전자 기기의 핵심 구조에서 PCB는 복잡한 신경망과 같이 전자 부품 간의 신호 전달과 에너지 공급을 담당합니다. 전자 기술이 소형화 및 고성능화를 향해 급속히 발전함에 따라, 더욱 진보된 형태의 PCB, 즉 HDI 보드가 등장했습니다. HDI 보드는 여러 측면에서 일반 PCB와 크게 다르며, 이는 전자 장비의 성능과 개발 방향에 지대한 영향을 미칩니다.
정의와 구조적 차이점
일반 PCB는 미리 정해진 설계에 따라 절연 기판 위에 점대점 연결과 인쇄 부품을 형성하는 인쇄 회로 기판입니다. 구조는 비교적 간단합니다. 일반적으로 드릴링, 회로 에칭, 전기 도금 등의 공정을 통해 구리 도금 기판으로 제작됩니다. 회로 배치와 비아 설정은 비교적 일반적이며, 높은 공간과 성능이 요구되지 않는 전자 장치에 적합합니다.
HDI 기판은 고밀도 상호연결을 강조합니다. 마이크로홀 기술과 레이저 드릴링과 같은 첨단 기술을 사용하여 더 작은 공간에 더 많은 전기적 연결을 구현합니다. HDI 기판은 일반적으로 더 얇은 기판과 더 미세한 회로를 사용하며, 층수도 상대적으로 많습니다. 따라서 제한된 공간에 더 많은 기능을 통합할 수 있어 전자 장치의 집적도를 크게 향상시킵니다.
생산 공정 비교
드릴링 프로세스
일반적인 PCB 드릴링은 대부분 기계식 드릴링 방식을 사용하며, 드릴 비트가 구리 피복 기판 위에서 회전하여 필요한 구멍 직경을 뚫습니다. 이 방식은 비용이 저렴하지만, 구멍 직경이 일반적으로 0.3mm 이상으로 비교적 크고 다층 기판의 고정밀 드릴링에 편차가 발생하기 쉽습니다.
HDI 기판은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 기판을 순간적으로 용융 또는 기화시켜 미세 구멍을 형성하는 레이저 드릴링 기술을 널리 사용합니다. 구멍 직경은 0.1mm 또는 그보다 작을 수 있습니다. 레이저 드릴링은 매우 높은 정밀도를 자랑하며, 블라인드 홀(외층과 내층만 연결) 및 매립 홀(내층과 내층을 연결)과 같은 특수한 구멍 유형을 구현할 수 있어 라인 연결의 유연성과 밀도를 크게 향상시킵니다.
라인 에칭 공정
일반 PCB에서 배선을 에칭할 때 선폭과 선간격 제어는 제한적이며, 선폭/선간격은 일반적으로 약 0.2mm/0.2mm입니다. 에칭 과정에서 거친 선 가장자리나 고르지 않은 선과 같은 문제가 발생하기 쉽고, 이는 신호 전송 품질에 영향을 미칩니다.
HDI 기판 생산에는 매우 높은 회로 에칭 정확도가 요구됩니다. 첨단 HDI 기판 생산 라인은 0.05mm/0.05mm의 미세한 선폭/선 간격을 구현할 수 있습니다. 더욱 정교한 노광 장비와 에칭 공정을 통해 선 가장자리의 깔끔한 품질과 균일한 선폭을 보장하여 고속 및 고주파 신호 전송에 대한 엄격한 품질 요건을 충족합니다.
적층 공정
일반 PCB의 라미네이션 공정은 주로 여러 겹의 구리 도금 기판을 열간 압착 방식으로 접합하는 공정으로, 각 층 간의 기본적인 접합 강도를 확보하는 데 중점을 둡니다. 라미네이션 공정에서 층간 정렬 정확도에 대한 요구 사항은 상대적으로 낮습니다.
HDI 기판은 층수가 많고 구조가 복잡하기 때문에 라미네이션 공정 요건이 매우 엄격합니다. 각 층이 단단히 밀착되어야 할 뿐만 아니라, 미세한 구멍과 회로 사이의 정밀한 연결을 위해 고정밀 층간 정렬이 보장되어야 합니다. 라미네이션 공정에서는 층간 오프셋이나 기포와 같은 결함을 방지하고 HDI 기판의 전반적인 성능을 보장하기 위해 온도, 압력, 시간 등의 매개변수를 정밀하게 제어해야 합니다.
성능 특성의 차이점
전기적 특성
일반 PCB는 신호 전송 속도와 주파수 측면에서 일정한 한계를 가지고 있습니다. 신호 주파수가 증가함에 따라 신호 감쇠 및 누화와 같은 문제가 점차 두드러지게 나타납니다. 이는 비교적 두꺼운 배선과 더 큰 비아(via)로 인해 저항, 인덕턴스, 커패시턴스가 증가하여 신호 무결성에 영향을 미치기 때문입니다.
HDI 보드는 미세한 선과 미세 홀 설계를 통해 선 저항, 인덕턴스, 정전용량을 크게 줄여 신호 전송 중 손실과 간섭을 효과적으로 줄입니다. 고속 및 고주파 신호 전송에 탁월한 성능을 발휘하며, 신호 전송 품질에 대한 요구 사항이 매우 높은 5G 통신 및 고속 데이터 저장과 같은 애플리케이션 시나리오를 충족할 수 있습니다.
기계적 특성
일반 PCB의 기계적 강도는 주로 기판의 재질과 두께에 따라 달라지며, 소형화 및 박형화에는 몇 가지 한계점이 있습니다. 비교적 단순한 구조로 인해 복잡한 응력을 받을 경우 기판 변형 및 솔더 접합부 균열과 같은 문제가 발생하기 쉽습니다.
HDI 기판은 더 얇고, 가볍고, 더 강한 기판을 사용하는 동시에 다층 구조 설계를 최적화하여 전반적인 기계적 안정성을 향상시킵니다. 얇으면서도 진동 및 충격과 같은 일정 수준의 기계적 응력을 견딜 수 있어, 모바일 전자 기기 및 기기의 부피와 무게에 대한 엄격한 요건을 충족하는 분야에 적합합니다.
다양한 응용 분야
일반 PCB는 비용이 저렴하고 제조 공정이 비교적 간단하여 성능이나 공간에 대한 요구 사항이 높지 않은 일부 전자 장치에 널리 사용됩니다. 이러한 장치에는 일반 가전 제품(예: 텔레비전, 세탁기), 저가형 소비자 전자 제품(예: 일반 라디오, 간단한 리모컨) 및 일부 산업용 제어 장비의 비핵심 회로 부품이 포함됩니다.
HDI 보드는 뛰어난 성능과 고밀도 집적 능력으로 인해 주로 고급 전자 장비에 사용됩니다. 예를 들어, 스마트폰은 작은 공간에 수많은 기능을 통합해야 하는데, HDI 보드는 고속 신호 전송, 소형화, 박형화라는 이러한 요구를 충족할 수 있습니다. 컴퓨터 분야에서는 서버 마더보드, 고급 그래픽 카드 등 매우 높은 성능이 요구되는 부품에도 HDI 보드가 대량으로 사용되어 고속 데이터 처리 및 전송을 보장합니다. 또한 항공우주 및 의료 장비와 같은 고정밀 분야에서도 HDI 보드는 복잡한 전자 시스템의 안정적인 작동을 지원하는 핵심적인 역할을 합니다.
HDI 기판과 일반 PCB는 구조 정의, 제조 공정, 성능 특성 및 응용 분야 측면에서 상당한 차이점을 보입니다. 첨단 기술과 뛰어난 성능을 갖춘 HDI 기판은 전자 장비의 소형화 및 고성능화를 촉진하는 데 중요한 역할을 하는 반면, 일반 PCB는 중저가 응용 분야에서 비용 우위를 지속적으로 확보하고 있습니다. 두 PCB의 차이점을 이해하면 전자 장비 제조업체가 제품 요구 사항에 따라 적합한 회로 기판 솔루션을 선택하고 전자 산업의 지속적인 발전을 촉진하는 데 도움이 될 것입니다.