니다.
5G 모덤: 저손실 ABF 물질을 가진 기판은 28GHz/39GHz mmWave 신호를 지원하여 멀티 기가 비트 데이터 속도를 가능하게합니다.
예를 들어: 최신 플래그십 스마트폰은 5nm AP를 연결하기 위해 20/20μm L/S로 6층 IC 기판을 사용하여 이전 디자인에 비해 전체 장치 두께를 0.5mm로 줄입니다.

2데이터 센터 및 컴퓨팅
서버와 작업장:
CPU/GPU: 고전력 칩 (예를 들어, 인텔 Xeon, NVIDIA H100) 은 400W + 전력 및 100Gbps + 칩 간 신호를 처리하기 위해 내장 된 열 분산기와 함께 IC 기판을 사용합니다.
메모리 모듈: DDR5 및 HBM (고대 대역폭 메모리) 를 위한 기판은 좁은 타이밍 마진과 함께 8400Mbps 데이터 속도를 가능하게 한다.
트렌드: 3D IC 서브스트라이트 (더 쌓인 계층) 는 멀티 칩 모듈 (MCM) 을 연결하기 위해 등장하고 있으며, 칩 사이의 신호 지연을 40% 감소시킵니다.

3자동차 전자제품
고급 운전자 보조 시스템 (ADAS):
레이더/리다르 칩: 고온 BT 樹脂 (-40°C ~ 125°C) 을 가진 IC 기판은 ADAS 프로세서 (예를 들어, NVIDIA Orin) 를 센서와 연결하여 가혹한 환경에서 신뢰할 수있는 작동을 보장합니다.
인포테인먼트 시스템: 기판은 4K 디스플레이 인터페이스와 5G 연결을 지원하며 진동 저항성 설계 (20G +) 를 제공합니다.
적합성: 자동차용 IC 기판은 IATF 16949 표준을 충족하며 안전에 중요한 시스템에 대한 결함 제도 요구 사항입니다.

4소비자 전자제품
a. 웨어러블: 스마트 워치 및 AR 안경은 매우 얇은 (0.2mm) IC 기판을 사용하여 작은 칩 (예를 들어 심박수 모니터) 을 컴팩트 PCB에 연결하며, 곡선 디자인을 위한 유연한 옵션을 제공합니다.
b. 게임 콘솔: 콘솔의 고성능 GPU (예를 들어, 플레이스테이션 5, 엑스박스 시리즈 X) 는 4K/120fps 그래픽 처리를 처리하기 위해 15/15μm L/S의 IC 기판에 의존합니다.

IC 기판 PCB의 신흥 추세
전자제품이 더 높은 성능과 소형화를 향해 나아갈 때, IC 기판은 진화하고 있습니다.
a.3D 통합: 쌓인 IC 기판 (3D IC) 은 칩 사이의 신호 경로를 50% 감소시켜 AI 가속기에서 더 빠른 데이터 전송을 가능하게합니다.
b. 내장된 부품: 기판에 내장된 콘덴시터와 저항기는 공간을 절약하고 112Gbps+ 신호에 중요한 기생충 인덕턴스를 감소시킵니다.
지속가능성: 재활용 가능한 BT 樹脂 및 납 없는 접착 (ENEPIG) 은 RoHS 및 EU EcoDesign 지침에 부합하여 환경 영향을 줄입니다.

자주 묻는 질문
Q: 왜 전통적인 PCB가 IC 기판 PCB를 대체할 수 없습니까?
A: 전통적인 PCB는 현대 IC를 연결하는 데 필요한 얇은 피치 라우팅 (≤50μm L/S) 및 재료 성능 (낮은 Dk/Df) 이 부족합니다. 표준 PCB를 사용하면 신호 손실, 크로스 토크,그리고 열 문제.

Q: IC 기판의 최대 I/O 수는 무엇입니까?
A: 최첨단 기판은 GPU와 같은 고성능 칩에 최대 10,000개의 I/O를 지원하며, 연결 사이가 50μm의 피치입니다.

Q: IC 기판은 어떻게 높은 주파수 (예: 100Gbps) 를 처리합니까?
A: 저손실 물질 (ABF, Dk=3.0) 및 제어 된 임피던스 흔적 (50Ω) 은 신호 저하를 최소화하고 지상 평면은 EMI를 감소시킵니다.

Q: IC 기판이 비싸나요?
A: 예, 그들은 고도의 재료와 정밀한 제조로 인해 전통적인 PCB보다 5~10배 더 비싸습니다.고성능 장치를 가능하게 하는 역할은 프리미엄 전자제품에 대한 비용 효율성을 높여줍니다..

Q: IC 기판 기술의 미래는 어떤가요?
A: 3D 쌓인 기판과 광학 통합 (광 신호를 위한) 은 200Gbps+ 데이터 속도와 100B+ 트랜지스터를 가진 AI 칩을 지원하는 차세대 기판을 구동할 것입니다.

결론
IC 기판 PCB는 점점 줄어드는 IC 세계와 더 큰 PCB 생태계 사이의 중요한 연결 고리이며, 현대 전자제품을 정의하는 성능과 소형화를 가능하게합니다.5G 스마트폰에서 데이터센터 GPU까지, 이러한 전문 기판은 종종 그들이받을 자격이 인정받지 않고 가장 까다로운 신호, 전력 및 열 요구 사항을 처리합니다.
칩이 더 작은 노드, 더 높은 I/O 수, 더 빠른 속도로 발전함에 따라 IC 기판 PCB는 3D 통합, 임베디드 부품,새로운 필요를 충족시키기 위한 새로운 재료엔지니어와 제조업체에게는 이러한 기판을 이해하는 것이 더 이상 선택 사항이 아닙니다. 성능과 크기가 중요한 시장에서 경쟁력을 유지하는 데 필수적입니다.
결국, IC 기판 PCB는 눈에 보이지 않을 수도 있지만 그들의 영향은 우리가 매일 사용하는 모든 고속 고성능 장치에서 볼 수 있습니다.