초고밀도 HDI PCB: 차세대 전자를 위한 장점, 성능 특징 및 주요 이점

Ultra HDI(Ultra High-Density Interconnect) PCB는 PCB 소형화 및 성능의 정점을 나타내며, 5G 스마트폰부터 의료용 임플란트에 이르기까지 현대 기술을 정의하는 소형 고속 장치를 가능하게 합니다. 100μm 마이크로비아 및 50/50μm 트레이스 간격을 지원하는 표준 HDI PCB와 달리 Ultra HDI는 45μm 마이크로비아, 25/25μm 트레이스 및 고급 스태킹 기술로 경계를 넓힙니다.

이 가이드는 Ultra HDI PCB가 기존 설계를 능가하는 방법, 주요 기능, 실제 응용 분야 및 차세대 전자 제품에 필수적인 이유를 살펴봅니다. 6G 프로토타입 또는 웨어러블 건강 모니터를 설계하든 Ultra HDI의 장점을 이해하면 새로운 수준의 성능과 소형화를 달성하는 데 도움이 됩니다.

주요 내용
 1.Ultra HDI PCB는 45μm 마이크로비아, 25/25μm 트레이스 간격 및 0.3mm 피치 BGA를 지원하여 표준 HDI보다 2배 더 높은 부품 밀도를 가능하게 합니다.
 2.고급 제조(레이저 드릴링, 순차 적층)는 고속 신호 무결성(28GHz+)에 중요한 ±3μm 레이어 정렬을 보장합니다.
 3.PCB 크기를 30~50% 줄이면서 열 관리 및 EMI 저항성을 개선하여 5G, AI 및 의료 기기에 이상적입니다.
 4.표준 HDI에 비해 Ultra HDI는 28GHz에서 신호 손실을 40% 줄이고 열 사이클링 테스트에서 신뢰성을 50% 향상시킵니다.
 5.주요 응용 분야에는 5G mmWave 모듈, 웨어러블 센서 및 자동차 ADAS가 포함되며, 크기, 속도 및 내구성이 필수적입니다.

Ultra HDI PCB란 무엇입니까?
Ultra HDI PCB는 다음을 통해 부품 밀도와 신호 성능을 극대화하도록 설계된 고급 회로 기판입니다.

 a.마이크로비아: 스루홀 비아 없이 레이어를 연결하여 공간을 절약하는 레이저 드릴 블라인드/베리드 비아(45~75μm 직경).
 b.미세 라인 트레이스: 25μm 트레이스 폭 및 간격(표준 HDI의 경우 50μm)으로 동일한 영역에 4배 더 많은 라우팅을 맞출 수 있습니다.
 c.순차 적층: 2~4 레이어 서브 스택으로 보드를 구축하여 타이트한 정렬(±3μm)로 8~16 레이어 설계를 가능하게 합니다.

이 조합을 통해 Ultra HDI는 제곱인치당 1,800개 이상의 부품을 지원할 수 있으며, 이는 표준 HDI의 두 배, 기존 PCB의 4배에 해당합니다.

Ultra HDI가 표준 HDI와 다른 점

Ultra HDI PCB의 핵심 장점
Ultra HDI의 설계 및 제조 혁신은 표준 PCB 및 표준 HDI조차도 따라올 수 없는 이점을 제공합니다.
1. 타의 추종을 불허하는 소형화
Ultra HDI의 미세한 기능은 극적인 크기 감소를 가능하게 합니다.

 a.더 작은 풋프린트: Ultra HDI를 사용하는 5G 모듈은 30mm×30mm에 맞으며, 동일한 기능을 가진 표준 HDI 설계의 절반 크기입니다.
 b.더 얇은 프로파일: 8 레이어 Ultra HDI 보드는 1.2mm 두께(표준 HDI의 경우 1.6mm)로 웨어러블 및 슬림 장치에 중요합니다.
 c.3D 통합: Ultra HDI 마이크로비아를 통해 연결된 스택 다이 및 칩렛(더 작은 IC)은 기존 패키징에 비해 시스템 크기를 50% 줄입니다.

예: Ultra HDI를 사용하는 웨어러블 포도당 모니터는 25mm×25mm 패치에 센서, Bluetooth 칩 및 배터리 관리 시스템을 장착하여 피부에 편안하게 부착할 수 있을 만큼 작습니다.

2. 뛰어난 신호 무결성(SI)
고속 신호(28GHz+)는 손실 및 간섭을 방지하기 위해 정밀한 제어가 필요하며, Ultra HDI가 뛰어난 영역입니다.

 a.제어 임피던스: ±5% 공차의 50Ω(단일 종단) 및 100Ω(차동) 트레이스로 반사를 최소화합니다.
 b.크로스토크 감소: 25μm 트레이스 간격 + 솔리드 접지면은 크로스토크를 표준 HDI에 비해 60% 줄여 5G MIMO 안테나에 중요합니다.
 c.낮은 신호 손실: 레이저 드릴 마이크로비아(스텁 없음) 및 낮은 Dk 기판(Rogers RO4350)은 손실을 28GHz에서 <0.8dB/inch로 줄여 표준 HDI의 절반입니다.

테스트 데이터: Ultra HDI PCB는 60GHz에서 95% 신호 무결성을 유지한 반면, 표준 HDI는 비아 스텁 및 더 넓은 트레이스로 인해 70%로 떨어졌습니다.

3. 향상된 열 관리
작은 크기에도 불구하고 Ultra HDI PCB는 열을 더 효과적으로 발산합니다.

 a.두꺼운 구리 레이어: 2oz(70μm) 전원 평면은 표준 HDI의 1oz 레이어보다 2배 빠르게 열을 분산시킵니다.
 b.열 비아: 뜨거운 부품(예: 5G PA) 아래의 45μm 구리 충전 비아는 열을 내부 접지면으로 전달하여 부품 온도를 20°C 낮춥니다.
 c.재료 선택: 세라믹 충전 기판(열 전도율 1.0W/m·K)은 고전력 설계에서 표준 FR4(0.3W/m·K)보다 뛰어납니다.

4. 향상된 신뢰성
Ultra HDI의 견고한 구조는 가혹한 조건을 견딜 수 있습니다.

 a.열 사이클링: <1% 고장률로 2,000 사이클(-40°C ~ 125°C)을 견디며 표준 HDI의 수명을 두 배로 늘립니다. b.진동 저항: 미세 트레이스 및 마이크로비아는 자동차 및 항공 우주 환경에서 균열에 저항합니다(MIL-STD-883H 테스트).
 c.수분 저항: 낮은 보이드 프리프레그를 사용한 순차 적층은 수분 흡수를 <0.1%로 줄여 습한 환경에서 부식을 방지합니다.
Ultra HDI PCB의 주요 성능 기능Ultra HDI의 기능은 고급 제조 기술 및 재료 과학에서 비롯됩니다.

1. 레이저 드릴 마이크로비아
Ultra HDI는 UV 레이저 드릴링(355nm 파장)을 사용하여 다음을 갖춘 마이크로비아를 생성합니다.

 a.정밀도: ±5μm 위치 정확도로 스택 비아(예: 상단 → 레이어 2 → 레이어 3)가 완벽하게 정렬되도록 합니다.
 b.속도: 150 holes/second로 대량 생산(10k+ units/week)에 충분히 빠릅니다.

 c.다재다능함: 블라인드 비아(외부를 내부 레이어에 연결) 및 베리드 비아(내부 레이어 연결)는 공간을 낭비하는 스루홀 비아를 제거합니다.
2. 순차 적층
Ultra HDI 보드를 서브 스택(예: 8 레이어의 경우 2+2+2+2)으로 구축하면 다음이 보장됩니다.

 a.타이트한 정렬: 광학 기준 마크 및 자동 비전 시스템은 ±3μm 레이어 간 정렬을 달성하여 스택 마이크로비아에 중요합니다.
 b.워프 감소: 서브 스택을 개별적으로 경화하면 응력이 최소화되어 보드가 평평하게 유지됩니다(워프 <0.5mm/m).

 c.설계 유연성: 재료 혼합(예: 고속 레이어의 경우 Rogers, 전원의 경우 FR4)은 성능과 비용을 최적화합니다.
3. 고급 재료Ultra HDI는 SI 및 열 성능을 극대화하기 위해 고성능 기판을 사용합니다.
재료

Dk @ 1GHz
Df @ 1GHz

 a.소형 셀 및 기지국: Ultra HDI는 28GHz/39GHz mmWave 트랜시버를 지원하며 <1dB 손실로 표준 HDI에 비해 범위를 20% 확장합니다.
 b.스마트폰: 0.3mm 피치 5G 모뎀은 슬림한 디자인에 적합하여 포켓 크기 장치에서 더 빠른 데이터 속도(10Gbps+)를 가능하게 합니다.
2. 의료 기기
 a.이식형: 소형 Ultra HDI PCB는 심박 조율기 및 신경 자극기를 구동하여 10mm×10mm 패키지에 맞습니다. b.웨어러블: Ultra HDI가 있는 피부 패치 센서는 부피 없이 활력 징후(심박수, 포도당)를 추적하여 환자 편의성을 향상시킵니다.
3. 자동차 ADAS

 a.레이더/LiDAR: Ultra HDI를 사용하는 77GHz 레이더 모듈은 0.1m 정밀도로 200m 떨어진 물체를 감지하여 자율 주행에 중요합니다.
 b.EV BMS: 16 레이어 Ultra HDI 보드는 800V 배터리 팩을 관리하며 두꺼운 구리(4oz)는 500A 전류를 처리합니다.
4. 항공 우주 및 방위

 a.위성 통신: Ultra HDI의 낮은 신호 손실(60GHz에서 0.5dB/inch)은 위성과 지상국 간의 고속 데이터 링크를 가능하게 합니다.
 b.군사 레이더: Ultra HDI를 사용하는 100GHz 레이더 시스템은 표준 HDI 설계보다 3배 더 나은 해상도로 스텔스 표적을 추적합니다.
Ultra HDI vs. 대안: 성능 비교

Ultra HDI의 가치를 이해하려면 주요 지표에서 다른 PCB 기술과 비교하십시오.
메트릭
Ultra HDI PCB

표준 HDI PCB
기존 PCB

Q2: Ultra HDI PCB는 유연할 수 있습니까?

A: 예, 유연한 Ultra HDI는 45μm 마이크로비아 및 25μm 트레이스를 사용하여 폴리이미드 기판을 사용하며 손상 없이 1mm 반경(100k+ 사이클)으로 구부러집니다. 폴더블 폰 및 웨어러블 센서에 이상적입니다.
Q3: Ultra HDI는 고전력 응용 프로그램을 어떻게 처리합니까?
A: 두꺼운 구리(2~4oz) 전원 평면 및 열 비아는 높은 전류(최대 100A)를 관리합니다. EV 및 산업 시스템의 경우 알루미늄 코어 Ultra HDI는 열 발산을 더욱 개선합니다.

Q4: Ultra HDI PCB의 리드 타임은 얼마입니까?
A: 프로토타입은 7~10일이 걸리고 대량 생산(10k+ units)은 복잡한 적층 및 드릴링 단계로 인해 표준 HDI보다 약간 더 긴 14~21일이 걸립니다.

Q5: Ultra HDI는 소비자 전자 제품에 대한 비용 가치가 있습니까?
A: 플래그십 장치(예: 프리미엄 스마트폰)의 경우 예, 소형화 및 속도는 비용을 정당화하여 제품을 차별화하는 기능(예: 5G, 다중 카메라 시스템)을 가능하게 합니다.

결론
Ultra HDI PCB는 차세대 전자 제품의 중추이며, 5G, AI 및 의료 혁신에서 요구하는 작은 크기, 높은 속도 및 신뢰성을 가능하게 합니다. 마이크로비아 기술, 재료 과학 및 제조 정밀도의 한계를 뛰어넘음으로써 Ultra HDI는 표준 PCB 및 표준 HDI조차도 따라올 수 없는 기능을 제공합니다.

Ultra HDI는 프리미엄으로 제공되지만, 30~50% 더 작은 크기, 40% 더 낮은 신호 손실 및 2배 더 긴 수명과 같은 이점으로 인해 고성능 응용 분야에 비용 효율적인 선택입니다. 장치가 계속 축소되고 속도가 6G(100GHz+)를 향해 상승함에 따라 Ultra HDI는 이전보다 더 작고 빠르며 신뢰할 수 있는 제품을 제공하는 것을 목표로 하는 엔지니어와 제조업체에게 필수적일 것입니다.
미래의 전자 제품을 설계하는 사람들을 위해, 경험이 풍부한 Ultra HDI 제조업체(LT CIRCUIT과 같은)와 협력하면 이러한 이점을 최대한 활용하여 제품을 제공할 수 있습니다.