고급 다층 PCB 제조 서비스

다층 PCB란?

다층 PCB는 전기 제품에 사용되는 인쇄 회로 기판으로, 배선이 두 개 이상의 층으로 이루어져 있습니다. 다층 기판은 여분의 단일 레이어 또는 양면 보드를 함께 쌓은 보드입니다. 예를 들어, 양면 기판 1개를 내부 레이어로 사용하고 단면 기판 2개를 외부 레이어로 사용하거나 양면 기판 2개를 내부 레이어로 사용하고 단면 기판 2개를 외부 레이어로 사용하는 기판은 4레이어 또는 6레이어 인쇄 회로 기판이 됩니다. 이러한 기판은 절연 본딩 재료로 적층 및 접착하고 정렬 시스템을 사용하여 만들어집니다. 전도성 패턴은 설계에 필요한 대로 연결됩니다. 이러한 보드를 다층 인쇄 회로 기판이라고도 합니다.

다층 PCB 설계: 레이어 수를 결정하는 방법

인쇄 회로 기판의 성능과 비용은 기판의 레이어 수에 따라 크게 달라집니다. 따라서 레이어 수를 올바르게 선택하는 것이 중요합니다. 이 문서에서는 1~20층의 PCB를 설계할 때 고려해야 할 주요 사항을 중점적으로 다룹니다.

1~20개 레이어를 선택할 때 고려해야 할 중요 요소

고려해야 할 사항부터 시작하겠습니다. PCB에 몇 개의 레이어가 필요한지 대략적으로 알고 있을 것입니다. 하지만 다층 PCB가 단일 레이어 PCB보다 나은 이유를 확인해야 합니다. 아래 사항을 살펴보고 의구심을 해소하세요:

• 사용 또는 적용: PCB는 어디에 사용되나요? 위에서 말했듯이 PCB는 다양한 유형의 단순하고 복잡한 전자 장치에 사용됩니다. 따라서 애플리케이션에 최소한의 기능이 필요한지 복잡한 기능이 필요한지 알아야 합니다. 간단한 장치는 하나의 레이어로도 잘 작동할 수 있습니다. 복잡한 장치에는 종종 더 많은 레이어가 필요합니다.

• 필요한 신호 유형: 보드가 마이크로파 또는 고주파 신호를 전달해야 하나요? 레이어 선택은 전달해야 하는 신호의 유형에 따라 달라집니다. 신호는 고주파, 저주파, 접지 또는 전력일 수 있습니다. 애플리케이션에 다양한 신호 경로 또는 혼합 신호가 필요한 경우 다층 PCB가 필요합니다. 이러한 회로에는 별도의 접지 및 차폐 레이어가 필요할 수도 있습니다.

• 비아 유형: 선택하는 비아 유형도 또 다른 핵심 요소입니다. 매립형 비아 또는 블라인드 비아를 선택하면 더 많은 내부 레이어가 필요할 수 있습니다. 따라서 비아 선택에 따라 필요한 레이어 수가 달라질 수 있습니다.

• 필요한 신호 레이어의 밀도 및 수: 레이어 결정은 신호 레이어와 핀 밀도라는 두 가지 중요한 요소에 따라 달라집니다. PCB의 레이어 수는 핀 밀도가 높아질수록 증가하는 경향이 있습니다. 예를 들어 핀 밀도가 1.0인 경우 2개의 신호 레이어가 필요할 수 있습니다. 하지만 핀 밀도가 0.2 미만인 경우 10개 이상의 레이어가 필요할 수 있습니다.

• 필요한 비행기 수: 전원 및 접지면은 EMI를 낮추고 신호 레이어를 차폐하는 데 도움이 됩니다. 따라서 필요한 플레인의 수는 레이어 선택에 영향을 미칩니다. 평면이 많을수록 레이어가 많아집니다.

• 제조 비용: 유일한 필요는 아니지만, 비용은 1-20 레이어 PCB 설계를 위한 레이어 선택의 핵심 요소입니다. PCB를 만드는 데 드는 비용은 레이어가 많을수록 증가합니다. 다층 PCB는 단일 레이어 보드보다 더 비쌉니다. 비용은 위에 나열된 요구 사항에 따라 크게 달라집니다.

• 배송 시간: 1~20 레이어 PCB 주문의 리드 타임은 위의 모든 요소에 따라 달라집니다. 예를 들어, 디자인에 단일 레이어만 필요한 경우 리드 타임이 짧을 수 있습니다. 복잡한 산업용 전자 장치용 보드를 주문하는 경우 배송 시간이 더 길어집니다.

위의 사항에 따라 결정할 수 없는 경우 PCB 제조업체인 Philifast와 요구 사항을 논의할 수 있습니다.

다층 PCB의 장단점은 무엇인가요?

단면 PCB와 비교했을 때 다층 PCB는 표면과 수명 성능에서 분명한 차이를 보입니다. 이러한 차이는 보드의 내구성과 기능의 핵심입니다. 다층 PCB의 주요 장점으로는 산화에 대한 저항성, 다양한 구조, 고밀도, 보드 품질과 안전을 보장하는 표면 코팅 기술 사용 등이 있습니다. 다음은 다층 PCB의 중요한 고신뢰성 기능과 장단점입니다:

1. 구멍 벽 구리 두께는 일반적으로 25미크론입니다.

• 이점: Z축 확장에 대한 저항력 향상 등 신뢰성 향상. 구멍 벽의 두꺼운 구리가 강도와 수명에 도움이 됩니다.

• 위험: 몇 가지 위험이 있습니다. 실제 사용 시 블로우 아웃 또는 가스 방출과 같은 문제 또는 조립 과정의 문제가 전기 연결에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 내부 층이 분리되거나 구멍 벽에 균열이 생길 수 있습니다. 부하가 걸리면 이러한 결함이 고장으로 이어질 수 있습니다. IPC 클래스 2(많은 공장의 표준)는 다층 기판의 구리 도금이 20% 미만일 것을 요구할 수 있습니다[참고: 이 문장은 원래의 숫자 참조를 유지합니다].

  (정확한 IPC 규칙 세부 사항은 규칙 세트와 공장 관행에 따라 다릅니다. 여기서 중요한 점은 홀 도금과 그 제어가 신뢰성에 중요하다는 것입니다.)

2. 납땜 수리 또는 개방 회로 수리 없음

• 이점: 완벽한 회로로 신뢰성과 안전성을 높입니다. 일반적인 사용 시 유지보수가 필요 없습니다.

• 위험: 수리가 제대로 되지 않으면 다층 PCB가 열릴 수 있습니다. 올바르게 고정하더라도 진동과 같은 부하 조건에서는 여전히 고장의 위험이 있을 수 있습니다. 이는 현장 고장으로 이어질 수 있습니다.

3. IPC 규범을 뛰어넘는 청결 기준

• 이점: 다층 PCB의 청결도가 높을수록 신뢰성이 향상됩니다.

• 위험: 보드에 잔류물과 솔더가 쌓이면 솔더 마스크가 손상될 수 있습니다. 이온 잔류물은 납땜 표면의 부식과 오염을 일으킬 수 있습니다. 이는 납땜 접합 불량이나 전기적 결함과 같은 신뢰성 문제를 일으켜 결국 실제 고장의 가능성을 높일 수 있습니다.

4. 각 표면 마감에 대한 엄격한 유통 기한 관리

• 이점: 표면 마감을 잘 제어하면 납땜과 신뢰성을 높이고 습기 침투 위험을 낮출 수 있습니다.

• 위험: 오래된 다층 보드의 오래된 표면 마감은 야금학적 변화를 보일 수 있습니다. 납땜성 문제를 일으킬 수 있습니다. 습기가 유입되면 조립 중 문제가 발생하거나 나중에 현장에서 박리가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 내벽 분리 및 개방 회로가 발생할 수 있습니다.

제조 및 조립 라인에서든 실제 사용에서든 다층 PCB는 신뢰할 수 있는 성능을 보여야 합니다. 물론 이러한 신뢰성은 제조업체의 장비 및 공정 기술 수준과 밀접한 관련이 있습니다.

단일 레이어와 다중 레이어 PCB 프로토타이핑의 차이점

인쇄 회로 기판을 설계하고 제작할 때는 장치에 단층 또는 다층 PCB가 적합한지 결정해야 합니다. 두 가지 유형 모두 많은 표준 용도로 사용됩니다. 그러나 필요한 유형은 기판을 사용하는 용도에 따라 다릅니다. 각 유형에는 특정 작업에 적합한 특정 기능이 있습니다. 간단한 가정용 기기는 종종 단일 레이어 보드를 사용합니다. 더 복잡한 기계에는 다층 PCB 설계가 필요합니다.

단일 레이어 PCB

단일 레이어 또는 단면 보드 베이스 레이어, 하나의 전도성 금속 레이어, 보호 솔더 마스크 및 실크스크린으로 구성됩니다. 대부분의 제조 공정에서는 전도성 금속으로 구리를 사용합니다. 보드의 한 면에는 필요한 모든 구성 요소가 들어 있습니다. 다른 쪽에는 도체 패턴이 있습니다.

단층 PCB는 양면 및 다층 보드보다 설계가 단순하기 때문에 더 저렴하고 쉽게 만들 수 있습니다. 이 단순한 디자인이 단점이기도 합니다. 연결 지점이 적습니다. 따라서 단층 PCB는 속도가 느리고 복잡한 회로를 라우팅할 수 있는 옵션이 적습니다.

양면 PCB

또 다른 옵션은 양면 PCB입니다. 단층 보드보다는 레이어가 많지만 다층 보드보다는 적습니다. 단면 기판과 마찬가지로 양면 기판은 하나의 기판 레이어를 사용합니다. 가장 큰 차이점은 양면 기판은 기판의 양면에 전도성 금속 층이 있다는 것입니다.

양면 보드를 사용하면 단면 보드보다 더 많은 신호를 라우팅할 수 있습니다. 여전히 다층 보드보다 비용이 저렴합니다. 많은 디자인에 적합한 중간 선택입니다.

다층 PCB

다층 PCB는 특수 접착제로 결합된 3개 이상의 양면 기판으로 구성됩니다. 각 보드에는 레이어 사이에 절연 재료가 있습니다. 다층 기판은 여러 개의 기판을 적층할 수 있지만, 대부분 4~12개의 짝수 레이어를 사용합니다. 레이어 수가 홀수이면 납땜 후 뒤틀림과 뒤틀림이 발생할 수 있기 때문입니다.

더 많은 보드와 더 많은 연결부를 갖춘 다층 PCB는 많은 기능과 고급 기능이 필요한 장치에 적합합니다. 단면 또는 양면 보드보다 더 높은 작동 능력과 더 빠른 신호 성능을 제공합니다. 그러나 설계가 더 복잡하고 비용이 더 많이 들며 리드 타임이 길고 수리 및 조립에 더 많은 주의가 필요합니다.

최종 참고 사항

올바른 PCB 유형을 선택하는 것은 제품 요구 사항, 신호 유형, 핀 밀도, 평면 요구 사항, 비용 제한 및 배송 시간에 따라 달라집니다. 확실하지 않은 경우 제조업체와 미리 상의하세요. 좋은 PCB 제조업체는 비용, 성능, 리드 타임의 균형을 맞추는 데 도움을 줄 수 있습니다. 특정 제품의 레이어 수 및 스택업에 대한 도움이 필요한 경우 Philifast 또는 다른 자격을 갖춘 PCB 제조업체와 설계에 대해 논의할 수 있습니다.