다층 PCB(인쇄 회로 기판)의 설계는 매우 복잡할 수 있습니다. 설계에 2개 이상의 레이어를 사용해야 한다는 사실은 필요한 수의 회로를 상단 및 하단 표면에만 설치할 수 없음을 의미합니다. 회로가 두 개의 외부 레이어에 맞는 경우에도 PCB 설계자는 성능 결함을 수정하기 위해 내부적으로 전원 및 접지 레이어를 추가하기로 결정할 수 있습니다.
열 문제부터 복잡한 EMI(전자기 간섭) 또는 ESD(정전기 방전) 문제까지, 차선의 회로 성능으로 이어질 수 있고 해결 및 제거가 필요한 다양한 요소가 있습니다. 그러나 설계자로서 첫 번째 임무는 전기적 문제를 해결하는 것이지만 회로 기판의 물리적 구성을 무시하지 않는 것도 마찬가지로 중요합니다. 전기적으로 손상되지 않은 보드는 여전히 구부러지거나 비틀어져 조립이 어렵거나 불가능할 수도 있습니다. 다행히 설계 주기 동안 PCB 물리적 구성에 주의를 기울이면 향후 조립 문제를 최소화할 수 있습니다. 레이어 간 균형은 기계적으로 안정적인 회로 기판의 핵심 측면 중 하나입니다.
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균형 잡힌 PCB 스태킹
균형 잡힌 적층은 인쇄 회로 기판의 층 표면과 단면 구조가 모두 합리적으로 대칭인 적층입니다. 그 목적은 생산 과정, 특히 적층 단계에서 응력을 받을 때 변형될 수 있는 영역을 제거하는 것입니다. 회로 기판이 변형되면 조립을 위해 평평하게 눕히기가 어렵습니다. 이는 자동화된 표면 실장 및 배치 라인에서 조립될 회로 기판의 경우 특히 그렇습니다. 극단적인 경우 변형으로 인해 조립된 PCBA(인쇄 회로 기판 어셈블리)를 최종 제품으로 조립하는 데 방해가 될 수도 있습니다.
IPC의 검사 표준은 가장 심하게 구부러진 보드가 장비에 도달하는 것을 방지해야 합니다. 그럼에도 불구하고 PCB 제조업체의 프로세스가 완전히 통제할 수 없는 경우가 아니라면 대부분의 굽힘의 근본 원인은 여전히 설계와 관련되어 있습니다. 따라서 첫 번째 프로토타입 주문을 하기 전에 PCB 레이아웃을 철저히 확인하고 필요한 조정을 하는 것이 좋습니다. 이는 낮은 수율을 방지할 수 있습니다.
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회로 기판 섹션
디자인과 관련된 일반적인 이유는 인쇄 회로 기판의 단면 구조가 중심을 기준으로 비대칭이기 때문에 인쇄 회로 기판이 허용 가능한 평탄도를 얻을 수 없다는 것입니다. 예를 들어, 8레이어 설계에서 4개의 신호 레이어를 사용하거나 중앙 위의 구리가 상대적으로 가벼운 로컬 평면을 덮고 아래의 상대적으로 단단한 4개의 평면을 덮는 경우 스택의 다른 측면에 대한 스택의 한 측면에 대한 응력으로 인해 에칭 후 재료가 가열, 가압으로 적층하면 적층 전체가 변형됩니다.
따라서 구리층 유형(평면 또는 신호)이 중심을 기준으로 미러링되도록 스택을 설계하는 것이 좋습니다. 아래 그림에서는 상단과 하단 유형이 일치하고 L2-L7, L3-L6 및 L4-L5가 일치합니다. 아마도 모든 신호 레이어의 구리 적용 범위는 비슷할 것입니다. 반면 평면 레이어는 주로 고체 주조 구리로 구성됩니다. 이 경우 회로 기판은 자동화된 조립에 이상적인 평평하고 평평한 표면을 완성할 수 있는 좋은 기회를 갖게 됩니다.
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PCB 유전체층 두께
전체 스택의 유전체층 두께의 균형을 맞추는 것도 좋은 습관이다. 이상적으로 각 유전층의 두께는 레이어 유형이 미러링되는 것과 유사한 방식으로 미러링되어야 합니다.
두께가 다른 경우에는 제조가 용이한 소재군을 얻기 어려울 수 있다. 때로는 안테나 트레이스와 같은 특징으로 인해 안테나 트레이스와 기준면 사이에 매우 먼 거리가 필요할 수 있으므로 비대칭 적층이 불가피할 수도 있지만, 진행하기 전에 모두 탐색하고 살펴보시기 바랍니다. 기타 옵션. 불균등한 유전체 간격이 필요한 경우 대부분의 제조업체는 굽힘 및 비틀림 허용 오차를 완화하거나 완전히 포기하도록 요청할 것이며, 포기할 수 없으면 작업을 포기할 수도 있습니다. 그들은 낮은 수율로 여러 개의 값비싼 배치를 재구축하고 최종적으로 원래 주문 수량을 충족할 만큼 충분한 자격을 갖춘 장치를 확보하는 것을 원하지 않습니다.
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PCB 두께 문제
휘어짐과 뒤틀림은 가장 일반적인 품질 문제입니다. 스택의 균형이 맞지 않으면 최종 검사에서 때때로 논란을 일으키는 또 다른 상황이 있습니다. 즉, 회로 기판의 여러 위치에서 전체 PCB 두께가 변경됩니다. 이 상황은 사소해 보이는 설계 실수로 인해 발생하며 상대적으로 흔하지 않습니다. 그러나 레이아웃이 항상 동일한 위치의 여러 레이어에 고르지 않은 구리 적용 범위를 갖는 경우 발생할 수 있습니다. 이는 일반적으로 최소 2온스의 구리와 상대적으로 많은 수의 레이어를 사용하는 보드에서 볼 수 있습니다. 무슨 일이 일어났는가 하면 보드의 한 부분에는 구리가 많이 부어진 부분이 있는 반면, 다른 부분에는 상대적으로 구리가 없는 부분이 있었습니다. 이들 층을 함께 적층할 때, 구리 함유 면은 일정한 두께로 눌려지고, 구리가 없거나 구리가 없는 면은 눌려집니다.
0.5온스 또는 1온스의 구리를 사용하는 대부분의 회로 기판은 큰 영향을 받지 않지만, 구리가 무거울수록 두께 손실이 커집니다. 예를 들어, 3온스 구리로 구성된 8개 레이어가 있는 경우 구리 적용 범위가 더 가벼운 영역은 총 두께 허용 오차 아래로 쉽게 떨어질 수 있습니다. 이런 일이 발생하지 않도록 하려면 구리를 층 표면 전체에 고르게 부어주어야 합니다. 전기적 또는 무게를 고려할 때 이것이 비실용적이라면 최소한 가벼운 구리 층에 도금된 관통 구멍을 추가하고 각 층에 구멍용 패드를 포함해야 합니다. 이러한 구멍/패드 구조는 Y축에 기계적 지지를 제공하여 두께 손실을 줄입니다.
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성공을 희생하다
다층 PCB를 설계하고 배치할 때에도 실용적이고 제조 가능한 전체 설계를 달성하기 위해 전기적 성능과 물리적 구조 모두에 주의를 기울여야 합니다. 다양한 옵션을 계량할 때 활 모양의 변형과 뒤틀린 형태로 인해 부품을 채우는 것이 어렵거나 불가능한 경우 완벽한 전기적 특성을 갖춘 설계는 거의 소용이 없다는 점을 명심하십시오. 스택의 균형을 맞추고 각 레이어의 구리 분포에 주의하세요. 이러한 단계를 통해 최종적으로 조립 및 설치가 쉬운 회로 기판을 얻을 가능성이 높아집니다.