고다층 PCB 설계를 위한 전문 레이어 스택업 솔루션

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인쇄 회로 기판(PCB)은 단일 보드에 더 많은 기능과 회로가 들어가면서 점점 더 복잡해지고 있습니다. 단일 레이어 PCB 자체도 점점 더 복잡해지고 있지만, PCB 레이아웃은 컴팩트한 공간 내에서 더 많은 기능을 제공해야 합니다. 그 결과 많은 제조사가 다층 PCB 스택업으로 전환하고 있습니다. PCB 스택업이란 무엇인가요? 어떻게 작동하며, 귀사의 애플리케이션에 필요할까요? PCB 스택업에 대한 필수 사항을 통해 정보에 입각한 결정을 내리실 수 있도록 도와드립니다.

PCB 레이어 스택업의 목적

PCB 스택업은 PCB를 구성하는 구리와 절연 층의 배열을 말합니다. 이 층들은 동일한 장치에 여러 인쇄 회로 기판을 얻기 위해 배열됩니다. 가장 기본적으로 다층 PCB는 최소 세 개의 도전성 층으로 구성됩니다. 최하층은 절연 보드와 합성되며, 각 회로 기판 층은 다음 층과 연결됩니다.

PCB 레이어링은 더 복잡하고 공간 절약형 보드를 만드는 것 외에도 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 기능 극대화: 다층 PCB는 장치의 속도와 기능을 배가시켜 더 기능적인 보드를 만듭니다.
• 취약성 최소화: 레이어 스택은 내부 층을 외부 노이즈로부터 보호하여 손상시키는 외부 힘에 덜 취약하게 만듭니다.
• 복사 감소: 잘 설계된 PCB 레이어 스택은 특히 고속 레이아웃에서 장치의 복사를 최소화하는 데 도움이 됩니다. 다만, 임피던스 불일치가 있는 불량 설계는 일반 PCB보다 더 큰 EMI 복사를 초래할 수 있음을 유의하세요.
• 비용 절감: 좋은 레이어 PCB 스택업은 여러 회로를 단일 보드에 배치하여 제조 비용을 낮추는 데도 도움이 됩니다. 한 보드는 보드, 보드가 사용될 부품, 전체 설정을 위한 포장의 제조를 간소화합니다.

이러한 이점 외에도 PCB 스택업은 임피던스 불일치와 신호 크로스토크 문제를 줄여줍니다. 이러한 모든 이점이 PCB 스택업을 매우 바람직하게 만듭니다.

다층 PCB 스택 생성 시 목표

다층 PCB 스택은 특정 설계 요구를 충족하도록 신중하게 설계됩니다. 다층 PCB가 달성해야 할 가장 기본적인 목표는 다음과 같습니다.

1. 접지 및 전원 면을 가능한 한 가깝게 결합합니다.
2. 신호 층은 항상 면에 인접해 있습니다.
3. 신호 층은 해당 면과 가능한 한 가깝게 결합됩니다.
4. 고속 신호는 복사를 억제하기 위해 면 사이에 묻힌 층을 통해 라우팅됩니다.
5. 임피던스와 복사를 낮추기 위해 여러 접지 면을 포함합니다.

이러한 목표를 가능한 한 많이 달성하도록 노력해야 하지만, 모든 PCB 스택이 이 모든 목표를 충족하는 것은 아닙니다. 사실 8층 보드만이 모든 다섯 가지 목표를 충족할 수 있습니다. 귀사의 PCB 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하여 귀사의 PCB 스택업에 가장 높은 우선순위 목표가 무엇인지 결정하세요.

다층 PCB 스택 생성 시 기타 고려사항

위 목표 외에도 다층 PCB 스택 개발 시 고려해야 할 다른 설계 요인이 있습니다. 해결해야 할 필수 문제는 다음과 같습니다.

• 층간 오프셋: 다층 PCB 스택 생성 시 층이 쉽게 오프셋될 수 있습니다. 이를 방지하려면 보드 측면 설계에 핫멜팅 및 리벳-다월 방법을 사용하세요.
• 스택업 미즐링(measling): 보드 적층 시 박리 형태의 미즐링이 흔합니다. 이를 방지하려면 보드를 함께 배열할 때 에폭시 플레이트가 있는 패드를 추가하세요. 이 패드는 압력을 균형 잡아 미즐링을 제거하는 데 도움이 됩니다.
• 코어 소재: 단일 레이어 PCB는 표준 기판 소재나 알루미늄 코어로 만들 수 있습니다. 그러나 다층 스택업에는 알루미늄 코어 PCB를 사용할 수 없습니다. 다층 알루미늄 PCB는 제조가 극도로 어렵기 때문입니다.
• 소재 일관성: 다층 PCB는 코어와 프리프레그 모두에 동일한 제조사의 소재를 사용해야 합니다. 다른 제조사의 소재를 사용하면 라미네이션 중 문제가 발생할 수 있습니다.
• 휨 및 비틀림: 다층 스택업에서 구리가 고르게 분포되지 않으면 휨과 비틀림 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 PCB 설계자는 구리 중량, 프리프레그 두께, 코어 두께를 대칭적으로 쌓아 모든 다층 PCB를 대칭적으로 설계해야 합니다.

이러한 요인 외에도 PCB 방출을 면밀히 모니터링하고 설계하는 것이 필수적입니다. 설계를 최적화하여 방출을 최소화하고 리턴 루프를 초래할 수 있는 설계의 일반적인 문제를 피하세요.

일반적인 PCB 레이어 스택업 유형

이제 PCB 다층 스택업에서 주의해야 할 설계 기본 사항을 알았으니, 사용 가능한 스택업 유형과 귀사의 필요에 맞는 올바른 스택업 설계를 선택하는 방법을 아는 것이 중요합니다. PCB 레이어 스택업에는 2층, 4층, 6층, 8층, 10층의 다섯 가지 유형이 있습니다. 필요한 레이어 수는 주로 회로 크기, 보드 크기, 보드의 EMC 요구 사항에 의해 결정됩니다. 거기에서 보드 레이아웃을 결정할 수 있습니다.

각 보드 유형은 자주 사용되는 조건과 함께 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

2층

양면 PCB라고도 하는 2층 PCB는 양면에 상호 연결을 수용할 수 있어 가장 일반적인 다층 PCB 유형일 것입니다. 이 PCB는 세 개의 소재 층으로 구성되며, 그중 두 개가 기능적입니다.

• 신호 층: 이 상단 층은 약 0.0014인치(1온스)에서 0.0021인치(2온스) 두께의 구리로 구성됩니다.
• 라미네이트 코어: 라미네이트 코어는 상단과 하단 구리 층을 분리하여 격리시킵니다. 비아는 보드 양면 간 연결을 생성합니다.
• 하단 층: 이 두 번째 구리 층은 신호 층과 유사하며 약 0.0014인치(1온스)에서 0.0021인치(2온스) 두께입니다.

이 PCB는 저렴하고 제작이 상대적으로 쉬워, 더 비싼 4, 6, 8, 10층 이상 설계보다 선호되는 경우가 많습니다. 전파 지연이 없고 다른 스택업 옵션에 비해 잠재적 설계 문제가 적은 점도 매우 기능적입니다.

4층

PCB 스택업 측면에서 4층 PCB는 다층 보드에서 두 번째로 일반적인 옵션입니다. 이 PCB는 전기 신호를 라우팅하기 위한 네 개의 층을 가집니다. 이 층들은 샌드위치처럼 함께 쌓이며, 바깥쪽에 상단과 하단 층이 있고 두 개의 내부 층이 그 사이에 있습니다. 상단과 하단 층은 부품과 라우팅이 배치되는 곳입니다. 그러나 내부 층은 외부 연결을 할 수 없으므로, 종종 전원 면이나 신호 라우팅용으로 사용되어 트레이스 신호 품질을 향상시키고 EMI 방출을 줄입니다. 내부 층을 신호 층으로 만드는 것은 권장하지 않습니다. 네 개의 신호 층이 필요하다면 6층 보드를 고려하는 것이 좋습니다.

두 내부 층은 코어 층으로 서로 분리되며, 상단과 하단 층은 프리프레그로 내부 층과 분리됩니다. 이로 인해 레이어 스택업은 다음과 같습니다.

• 상단 층
• 프리프레그
• 내부 층 1
• 코어
• 내부 층 2
• 프리프레그
• 하단 층

2층 PCB보다 프로토타입 제작과 생산 비용이 더 들지만, 4층 PCB는 전반적으로 더 큰 기능을 제공합니다. 신중한 설계를 통해 우수한 신호 무결성과 EMC 역량도 제공할 수 있습니다.

6층

6층 PCB는 기능적으로 두 개의 추가 신호 층이 있는 4층 PCB입니다. 총 6층 스택업에는 네 개의 라우팅 층(두 개 내부, 두 개 외부)과 접지 및 전원용 두 개의 내부 면이 포함됩니다. 전반적으로 층은 다음과 같이 배열됩니다.

• 상단 층
• 프리프레그
• 접지 면
• 코어
• 라우팅 층
• 프리프레그
• 라우팅 층
• 코어
• 전원 면
• 프리프레그
• 하단 층

위에 설명된 설계가 가장 일반적입니다. 고속 신호는 두 개의 묻힌 층을 통해, 저속 신호는 표면 층을 통해 실행함으로써 고속 신호 전달과 EMI 제어의 균형을 맞춥니다.

그러나 이 설계가 모든 애플리케이션에 효과적인 것은 아닙니다. 고속 설계의 경우 접지 및 전원 면을 서로 나란히 유지합니다. 반면 저 EMI 방출을 위한 설계는 차폐를 돕기 위해 추가 접지 면을 가집니다. 귀사의 애플리케이션에 가장 적합한 설계 변형이 무엇인지 궁금하다면, 항상 PCB 설계자 및 공급업체와 긴밀히 협력하여 최적의 옵션을 결정하세요.

8층

8층 PCB 스택업은 라우팅 또는 성능을 위한 두 개의 추가 층을 추가하여 6층 보드보다 더 많은 옵션을 제공합니다. 또한 다층 PCB 설계의 다섯 가지 목표를 모두 달성할 수 있는 첫 번째 보드입니다.

일반적인 8층 PCB 스택업은 중앙에 전원 및 접지 층을 배치하여 층 간 좋은 정전 용량과 두 번째 및 세 번째 신호 면 사이의 분리를 제공하여 신호 무결성을 보호합니다. 이는 다음과 같은 일반적인 8층 PCB 스택업을 만듭니다.

• 신호 층 1
• 프리프레그
• 접지 면
• 코어
• 신호 층 2
• 프리프레그
• 전원 면
• 코어
• 접지 면
• 프리프레그
• 신호 층 3
• 코어
• 전원 면
• 프리프레그
• 신호 층 4

이 PCB는 네 개 이상의 신호 면을 특징으로 하지 않습니다. 추가 신호 면 대신 EMC 성능을 최적화하기 위해 더 많은 접지 및 전원 면을 특징으로 합니다. 8층 PCB가 2, 4, 6층 옵션보다 비싸지만, 8층 보드의 6층 보드 대비 비용 증가 비율이 6층 보드의 4층 보드 대비 비용 증가 비율보다 작습니다. 더 작은 증가폭은 향상된 방출 성능에 대한 비용 증가를 정당화하기 훨씬 쉽게 만듭니다.

10층

설계에 여섯 개의 라우팅 층이 필요하다면 10층 보드를 고려해야 합니다. 10층 PCB 스택은 여섯 개의 신호 층과 네 개의 면을 가지며, 신호 면과 리턴 면 사이에 긴밀한 결합이 있습니다. 일반적인 10층 설계는 다음과 같이 배열됩니다.

• 신호 층 1
• 접지 면
• 신호 층 2
• 신호 층 3
• 전원 면
• 접지 면
• 신호 층 4
• 신호 층 5
• 전원 면
• 신호 층 6

이 배열에서 고속 신호는 일반적으로 내부 신호 층에서 라우팅됩니다. 적절하게 스택되고 라우팅되면 이 설정은 우수한 신호 무결성과 훌륭한 EMC 성능을 모두 제공할 수 있습니다. 접지 또는 전원 면을 추가 신호 층으로 대체하는 것은 권장하지 않습니다. 이는 성능 저하를 초래할 수 있습니다.

MCL은 고품질 다층 PCB의 공급원입니다

PCB에서 향상된 기능이 필요하다면 다층 PCB 스택업은 훌륭한 옵션입니다. 제조 비용과 설계 요구 사항은 각 추가 레이어마다 증가하지만, 기능성과 EMC 개선에 대한 트레이드오프는 비용을 감당할 만합니다. 특히 세상이 점점 더 컴팩트해지고 있습니다. 필요한 레이어 수에 관계없이 경험 많은 PCB 공급업체도 필요합니다. 밀레니엄 서키츠가 도와드릴 수 있습니다.

밀레니엄 서키츠 리미티드는 펜실베이니아 기반의 PCB 업계 리더로 전 세계 다양한 산업 분야의 고객을 보유하고 있습니다. 혁신, 품질 보증, 현장 다년간의 전문성을 바탕으로 고객에게 일관되게 고품질 인쇄 회로 기판을 제공합니다. 리지드-플렉스 보드, HDI 보드, 스택업 등 다양한 PCB 관련 제품을 제공합니다. 필요한 레이어 수에 관계없이 MCL이 매번 품질 보드를 공급할 것을 신뢰하실 수 있습니다.

MCL과 협력하여 귀사의 PCB를 평가할 수도 있습니다. 모든 주문에 무료 PCB 파일 검사를 제공하여 설계에 오류가 없는지 확인합니다. 또한 IPC A-600 표준 및 추가 고객 요구 사항에 따른 제품 적합성을 보장하기 위해 최첨단 테스트 및 측정 장비를 갖춘 숙련된 팀이 지원하는 품질 관리 프로그램을 운영합니다.

이 모든 것을 마무리하며, MCL은 고객에게 최고의 서비스를 제공하기 위해 최선을 다합니다. 이를 위해 서비스에 대한 무료 견적을 제공합니다. 또한 1영업일 내에 견적을 드릴 수 있습니다. 우리의 목표는 귀사가 필요로 하는 유일한 PCB 공급업체가 되는 것입니다.

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밀레니엄 서키츠 리미티드는 다층 회로 기판을 포함한 다양한 PCB와 PCB 제품을 공급합니다. PCB 스택업과 MCL이 제공할 수 있는 옵션에 대한 자세한 정보는 MCL 전문가 팀과 상담하실 수 있습니다. 오늘 밀레니엄 서키츠에 문의하여 다층 스택업에 대한 궁금증을 해결하세요.