PCB 두께 선택 가이드: 표준, 설계 및 제조 고려사항

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제조 애플리케이션의 치수를 다룰 때 표준을 이해하고 따르는 것은 필수적입니다. 이는 회로 기판에 특히 그렇습니다. PCB 두께에 공식 표준은 없지만, 제조 기업들 사이에서 선호되고 일반적으로 사용되는 특정 크기가 있습니다. 이러한 선호 두께는 설계를 단순화하고 제조 장비를 효과적으로 활용하며 비용을 최소화하기 위해 적극 권장됩니다. 그러나 PCB 두께는 다양할 수 있으며, 많은 설계자가 특정 설계 및 제조 목적을 위해 PCB 두께를 변경하기도 합니다. 여기서는 "표준" PCB 두께의 의미와 다음 프로젝트의 PCB 두께를 결정하는 방법을 살펴봅니다.

PCB 표준 두께란?

MCL의 표준 기본 두께는 0.062인치(1/16인치)이며, 공차는 10%입니다. 이는 매우 일반적인 PCB 두께로 업계 표준으로 간주됩니다. 그 이유는 PCB 제조 초기 시절 바클라이트 시트 제조 크기가 1/16인치였기 때문입니다. 이 두께가 가장 일반적이지만, PCB 제조에서 다른 일반적인 두께도 존재합니다.

0.062인치 보드 외에도 0.031인치와 0.093인치 보드가 흔히 사용되며, 더 견고하거나 다층 보드의 요구를 충족합니다. 이 범위 내외의 다른 두께를 가질 수도 있지만, 이들이 가장 일반적인 두께로 간주됩니다.

PCB 두께에 영향을 미치는 11가지 요인

업계 표준 두께를 아는 것이 중요하지만, 많은 요인이 맞춤형 보드를 필요하게 할 수 있습니다. 이러한 설계 및 제조 요인에 따라 보드는 비표준 두께가 필요할 수 있습니다. PCB 두께에 영향을 미치는 두 가지 주요 요인 그룹은 설계 요인과 제조 요인입니다. 아래에서 이 요인들을 자세히 다루고 프로젝트의 PCB 두께를 결정하는 데 도움을 드립니다.

설계 요인: PCB 두께에 미치는 영향

설계 요인은 PCB 설계 단계에서 고려됩니다. 이 요인들은 주로 제조 시 실질적 고려사항보다는 보드의 기능성과 목적에 초점을 맞추지만, 제조 요인도 동등한 비중을 가집니다. PCB 두께에 영향을 미치는 가장 중요한 설계 요인은 다음과 같습니다.

1. 크기, 무게 및 유연성

얇은 보드는 두꺼운 보드보다 가볍고 유연하지만, 취성으로 인해 더 쉽게 파손됩니다. 플렉스 PCB는 유연성을 위해 얇아야 하지만, 유연성이 필요 없는 애플리케이션은 구조적 무결성을 위해 약간 더 두꺼운 보드가 유리할 수 있습니다. 그러나 두꺼운 보드는 더 무겁고 기기 내 공간을 더 차지합니다. 이 두 특성은 경량 애플리케이션이나 공간 제약이 있는 기기에 문제가 될 수 있습니다. PCB의 최종 애플리케이션이 이러한 요인을 결정하며, PCB 설계를 시작하기 전에 정의해야 할 첫 번째 매개변수 중 일부입니다.

2. 구리 두께

구리 두께는 PCB 전체 두께에 영향을 미칩니다. 사용되는 구리 층 두께는 보통 PCB를 통과해야 하는 전류에 따라 달라집니다. 표준 구리 두께는 약 1.4~2.8밀(1~2온스)이지만, 보드 고유 요구 사항에 따라 조정됩니다. 구리가 두꺼울수록 보드가 두꺼워지고, 소재 필요량과 가공 난이도로 인해 비용이 더 많이 듭니다.

3. 보드 소재

PCB의 작동과 수명은 소재 선택에 달려 있지만, 이 선택도 보드 두께에 영향을 미칩니다. 일반적인 보드 제조는 기판, 라미네이트, 솔더 마스크, 실크스크린으로 구성됩니다. 이 중 라미네이트와 기판이 보드 구조를 제공하고 전체 두께에 큰 영향을 미치므로 가장 중요한 고려 대상입니다. 기판은 필요한 유전 상수에 따라 종이와 에폭시 수지, 유리 직물, 세라믹 등으로 구성될 수 있습니다. 반면 라미네이트는 열경화성 수지와 종이 또는 천 층으로 구성됩니다. 라미네이트와 기판 모두 회로 기판의 열적, 기계적, 전기적 특성을 결정하는 많은 옵션으로 제공되지만, 보드 전체 두께도 결정합니다.

4. PCB 레이어 수

PCB 레이어 수는 당연히 보드 두께에 영향을 미칩니다. 2~6층 PCB 두께는 PCB 두께의 표준 임계값 내에 들 수 있지만, 8층 이상 PCB 두께는 표준을 벗어날 수 있습니다. 제조사가 더 얇은 PCB 레이어를 사용하여 표준 두께를 달성할 수 있지만, 레이어 수가 증가함에 따라 이는 점점 비현실적이 됩니다. 실질적으로 설계에 더 많은 레이어가 필요하다면 더 큰 PCB 두께를 허용해야 합니다. 설계에 다중 레이어가 필요하지 않지만 특정 두께 매개변수를 충족해야 한다면 레이어 수를 줄이는 것이 최선의 선택입니다.

5. 신호 유형

PCB는 다양한 신호 유형을 전달하며, 이는 보드에 필요한 소재를 결정하고 따라서 보드 두께에 영향을 미칩니다. 예를 들어 고전력 신호를 전달하는 보드는 더 두꺼운 구리와 넓은 트레이스가 필요하므로, 저전력 환경에서 작동하는 보드보다 훨씬 두껍습니다. 더 복잡한 신호를 가진 고밀도 보드는 레이저 마이크로비아, 얇은 트레이스, 얇은 고성능 소재를 사용하므로 전통적으로 다른 보드 유형보다 얇습니다.

6. 비아 유형

PCB 비아는 표면이 아닌 보드 내부를 통해 트레이스를 라우팅하여 더 컴팩트한 설계를 만듭니다. 다양한 비아 유형을 사용할 수 있습니다.

• 스루 비아
• 마이크로 비아
• 블라인드 비아
• 베리드 비아
• 비아 인 패드

사용되는 비아 유형과 밀도는 보드가 수용하기 위해 얼마나 두꺼워야 하는지 결정하는 요인이 됩니다. 예를 들어 마이크로 비아는 더 얇은 보드에 사용할 수 있는데, 고밀도 연결을 위해 더 작게 제작되기 때문입니다.

7. 작동 환경

보드 두께와 구성 소재는 PCB의 전도성과 저항에 영향을 미치므로, 다른 환경에서 다른 두께가 바람직합니다. 예를 들어 얇거나 유연한 보드는 거친 작동 환경에 최적의 선택이 아닐 수 있습니다. 또한 두꺼운 구리 트레이스는 고전류에서 열적으로 덜 안정적이어서, 열적으로 가변적이거나 고전류 환경에 부적합합니다. PCB의 커넥터와 부품도 중요합니다. 이들에는 보드 두께와 관련될 수 있는 특정 소재 및 성능 요구 사항이 있기 때문입니다.

이러한 요인을 바탕으로 설계자는 표준 또는 맞춤형 PCB 두께 중 어느 것이 더 바람직한지 합리적으로 평가할 수 있습니다. 그러나 설계 단계는 여기서 끝나지 않습니다. 제조사가 관여하여 그들이 할 수 있는 것과 그들의 역량이 최종 PCB 설계에 어떻게 영향을 미칠지 논의해야 합니다.

제조 요인: PCB 두께에 미치는 영향

위 설계 요인 외에도 제조 역량은 최종 PCB 설계, 특히 두께에 중요한 역할을 합니다. 고려해야 할 제조 요인은 다음과 같습니다.

8. 드릴 홀 장비

설계자는 성능 목표를 위해 드릴 홀 크기와 간격에 주의를 기울이지만, 드릴 홀 제조 공정은 복잡성을 더합니다. 어떤 유형의 스루 홀을 드릴링할 때, 제조사는 보드 두께와 밀링 머신 및 레이저의 직경 및 깊이 역량에 의해 제한됩니다. 이 제한은 종횡비(홀 깊이와 드릴 홀 직경의 비율)로 표현됩니다. 표준 드릴링의 경우 모든 제조사가 7:1 종횡비를 달성할 수 있어야 합니다. 일부 제조사는 더 높은 종횡비를 달성할 수 있지만, 이는 보드 설계 확정 전 제조사와 논의해야 하며 보통 더 높은 비용이 듭니다. 더 두꺼운 보드의 경우 제조사가 작은 직경의 홀을 달성하기 더 어렵습니다.

9. 구리 두께

구리 트레이스는 에칭으로 생성되며, 이는 PCB 제조에서 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 에칭 또는 도금을 포함한 제조 공정은 내부 구리 층 두께에 의존합니다. 따라서 더 두꺼운 구리 층은 제조 가능성에 영향을 미쳐 최종 PCB 제품의 설계와 비용에 잠재적 영향을 줄 수 있습니다.

10. 레이어 수

앞서 논의한 바와 같이 PCB 레이어가 많을수록 표준 두께로 제조하기 더 어렵습니다. 전문 제조사는 더 얇은 레이어로 스택된 PCB를 만들어 특정 두께를 맞출 수 있지만, 이 역량은 보편적이지 않으며 종종 크게 증가한 비용이 듭니다. 설계 확정 전 레이어링 요구 사항을 제조사와 논의하여 그들의 역량과 달성 가능한 것을 결정하세요.

11. 디패널라이제이션 방법

고려해야 할 또 다른 제조 요인은 디패널라이제이션(depanelization)입니다. 제조사는 여러 보드를 포함하는 큰 패널로 PCB를 생산한 후 패널을 개별 보드로 분리합니다. 보드 두께는 사용 가능한 디패널라이제이션 방법에 영향을 미칩니다. 두꺼운 보드는 스코어링을 사용해 신중하게 디패널라이제이션해야 할 수 있고, 얇은 보드는 라우팅하여 브레이크어웨이 탭을 만들 수 있습니다. 다시 제조사와 긴밀히 협력하여 디패널라이제이션 방법과 요구 사항, PCB 설계를 최적화하는 방법을 논의하세요.

최종 PCB 설계를 완료하기 전에 이러한 모든 제조 요인을 제조사와 논의하세요. 이들은 제조사의 역량과 비용에 의존하기 때문입니다. 설계 과정 초기에 이 대화를 나누지 않으면 설계를 수정하거나 레이아웃을 완전히 재설계하게 되어 프로젝트 비용이 증가할 수 있습니다.

PCB 두께 선택 시 고려할 3가지 요소

때로는 설계자가 표준 두께가 자사 애플리케이션에 최적이라고 결론짓고, 때로는 맞춤형이 더 낫다고 결정합니다. 최종 설계가 어느 쪽이든 이끌 수 있지만, PCB의 최종 두께는 많은 비용 결정 요인에 영향을 미칩니다. 최종 설계 및 제조 선택 시 고려해야 할 가장 중요한 요소는 다음과 같습니다.

1. 장비 역량

첫 번째 고려사항은 제조사가 귀사가 필요한 보드 두께를 제조할 장비를 보유하고 있는지 여부입니다. 구체적으로 다룰 영역은 위 "제조 요인" 섹션에 나열되어 있지만, 이 결정은 설계 과정 초기에 이루어져야 합니다. 애플리케이션에 고급 설계 기술로만 달성 가능한 특정 기능이 필요한 경우, 해당 요구를 수용할 수 있는 제조사를 조기에 조사하는 것이 최선일 수 있습니다. 다만, 고급 기술은 더 높은 비용을 초래한다는 점을 기억해야 합니다.

2. 납기

표준 PCB 두께는 약간의 조정만 필요하거나 전혀 필요하지 않지만, 맞춤형 두께는 시간 소모적인 변경이 필요합니다. 맞춤형 두께는 제조사가 장비 설정과 공정을 변경하여 설계의 고유한 요구를 수용해야 할 수 있습니다. 이러한 조정은 시간이 걸리며, 제조 시작을 지연시키고 잠재적으로 납기를 증가시킬 수 있습니다. 복잡한 설계 기능은 제조에 필요한 시간을 더욱 증가시킵니다. 맞춤형 PCB 두께를 추구하기로 결정했다면, 제조사와 논의하여 대략적인 일정을 파악하고 납기 예상치를 조정하세요.

3. 추가 비용

마지막으로, 맞춤형 보드가 귀사 비즈니스에 비용 효율적인지 평가해야 합니다. 표준 두께 보드는 맞춤형 두께 보드와 같은 제조 비용과 지연을 초래하지 않으므로, 비즈니스는 비용 대비 이점을 면밀히 평가해야 합니다. 표준 두께를 수용하기 위해 필요한 특수 소재 비용이 더 높을 수 있지만, 이 비용이 맞춤형 두께 보드를 수용하는 데 필요한 변경 사항과 비교할 때 가치 있는 트레이드오프가 될 수 있습니다.

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"표준"으로 간주되는 것 이상으로 PCB 두께에는 많은 선택지가 있습니다. 표준 PCB 두께를 사용하면 일반적으로 더 빠르고 저렴한 제조가 가능하지만, 맞춤형 두께는 고유한 애플리케이션에 필요한 모든 기능을 확보하도록 보장합니다. 선택에 관계없이 귀사의 요구를 충족하고 전문적인 조언을 제공할 수 있는 PCB 공급업체와 파트너십을 맺어야 합니다. MCL이 도와드리겠습니다.

밀레니엄 서키츠 리미티드는 펜실베이니아에 기반을 둔 인쇄 회로 기판 공급업체입니다. 업계 리더로서 우리의 목표는 고객에게 매번 최고의 PCB를 제공하는 것입니다. PCB 유형이나 양에 관계없이 전문적으로 설계되고, 잘 생산되며, 경쟁력 있는 가격의 제품과 함께 최고 수준의 고객 서비스를 제공하기 위해 노력합니다.

MCL은 국내외 제조 거점을 통해 전 세계 400명 이상의 고객에게 서비스를 제공합니다. 당사 역량에 대해 자세히 알고 싶거나 PCB 두께 옵션을 논의하고 싶다면, 궁금한 점을 밀레니엄 서키츠에 문의하세요.