전자 프로젝트에 필수적인 PCB 레이어 지식

인쇄 회로 기판(PCB)은 '인쇄 배선 카드' 또는 '인쇄 배선 보드'로도 불리며 친숙한 이름입니다. 전자공학이 릴레이와 진공관에서 집적 회로와 실리콘으로 발전하면서 전자 회로의 비용과 크기가 감소하기 시작했습니다. 소비자 전자 제품의 크기와 제조 비용을 최소화하려는 압력이 제조사들로 하여금 합리적인 솔루션을 찾게 만들었고, 이로 인해 인쇄 회로 기판이 탄생했습니다.

PCB는 여러 전자 부품을 한 곳에 연결하여 물리적 장치 간 전력 라우팅을 가능하게 하는 보드입니다. PCB에는 다양한 레이어가 존재합니다. 초보자에게는 이러한 코팅 유형이 다소 혼란스러울 수 있지만, 기본 원리를 이해하면 모든 것이 단순해집니다. 이 글에서는 PCB 레이어의 유형, 적층 방법, 레이어 연결성, 적절한 적용 방법 등을 다룹니다.

일반적인 PCB 레이어 유형

인쇄 회로 기판 레이어는 7가지 범주로 구성됩니다. 신호 레이어, 기계 레이어, 내부 평면(접지층/내부 전원), 실크스크린 레이어, 솔더 마스크 레이어, 시스템 작업 레이어, 기타가 있습니다.

신호 레이어

하단 레이어, 상단 레이어, 중간 레이어 30, 중간 레이어 1, 2가 포함됩니다. 부품 배치와 배선 라우팅에 사용되며, 표면의 배선과 객체는 구리로 덮여 있습니다.

기계 레이어

보드에 대한 지시 정보와 조립 수단을 포함합니다. 물리적 치수선, 데이터, 치수 표시, 스루홀 정보, 조립 지침 등이 해당됩니다.

내부 평면

내부 레이어라고도 하며, 접지선과 전원선의 배열에 사용됩니다. 이 레벨의 객체나 선은 구리가 없거나 비도전성입니다. PCB에서 전원과 접지 분배에 적극적인 역할을 합니다.

실크스크린 레이어

부품 외곽선, 텍스트 정보, PCB상의 부품 번호 등을 표시하는 데 사용됩니다.

솔더 마스크 레이어

녹색을 띠며, PCB에 이물질이 쌓일 때 트레이스가 단락되는 것을 방지합니다.

시스템 작업 레이어

패드, 부품, 비아 간의 전기적 연결을 표시하는 데 사용됩니다.

기타

킵아웃 레이어/시트, 분할 평면, 솔더 페이스트, 다중 레이어 등이 포함됩니다.

일반적인 PCB 레이어 적층 방법

PCB 제조 시 적층은 필수적입니다. 적층이란 보드 레이아웃 설계 전에 절연층과 구리층을 배열하여 인쇄 회로 기판을 구성하는 것입니다. 더 많은 회로를 수용할 수 있을 뿐만 아니라 다른 이점도 있습니다.

예를 들어, PCB 적층은 효율적이고 저렴한 제조 방법의 요구를 균형 있게 맞추는 데 도움이 됩니다. 또한 회로의 복사 취약성과 외부 노이즈를 최소화하는 데 기여합니다. 게다가 좋은 PCB 레이어 적층은 설계의 전자기 호환성(EMC)도 향상시킵니다.

여러 PCB 레이어 적층 방법이 있지만, 가장 일반적인 것은 4층, 6층, 8층 적층입니다. 간단히 말해, PCB 제조사가 4층, 6층, 8층 중 어느 것으로 제조할지 결정하는 것입니다.

PCB 레이어 연결성

유용한 기능을 위해 인쇄 회로 기판의 서로 다른 레이어들을 연결하여 단일 유닛으로 만들어야 합니다. 연결성이 없으면 PCB 레이어 간 도전성 연결을 달성할 수 없습니다. PCB에는 세 가지 주요 레이어 연결 유형이 있습니다: 스루홀(Through-hole), 블라인드 비아(Blind via), 매립 비아(Buried via) 연결입니다.

PCB 설계에서 비아는 보드의 구멍을 통해 전자적으로 연결된 서로 다른 레이어의 두 패드로 구성됩니다(따라서 스루홀). 블라인드 비아는 보드 한 면의 레이어만 연결하고, 매립 비아는 내부 레이어만 연결합니다. 블라인드 비아는 보드 표면에 노출되지 않습니다.

PCB 레이어 수 결정 방법

PCB 레이어는 인쇄 회로 기판의 용량과 성능을 결정합니다. 많은 사람들이 단일 레이어 PCB로 충분한지, 아니면 4층 또는 6층 PCB가 나은지 혼란스러워합니다. 레이어 수는 주로 예산에 달려 있지만, 다른 결정 요인도 있습니다.

PCB가 가져야 할 레이어 수를 선택할 때 고려해야 할 다른 요소들:

• PCB의 용도 또는 적용 분야
• 필요한 동작 유형 또는 주파수
• 프로젝트 총 예산
• PCB가 얼마나 빨리 필요한지
• PCB에 필요한 밀도와 신호 레이어

PCB 레이아웃에서 레이어를 올바르게 적용하는 방법

PCB 설계가 완료되면 다음 단계는 다양한 레이어를 레이아웃에 배치하는 것입니다. 이러한 레이어를 잘못 설치하면 기능이 표준에 미치지 못하는 보드가 될 수 있습니다. 그러나 PCB 레이아웃에 이 레이어들을 올바르게 배치하는 효과적인 방법이 있습니다.

PCB 제조에서 레이어 적용 시 레이아웃 실패 확률이 높으며, 이는 최종 제품 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. PCB 레이아웃은 라미네이팅 단계와 레이업 단계의 두 단계로 수행됩니다. 두 공정은 거의 동일합니다. 기계 프레스가 레이아웃에 모든 레이어를 함께 압착합니다. 이때 핀이 시트에 뚫려 레이어들이 올바르게 정렬되도록 합니다. 기술에 따라 이 핀들은 나중에 제거되어 레이어들이 레이아웃 위에 남게 됩니다.

다층 PCB 보드의 목적

다층 PCB는 세 개 이상의 도전성 구리 호일 레이어로 구성된 보드입니다. 내열 절연층을 사이에 두고 양면 PCB 여러 장을 접착 및 라미네이트한 것처럼 보입니다. 다층 인쇄 회로 기판에는 다음과 같은 여러 이점이 있습니다.

첫째, 동일한 기능의 다른 PCB보다 크기가 작습니다. 현대 전자제품이 소형, 경량, 고성능 기기로 향하는 추세에서 작은 크기는 유리합니다. 둘째, 가볍기 때문에 이동성이 높습니다. 셋째, 제작에 많은 계획이 들어가므로 내구성이 높고 품질이 우수합니다. 넷째, 더 유연하고 강력합니다.

이러한 장점들로 다층 PCB는 다양한 응용 분야에서 점점 더 유용해지고 있습니다. 위와 기타 사소한 이점들로 인해 점점 더 많은 분야에서 다층 PCB를 선택하는 것은 당연합니다.

다층 PCB 제작 시 레이어 정렬 방법

다층 PCB 제작 시 정렬 공정은 그렇게 어렵지 않습니다. 먼저 각 레이어를 세척하여 정렬 준비를 합니다. 이전에 뚫린 구멍들을 이용해 PCB의 내부 및 외부 레이어를 정렬합니다. 레이어 정렬을 위해 기술자는 레이어들을 '비주얼 펀치(visual punch)'라 불리는 특정 유형의 기계에 올려놓습니다.

이 기계는 구멍을 통해 작은 핀을 내려 보드 레이어들을 맞춥니다. 그 후 광학 검사 기계를 사용하여 결함이 없는지 확인합니다.

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요약

인쇄 회로 기판은 여러 전자 부품을 연결하여 물리적 장치 간 전력 라우팅을 가능하게 하는 장치입니다. 사람들이 매일 사용하는 대다수 전자 기기에는 PCB가 내장되어 있습니다. 이러한 PCB는 용도와 예산 등에 따라 2층, 4층, 6층 등 여러 레이어로 구성됩니다.

유용한 기능을 위해 적층된 이 레이어들은 우수한 연결성과 정렬이 필요합니다. 현재 PCB 제조 및 조업을 다루는 많은 회사가 있습니다. 하지만 모든 PCB 요구사항을 믿고 맡길 수 있는 회사를 찾고 계신다면, 온라인 맞춤 PCB 회로 기판 주문 방법에 대해 알아보십시오. 필요한 PCB 보드에 대해 WellPCB에 문의하시면 도와드리겠습니다.