2+N+2 HDI PCB 스택업 은 무엇 인가? 구조, 이점, 디자인 가이드

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내용물
1. 키 테이크 아웃 : 2+N+2 HDI PCB 스택 업 필수품
2. 2+N+2 HDI PCB 스택 업 구조를 깨뜨립니다
3. 2+N+2 디자인을위한 미세 로비아 기술 및 순차적 라미네이션
4. 2+N+2 HDI PCB 스택 업의 코어 이점
5. 2+N+2 HDI PCB에 대한 응용 프로그램
6. 비판적 설계 및 제조 팁
7. FAQ : 2+N+2 HDI 스택 업에 대한 일반적인 질문

고밀도 상호 연결 (HDI) PCB의 세계에서 2+N+2 스택 업은 성능, 소형화 및 비용의 균형을 맞추기위한 해결책으로 등장했습니다. 전자 장치가 작아지면서 슬림 한 스마트 폰, 소형 의료 기기 및 공간 제한 자동차 센서 등이 디자이너는 신호 무결성 또는 신뢰성을 희생하지 않고 더 많은 연결을 포장하는 PCB 아키텍처가 필요합니다. 2+N+2 스택 업은 공간을 최적화하고 신호 손실을 줄이며 복잡한 라우팅을 지원하는 계층 구조를 사용하여 정확히 전달됩니다.

그러나 정확히 2+n+2 스택 업은 무엇입니까? 구조는 어떻게 작동하며, 다른 HDI 구성을 통해 언제 선택해야합니까? 이 안내서는 레이어 정의 및 미세한 유형에서 실제 응용 프로그램 및 디자인 모범 사례에 이르기까지 알아야 할 모든 것을 세분화하여 다음 프로젝트를 위해이 스택 업을 활용할 수 있도록 실행 가능한 통찰력을 제공합니다.

1. 키 테이크 아웃 : 2+N+2 HDI PCB 스택 업 필수품
세부 사항으로 다이빙하기 전에 2+N+2 HDI PCB 스택 업을 정의하는 핵심 원칙부터 시작하겠습니다.

A.Layer 구성 : "2+N+2"레이블은 상단 바깥쪽에 2 개의 빌드 업 레이어, 하단 외부의 2 개의 빌드 업 레이어, 중앙의 "N"코어 레이어 (설계 요구에 따라 N = 2, 4, 6 이상)를 의미합니다.
B.Microvia 의존성 : 작은 레이저-흡착 미세 소비아 (0.1mm만큼 작음) 연결 레이어를 연결하여 큰 통로 vias의 필요성을 제거하고 중요한 공간을 절약합니다.
C. 순차적 라미네이션 : Stackup은 단계적으로 내장되어 있으며 (한 번에 모두 아님) Microvias 및 층 정렬을 정확하게 제어 할 수 있습니다.
D. 균형 잡힌 성능 : 밀도 (더 많은 연결), 신호 무결성 (빠르고 선명한 신호) 및 비용 (완전 커스텀 HDI 설계보다 레이어가 적음) 사이의 달콤한 지점을칩니다.
E.Versatility : 5G 라우터에서 이식 가능한 의료 도구에 이르기까지 고속의 우주 제약 장치에 이상적입니다.

2. 2+N+2 HDI PCB 스택 업 구조를 분해합니다
2+N+2 스택 업을 이해하려면 먼저 세 가지 핵심 구성 요소, 즉 외부 빌드 업 레이어, 내부 핵심 레이어 및 함께 고정하는 재료를 풀어야합니다. 아래는 계층 함수, 두께 및 재료 옵션을 포함한 자세한 고장입니다.

2.1“2+n+2”가 실제로 의미하는 바
이름 지정 컨벤션은 간단하지만 각 숫자는 중요한 목적을 제공합니다.

예를 들어, 10 층 2+6+2 HDI PCB (모델 : S10E178198A0, 일반적인 산업 설계)에는 다음이 포함됩니다.

A.2 상단 빌드 업 레이어 → 6 코어 레이어 → 2 바닥 빌드 업 레이어
B. 사용자 TG170 Shengyi FR-4 재료 (고성능 앱의 열 저항성)
C. 부식 저항에 대한 침지 금 (2μm) 표면 마감
D. Supports 412,200 평방 미터당 홀 및 최소 미세한 지름 0.2mm

2.2 층 두께 및 구리 중량
일관된 두께는 PCB 휘출 (불균형 스택 업의 일반적인 문제)을 방지하고 신뢰할 수있는 성능을 보장하는 데 중요합니다. 아래 표는 2+n+2 스택 업에 대한 일반적인 사양을 윤곽을 그립니다.

이것이 중요한 이유 : 2+N+2 Stackup의 균형 된 두께 (상단 및 하단의 동일 층)는 라미네이션 및 납땜 중 응력을 최소화합니다. 예를 들어, 3mil 빌드 업 레이어와 6mil 코어 레이어를 갖는 2+4+2 스택 업 (8 개의 총 레이어)은 동일한 상단/하단 두께 (측면 당 6mil)를 가지며, 비 균형 잡힌 3+4+1 설계에 비해 Warpage 위험을 70% 감소시킵니다.

2.3 재료 선택 2+N+2 스택 업
2+N+2 HDI PCB에 사용되는 재료는 특히 고속 또는 고온 응용에 성능에 직접 영향을 미칩니다. 올바른 코어, 빌드 업 및 Prepreg 재료를 선택하는 것은 협상 할 수 없습니다.

예 : 5G 기지국의 2+N+2 스택 업은 Rogers 4350B 코어 층 (낮은 DK = 3.48)과 ABF 빌드 업 레이어를 사용하여 28GHz 주파수에서 신호 손실을 최소화합니다. 대조적으로 소비자 태블릿은 비용 효율적인 FR-4 코어 및 RCC 빌드 업 레이어를 사용합니다.

3. 2+N+2 디자인을위한 Microvia 기술 및 순차적 라미네이션
2+N+2 Stackup의 성능은 Microvia 드릴링 및 순차적 라미네이션의 두 가지 중요한 제조 공정에 달려 있습니다. 이것들이 없다면, 스택 업은 시그니처 밀도와 신호 무결성을 달성 할 수 없었습니다.

3.1 Microvia 유형 : 어느 것을 사용할 수 있습니까?
Microvias는 인접한 층을 연결하는 작은 구멍 (0.1–0.2mm 직경)으로 공간을 낭비하는 부피가 큰 홀 빅아를 대체합니다. 2+N+2 Stackups의 경우 4 개의 Microvia 유형이 가장 일반적입니다.

비교 테이블 : 스태킹 vs. 비틀 거리는 마이크로 비아

Pro Tip : 대부분의 2+N+2 디자인의 경우, 비틀 거리는 Microvias는 균형 밀도와 비용으로 달콤한 지점입니다. 쌓인 마이크로 비아는 매우 밀집된 응용 분야 (예 : 12 계층 항공 우주 PCB)에만 필요합니다.

3.2 순차적 라미네이션 : 스택 업 구축 단계별
기존 PCB (한 번에 모든 층을 라미네이트)와 달리 2+N+2 Stackups는 순차적 인 라미네이션을 사용합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

1 단계 : 라미네이트 코어 층 : 먼저, N 코어 층은 prepreg와 함께 결합하고 열 (180-220 ° C) 및 압력 (200-400 psi) 하에서 경화됩니다. 이것은 단단한 내부“코어 블록”을 형성합니다.
2 단계 : 빌드 업 레이어 추가 : 하나의 빌드 업 레이어가 코어 블록의 상단과 하단에 추가 된 다음 Microvias를 위해 레이저로 연결됩니다. Microvias는 전기 연결을 가능하게하기 위해 구리 플랜트입니다.
3 단계 : 두 번째 빌드 업 레이어에 대해 반복 : 두 번째 빌드 업 레이어가 양쪽에 추가되어 드릴링되고 도금됩니다. 이것은 "2+n+2"구조를 완료합니다.
4 단계 : 최종 경화 및 마감 : 전체 스택 업이 다시 경화되어 접착력을 보장하고 표면으로 결합 (예 : 몰입 금)을 보장하고 테스트합니다.

왜 순차적 인 라미네이션인가?

A.Enables는 전통적인 라미네이션에 비해 작은 미세 미세 (미세 미세 미세) (0.05mm까지).
B. Microvia 오정렬의 위험을 감소시킵니다 (쌓인 VIA에 중요).
C. 레이어 사이의 "디자인 조정"에 대한 계 배상 (예 : 신호 무결성을위한 트레이스 간격 조정).

예:LT 회로는 순차적 라미네이션을 사용하여 0.15mm 스택 마이크로 비아를 갖춘 2+6+2 (10 계층) HDI PCB를 생성하여 99.8% 정렬 정확도를 산업 평균 95%보다 훨씬 높습니다.

4. 2+N+2 HDI PCB 스택 업의 핵심 이점
2+N+2 Stackup의 인기는 현대 전자 제품 (소형화, 신호 속도 및 비용)의 주요 과제를 해결하는 능력에서 비롯됩니다. 다음은 가장 영향력있는 이점입니다.

실제 예 :스마트 폰 제조업체는 4 층 표준 PCB에서 2+2+2 HDI 스택 업으로 전환했습니다. 결과 : PCB 크기는 40%감소하고 5G의 신호 속도는 20%증가했으며 생산 비용은 18%감소한 반면 30%더 많은 구성 요소를 지원했습니다.

5. 2+N+2 HDI PCB에 대한 최상위 응용 프로그램
2+N+2 스택 업은 공간, 속도 및 신뢰성이 협상 할 수없는 응용 분야에서 탁월합니다. 다음은 특정 예제와 함께 가장 일반적인 용도입니다.

5.1 소비자 전자 장치
A.SMARTPHONES & TABLETS : 5G 모뎀, 다중 카메라 및 빠른 충전기가있는 소형 마더 보드를 지원합니다. 예 : 플래그십 폰 용 2+4+2 스택 업은 스택 된 미세 소비아를 사용하여 프로세서를 5G 칩에 연결합니다.
B. wearables : 작은 형태 요인 (예 : 스마트 워치, 피트니스 추적기)에 적합합니다. 폴리이 미드 빌드 업 레이어가 장착 된 2+2+2 스택 업은 손목이 낡은 장치의 유연성을 가능하게합니다.

5.2 자동차 전자 제품
A.adas (고급 드라이버 지원 시스템) : 전원 레이더, LIDAR 및 카메라 모듈. High-TG FR-4 코어 층을 갖는 2+6+2 스택 업은 기온 (-40 ° C ~ 125 ° C)에 저항합니다.
B. Infotainment Systems : 터치 스크린 및 내비게이션에 대한 고속 데이터를 처리합니다. 비틀 거리는 마이크로 비아는 진동 관련 실패를 방지합니다.

5.3 의료 기기
A. Implantable 도구 : (예 : Pacemakers, 포도당 모니터). 생체 적합성 마감재 (예 : Electroless Nickel Immersion Gold, Enig) 및 매장 된 Microvias가있는 2+2+2 Stackup은 크기와 EMI를 줄입니다.
B. 진단 장비 : (예 : 초음파 기계). 2+4+2 Stackup의 저소도 Rogers 코어 레이어는 이미징에 대한 명확한 신호 전송을 보장합니다.

5.4 산업 및 항공 우주
A. 산업 제어 : (예 : PLC, 센서). 두꺼운 구리 코어 레이어가있는 2+6+2 스택 업은 높은 전류와 가혹한 공장 환경을 처리합니다.
B. Aerospace Electronics : (예 : 위성 구성 요소). 스택 된 microvias가있는 2+8+2 스택 업은 밀도를 극대화하면서 MIL-STD-883H 신뢰성 표준을 충족시킵니다.

6. 중요한 설계 및 제조 팁
2+N+2 HDI Stackup을 최대한 활용하려면 이러한 모범 사례를 따르십시오. 신호 손실 또는 제조 지연과 같은 일반적인 함정을 피하고 성능을 최적화하는 데 도움이됩니다.

6.1 디자인 팁
1. 스택 업을 조기에 계획하십시오. 라우팅 전에 레이어 함수 (신호, 전원, 접지)를 정의하십시오. 예를 들어:
A. EMI를 최소화하기 위해 지상 평면에 인접한 고속 신호 층 (예 : 5G).
B. Stackup의 중앙 근처에있는 전원 평면을 입력하여 두께 균형을 유지합니다.
2. Microvia 배치 최적화 :
스트레스가 많은 지역 (예 : PCB 가장자리)에서 A.Avoid 스태킹 미세 혈증. 대신 비틀 거리는 비아를 사용하십시오.
B. 도금 문제를 방지하기 위해 1 : 1 (예 : 0.15mm 직경 → 최대 깊이 0.15mm) 미만의 미세한 직경 대 깊이 비율을 유지합니다.
3. 유스 케이스를위한 재료를 채우기 :
A. 과도하게 지정하지 마십시오 : Rogers 대신 소비자 앱 (비용 효율적)에 FR-4를 사용하십시오 (불필요한 비용).
B. 고온 앱 (Automotive)의 경우 TG> 180 ° C로 핵심 재료를 선택하십시오.
4. DFM (제조 가능성 설계) 규칙 :
a. 빌드 업 레이어를 위해 최소 트레이스 너비/2mil/2mil의 간격을 유지합니다 (에칭 문제를 피하기 위해).
BGA가 공간을 절약 할 수 있도록 BGA의 VIP (Via-in-PAD) 기술을 사용하십시오. 그러나 vias에 솔더 마스크 또는 구리로 제대로 채워져 솔더 위킹을 방지하십시오.

6.2 제조 협업 팁
1. HDI 특정 제조업체가있는 파트너 : 모든 PCB 상점에 2+N+2 Stackups (예 : 레이저 드릴, 순차적 라미네이션 프레스) 용 장비가있는 것은 아닙니다. LT 회로와 같은 제조업체를 찾으십시오.
A.IPC-6012 클래스 3 인증 (고 신뢰성 HDI).
B. 응용 프로그램에 대한 경험 (예 : 의료, 자동차).
C. 하우스 테스트 기능 (AOI, X-ray, Flying Probe)은 미세한 품질을 확인합니다.

2. 생산 전 DFM 검토를 요청 : 좋은 제조업체는 다음과 같은 문제에 대한 설계를 감사합니다.
A.Microvia 깊이는 재료 두께를 초과합니다.
B. 균형 잡힌 층 스택 (warpage 위험).
C. 임피던스 요구 사항을 위반하는 트레이스 라우팅.
LT 회로는 24 시간 이내에 무료 DFM 리뷰를 제공하여 문제를 표시하고 수정 사항을 제공합니다 (예 : 미세 소량 크기를 0.1mm ~ 0.15mm 조정하여 더 쉬운 도금).

3. 재료 추적 성을 정화하십시오 : 규제 산업 (의료, 항공 우주)의 경우, 재료 로트 번호 및 준수 인증서 (ROHS, Reach)를 요청하십시오. 이를 통해 2+N+2 Stackup은 업계 표준을 충족하고 필요한 경우 리콜을 단순화 할 수 있습니다.

4. 라미네이션 품질 검색 : 생산 후 X-ray 보고서를 요청하여 다음을 확인하십시오.
a.microvia 정렬 (공차는 ± 0.02mm이어야 함).
B. prepreg의 공동 (신호 손실 또는 박리를 유발할 수 있음).
C. 코퍼 도금 두께 (안정적인 연결을위한 최소 20μm).

6.3 테스트 및 검증 팁
1. 전기 테스트 : 플라잉 프로브 테스트를 사용하여 Microvia 연속성 (오픈/단락) 및 임피던스 제어 (고속 신호에 중요)를 확인하십시오. 5G 설계의 경우 TMD (Time-Domain Reflectometry) 테스트를 추가하여 신호 손실을 측정하십시오.
2. 테마 테스트 : 전력 밀집 응용 (예 : 자동차 ECU)의 경우 열이 스택 업을 가로 질러 열이 균등하게 소산되도록 열 영상화를 수행합니다. 잘 설계된 2+N+2 스택 업에는 전반적으로 10 ° C <10 ° C 온도 변화가 있어야합니다.
3.Mechanical Testing : 신뢰성을 검증하기 위해 Flex Testing (Flexible 2+N+2 설계) 및 진동 테스트 (자동차/항공 우주)를 수행합니다. LT 회로 대상 2+N+2 PCBS에서 10,000 진동주기 (10-2,000Hz)가 MIL-STD-883H 표준을 충족하도록합니다.

7. FAQ : 2+N+2 HDI 스택 업에 대한 일반적인 질문
Q1 : 2+n+2의 "n"이 숫자가 될 수 있습니까?
A1 : "N"은 기술적으로 핵심 계층의 수를 나타내고 다를 수 있지만, 일반적으로 스택 업 균형을 유지하는 짝수 (2, 4, 6, 8)입니다. 홀수 코어 레이어 수 (예 : 2+3+2)는 고르지 않은 두께를 생성하여 warpage 위험이 증가합니다. 대부분의 응용 분야에서 n = 2 (기본 밀도)에서 n = 6 (고밀도)이 가장 잘 작동합니다.

Q2 : 표준 4 계층 PCB보다 2+N+2 Stackup이 더 비싸나요?
A2 : 그렇습니다. 그러나 비용 차이는 그 이점에 의해 정당화됩니다. 2+2+2 (6 계층) HDI 스택 업 비용은 표준 4 층 PCB보다 ~ 30–40% 더 많지만 50% 더 높은 구성 요소 밀도와 더 나은 신호 무결성을 제공합니다. 대량 생산 (10,000 개 이상)의 경우, 단위 별 비용 간격이 좁아집니다.

Q3 : 2+N+2 Stackups가 고전력 애플리케이션을 지원할 수 있습니까?
A3 : 절대적으로 - 올바른 재료와 구리 중량 선택. 고출력 설계 (예 : 산업용 전력 공급 장치)의 경우 사용 :

A. 2oz 구리가있는 코어 층 (더 높은 전류를 처리 함).
B. high-tg prepreg (전력 구성 요소에서 열을 저항).
C. 열을 소산하기 위해 제비 vias (지상 비행기에 연결).
LT 회로는 100W 산업 인버터에 대해 2+4+2 스택 업을 생성했으며 과열없이 20A 전류를 처리하는 구리 층이 있습니다.

Q4 : 2+N+2 스택 업의 최소 Microvia 크기는 얼마입니까?
A4 : 대부분의 제조업체는 2+N+2 스택 업에 대해 0.1mm (4mil)의 작은 마이크로 비아를 생산할 수 있습니다. 그러나 0.15mm (6mil)는 달콤한 지점입니다. 밀도와 제조 수율의 균형을 유지합니다. 더 작은 미세 소비아 (0.08mm 이하)는 가능하지만 비용을 증가시키고 수율을 줄입니다 (더 많은 시추 오류).

Q5 : 2+N+2 HDI PCB를 제조하는 데 얼마나 걸립니까?
A5 : 리드 시간은 복잡성과 부피에 따라 다릅니다.

A. 프로토 타입 (1–100 단위) : 5-7 일 (LT 회로의 Quickturn Services).
B. Medium Volume (1,000–10,000 단위) : 10-14 일.
C. 높은 볼륨 (10,000+ 단위) : 2-3 주.
D. Seedentient Lamination은 기존 PCB에 비해 1-2 일을 추가하지만 더 빠른 설계 반복 (DFM 지원 덕분에)은 종종이를 상쇄합니다.

Q6 : 2+N+2 스택 업이 유연 할 수 있습니까?
A6 : 예-유연한 코어 및 빌드 업 재료 (예 : FR-4 대신 폴리이 미드)를 사용합니다. Flexible 2+N+2 Stackups는 웨어러블 (예 : 스마트 워치 대역) 및 자동차 애플리케이션 (예 : 곡선 대시 보드 전자 장치)에 이상적입니다. LT 회로는 최소 굽힘 반경이 5mm (반복적 인 굴곡의 경우)로 유연한 2+2+2 스택 업을 제공합니다.

최종 생각 : 2+N+2 HDI Stackup이 당신에게 적합합니까?
프로젝트가 필요한 경우 :

A.Smaller PCB 크기는 구성 요소 수를 희생하지 않습니다.
B. 최소 손실로 높은 속도 신호 (5G, 100GBPS).
CA 성능 및 비용의 균형.

그런 다음 2+N+2 HDI 스택 업이 탁월한 선택입니다. 다재다능 함은 소비자 전자 장치, 의료 기기, 자동차 시스템 및 그 이상에 적합하지만 구조화 된 설계는 제조를 단순화하고 위험을 줄입니다.

성공의 열쇠? 2+N+2 스택 업을 전문으로하는 제조업체와 파트너 관계를 맺습니다. 순차적 인 라미네이션, 미세 비아 드릴링 및 재료 선택에 대한 LT Circuit의 전문 지식은 스택 업이 예산 내에서 사양을 충족시킬 수 있도록합니다. DFM 리뷰에서 최종 테스트에 이르기까지 LT Circuit은 팀의 확장 역할을하여 디자인을 신뢰할 수 있고 고성능 PCB로 전환 할 수 있도록 도와줍니다.

공간이나 속도 제약 조건이 프로젝트를 제한하지 않도록하십시오. 2+N+2 HDI 스택 업을 사용하면 비용이 손상되지 않고 작고 빠르며 신뢰할 수있는 전자 제품을 구축 할 수 있습니다.