형태와 기능이 교차하는 소형 PCB

최근 몇 년 동안 우리는 더 작은 패키지, 새로운 폼 팩터, 더 낮은 전력 소비 및 임베디드 신호 처리, 센서, 이미징 인터페이스 및 전력 관리 구성요소를 포함한 향상된 기능을 요구하는 새로운 전자 애플리케이션의 확산을 보아왔습니다. 유연한 기판. 이러한 경향은 기존의 PCB 기술에 수많은 도전을 제기하고 있습니다. 이전에는 평평한 표면의 단단한 PCB가 주류를 이루었지만 스마트 워치, IoT 장치 및 기타 소형 시스템의 출현으로 인해 계속 줄어들고 있는 패키지 크기의 윤곽에 맞게 설계된 첨단 소형 PCB 개발이 박차를 가했습니다. 이 새로운 세대의 PCB는 이전 세대와 거의 유사하지 않으며 설계자는 적응하기 위해 고군분투했습니다.

이러한 경향은 설계자들이 더 얇은 전도선, 고속 신호 전송선, 어려운 임피던스 제어 및 비아 배치 방식, 수정된 기판 및 임베디드 장치에 대한 의존도 증가에 대한 생산 기술을 강조하도록 영향을 미쳤습니다. 이는 시스템 신뢰성, 기능, 전원 관리 및 설계 프로젝트의 전반적인 성공에 중대한 영향을 미치는 PCB 설계와 관련된 수많은 제약을 부과합니다.

무수한 디자인 과제

물론 배터리 수명은 차세대 소형 전자 장치의 중요한 고려 사항이며 이는 PCB 설계에 무수히 많은 영향을 미칩니다. 설계자는 배터리 수명을 단축시키는 신호 손실 및 전파 문제를 염두에 두고 신호 무결성, 전력 관리 및 EMI 문제에 더 많은 관심을 기울여야 합니다. 신호 무결성 문제는 PCB의 구부러짐으로 인해 고속 신호가 왜곡되는 경우 임피던스 제어가 변형될 수 있는 유연한 PCB의 경우 특히 두드러질 수 있습니다.

앞서 언급한 신호 및 간섭 문제를 해결하려면 저항, 커패시터 및 인덕터와 같은 추가 수동 장치가 필요하며 사용 가능한 패키지 공간이 부족하기 때문에 일반적으로 이러한 장치를 PCB에 내장해야 합니다. 그러나 PCB에 수동 장치를 내장하는 것은 성숙하고 개발된 기능이 아니며 기능 문제로 이어질 수 있습니다. 장치가 전력을 유지하지 못하거나 안정성이 기대만큼 좋지 않을 수 있으며 설계 흐름에 수많은 제한이 부과됩니다.

소형 전자 장치의 기능을 높이려면 근거리 RF 통신을 사용해야 하는 경우가 많습니다. 이는 PCB 설계에 내장되어야 하는 또 다른 기능입니다. 기존 전자 장치에서 RF 구성 요소는 견고하고 견고하며 고가의 재료로 수용되며 충분한 공간이 있습니다. 소형 장치는 더 얇고 유연한 재료를 사용해야 하므로 설계자는 주류 PCB 설계 원칙에서 벗어나야 합니다. 구리 트레이스는 훨씬 더 정밀하게 형성되어야 하고 라인 사이의 거리는 훨씬 더 좁습니다. PCB 층 사이의 비아 배치도 영향을 받아 이러한 인터커넥트의 크기와 위치에 영향을 미치며, 주변 PCB 층이 기존의 유리 섬유 구성을 사용하지 않는 경우 이러한 비아를 강화하기 위해 대체 재료를 대체해야 할 수도 있습니다. 단단한 PCB.

소형 PCB 제조의 혁신

차세대 소형 전자 장치에 내재된 주요 문제를 해결하기 위해 PCB 제조업체에서 레이저 직접 이미징(DI) 시스템을 점점 더 많이 사용하여 10미크론 크기의 매우 얇은 도체를 형성하고 있습니다. 이상적인 DI 솔루션은 높은 생산 속도에서도 높은 등록 정확도와 최적의 품질 간의 균형을 제공해야 합니다. 적절하게 높은 초점 심도는 정밀한 라인 균일성과 함께 PCB 지형 변화에서 유리한 결과를 보장해야 합니다. 이러한 시스템은 프론트 엔드 리소그래피에 대한 저렴한 대안을 제공하며, 솔더 마스크 포지셔닝 기술의 지속적인 혁신을 통해 임베디드 전자 산업은 곧 10미크론 미만 라인을 달성할 태세를 갖추게 될 것입니다.

그림. Direct Imaging은 이제 10µm 기능 크기의 mSAP 및 고급 HDI PCB를 허용합니다. (출처:Orbotech)

동시에 고급 UV 레이저 드릴링 시스템을 사용하여 ABF, 폴리이미드, 세라믹, 수지, 몰드 화합물, 금속 및 솔더 레지스트를 비롯한 다양한 두께와 강도의 광범위한 재료를 통해 잔류물이나 손상 없이 작은 비아를 드릴링할 수 있습니다. 비아의 바닥과 언더컷이 없으며 등록 정확도가 6미크론까지 낮습니다.

오늘날 전자 장치가 더 얇고, 더 작아지고, 유연해지고 기능이 향상됨에 따라 제조 프로세스를 간소화하도록 설계된 이 시스템을 통해 소형 PCB 제조업체는 생산 처리량을 향상시키면서 제조 정밀도와 품질을 높일 수 있습니다.

비즈니스 측면에서 이러한 생산 시스템에 대한 투자는 궁극적으로 PCB 공급업체의 총 수율을 개선하여 수익을 개선해야 합니다. 많은 생산 공장은 수율 관리 문제로 인해 PCB를 소형화한 고성능 장치 생산을 기피했습니다. 차세대 PCB 검사, 이미징 및 레이저 드릴링 시스템은 수율 위험을 상당히 줄여줍니다. 동시에 이러한 시스템은 지속적인 PCB 소형화로 인해 부과되는 엄격한 제약 조건에서도 수용 가능한 수준으로 수율을 유지할 수 있는 수리 기능을 갖춘 더 작은 치수와 최신 PCB 재료를 수용합니다.

길 티다르 Orbotech의 GPO(Global Product Organization) 공동 수장이며, 여기에서 그는 단위의 전체 활동과 적층 제조 제품의 개발을 관리하는 책임을 맡고 있습니다. Gil은 전자 광학, 물리학 및 시스템 엔지니어링의 다양한 분야에서 기술 리더이자 관리자로 25년 이상의 경험을 가지고 있으며, 산업 및 산업 분야에서 개념에서 배포된 시스템에 이르기까지 기본 및 응용 과학 개발을 수행하는 데 입증된 실적을 보유하고 있습니다. 스타트업 기업. Gil은 자신의 전문 분야에서 다수의 특허를 보유하고 있으며 여러 논문을 발표했습니다. 그는 또한 SPIE DSS 국제 연례 심포지엄의 회의 위원 및 세션 의장을 역임했습니다.