일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.3.25

‘Apple Vision Pro’철저분해(제6회)
중앙부가 구부러진 Apple Vision Pro의 메인 기판
특수 가공법 사용을 확인

애플이 올 2월에 발매한 헤드 마운트 디스플레이(HMD) ‘Apple Vision Pro’를 분해하는 이번 프로젝트에서 발견한 가장 특징적이었던 부품 중 하나가 메인 기판이다. 여기서는 그 메인 기판을 중심으로 분석해본다.

Vision Pro의 메인 기판은 중앙이 조금 구부러진 형태로 부착되어 있었다. 머리 모양에 맞게 안쪽으로 기울어져 배치되어 있는 광학계 경통과 본체 전면부의 곡면에 맞춘 것 같은 형태였다.

메인 기판의 A면(HMD 전면부 측)에는 대형 부품은 적고, 디스플레이나 카메라, 센서 등에 연결되는 커넥터가 있었다. 좌우 중앙 주변은 각각 금속제의 틀에 둘러싸여 있는 형태로 스테핑모터용 드라이버 IC와 미세한 부품 등이 탑재되어 있었다.

주요 부품이 탑재되어 있는 것은 메인 기판의 B면(접안렌즈 측)이었다. 좌측에는 이번에 처음 채택된 애플의 독자적인 신규 칩 ‘R1’가, 우측에는 아이패드 Pro와 맥북에도 탑재되어 있는 애플리케이션 프로세서 ‘M2’가 있었다. 기판상에 프린팅되어 있는 기호와 영어 숫자를 통해 기판 제조사는 중국의 Meadville Technologies인 것으로 보인다.

-- 차량용으로 많은 '세미 플렉스 기판'을 채택 --
“이것은 세미 플렉스 기판입니다”라고 기판 설계에 대해 잘 아는 국내 한 기술자는 흥분된 목소리로 지적했다. 메인 기판을 떼어내 측면에서 자세히 보니, 중앙의 휘어진 부분은 구부리고 펴는 것이 자유로운 플렉시블 기판이 아니라, IC가 탑재되어 있는 부분과 같은 리지드(단단한) 기판인 것을 알 수 있었다.

구부릴 수 있는 가공을 한 리지드 기판은 ‘세미 플렉스(FR-4 플렉스) 기판’으로 불리며, 차량용 등으로 쓰이는 경우가 있는 특수한 기판이라고 한다. 이 세미 플렉스 기판은 신호의 속도와 내구성, 재료의 신뢰성이 뛰어나고 코스트가 낮다는 이점이 있지만, 정보 디바이스와 같은 제품에 사용되는 경우는 많지 않아 Vision Pro에 채택되어 있다는 사실에 앞서 소개한 기술자는 놀라움을 감추지 못했다.

일반적인 전자기기에서는 플렉시블 기판으로 2장의 기판을 연결하는 경우가 많으며, 지금까지 우리가 분해해온 제품도 그러했다. 그러나 차량용에서는 내구성 등의 관점에서 플렉시블 기판을 사용하고 싶어하지 않는다고 한다.

애플이 Vision Pro에 플렉시블 기판을 채택한 이유는 메인 기판의 좌우에 배치한 M2와 R1간의 통신을 최대한 고속으로 연결하고 싶었기 때문일 것으로 추측된다. “플렉시블 기판과 커넥터를 사용하면 임피던스가 바뀌기 때문에 고속의 신호를 보낼 수 없다. 세미 플렉스 기판은 같은 재료이기 때문에 좌우 기판간 발생하는 신호 전송 로스를 없앨 수 있다”라고 상기의 기술자는 설명한다.

-- 굴곡부 측면을 확대해 관찰, 기판을 양측에서 가공 --
그 다음으로 구부러진 굴곡부가 어떠한 층 구조로 되어 있는지, 기판의 측면을 확대해 관찰해 보았다.

Vision Pro의 메인 기판의 두께는 약 0.562~0.565mm로, 아이폰의 메인 기판(2개 층의 메인 기판)을 분석했을 때와 거의 같은 두께였다. 층 구성도 10개 층으로, 아이폰과 같다.

굴곡부의 두께는 대략 절반인 약 0.254mm로, 10개 층의 중심 부분을 남기고 A면과 B면 양쪽에서 깎아낸 듯한 형태였다. 구체적으로는 A면 쪽에서는 2개 층, B면 쪽에서는 3개 층 분이 없어진 것 같다. A면 쪽에서 세어서 3번째 층과 7번째 층에 필름과 같은 검은 층이 보였다.

세미 플렉스 기판의 제조 방법으로는 한쪽에서 엔드밀 등으로 기판을 절삭하는 방법이나, 층간을 떼어내기 쉽도록 필름을 붙여 가공하고 나중에 레이저로 필름의 부분까지 커팅해 제거하는 방법 등이 있다. Vision Pro의 것은 후자로, 더 나아가 기판의 양측에서 가공한 것 같다. “이것은 기판 제조사가 하루 아침에 할 수 있는 가공이 아니다”라고 앞서 소개한 기판 설계에 정통한 기술자는 말한다.

통상적으로 한쪽의 층을 제거하는 경우가 많지만, 이 기술자는 “Vision Pro는 애니레이어(Any Layer) 기판을 채택하고 있어, 배선 측면에서 중앙의 코어 층을 통과시키고 싶었기 때문에 양측에서 가공한 것은 아닐까?”라고 추측한다.

또한, A면 측과 B면 측에서 제거된 층 부분의 경사가 다르다. 이것은 제조 공정에서 부러지거나 깨지는 것을 막기 위한 고안일 것으로 추측된다.

-- X선으로 Vision Pro의 메인 기판을 관찰 --
마지막으로, Vision Pro의 메인 기판을 X선으로 촬영해 관찰해보았다. 우선 굴곡부에 주목해 기판 회로의 패턴 폭과 패턴간의 넓이(인접하는 회로와 회로의 간극)를 관찰했다. 회로의 패턴 폭(Line)은 약 33μm, 패턴 간 넓이(Space)는 약 92μm였다. 이전에 분해해 관찰한 ‘아이폰 12’와 ‘아이폰 13’ 시리즈의 기판 단면 수치와 비교하면, 패턴간의 넓이는 약 1.3~3배 커졌지만, 패턴 폭은 거의 같았다.

R1 칩과 M2 칩 부분도 확대해서 관찰해 보았다. R1 칩에서는 크기가 다른 두 종류의 검은색 동그라미가 보였다. 이를 통해 R1은 인터포저 위에 탑재되어 있고, 인터포저가 메인 기판 위에 구현되어 있는 것으로 추측된다. 상세한 것은 현재 분석 중이다.

Vision Pro 메인 기판의 M2 칩도 인터포저에 탑재되어 있었다. 이전에 분해한 ‘아이패드 Pro(2020년 모델)’의 ‘A12Z Bionic’과 같이 M2와 D램이 나란히 있었기 때문에 이것은 보다 분명하게 알 수 있었다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.