고속 신호는 통신 산업에서 피할 수 없는 뜨거운 주제입니다. 전송 정보량과 전송 속도가 증가함에 따라 고속 신호는 점차 중요해지고 있습니다. 고속 PCB는 고속 신호의 장착 보드로서 재료 선택, 제조 기술, 배선 설계가 모두 고속 신호 품질에 영향을 미칩니다. 비기능 패드(Non-Functional Pad, NFP)는 고속 PCB 제조 기술 중 하나이며, 삽입 손실은 신호 품질을 나타내는 가장 중요한 파라미터 중 하나입니다. NFP를 제거할지 유지할지는 엔지니어와 제조사 사이에서 필연적인 논의 주제입니다. 이 문서는 제조 공정 관점에서 실험적 방법으로 NFP가 고속 신호 삽입 손실에 미치는 영향을 분석하고, 미사용 패드를 제거할지 유지할지 결정하는 데 도움을 줍니다.
이 실험에서는 동일한 CCL(동박 적층판) 재료를 선택했습니다. 모든 PCB는 20층으로 구성되며, 배선은 3층과 18층에 구현됩니다. NFP 추가(방안 1)와 NFP 제거(방안 2) 간의 삽입 손실을 비교하여 NFP가 신호 품질에 영향을 미치는지 확인합니다. PCB 제조 공정에는 많은 불확실 요소가 존재하므로 삽입 손실 외에 주요 파라미터를 검사하여 제조 공정에서 다른 영향 요소가 혼입되지 않도록 보장합니다.
신호 손실 테스트에서 임피던스 불일치로 인해 신호 반사가 발생하여 최종적으로 삽입 손실 테스트 결과에 영향을 미칩니다. 따라서 삽입 손실 테스트의 정확성은 임피던스 일관성 품질에 직접적으로 의존합니다. 특성 임피던스 테스트를 방안 1과 방안 2에 각각 실시하여 얻은 특성 임피던스 값은 아래 표와 같습니다.
| 테스트 방안 | 테스트 층 | 특성 임피던스 (Ω) |
| 방안 1 | 3층 | 113.03 |
| 방안 2 | 3층 | 112.71 |
| 방안 1 | 18층 | 111.93 |
| 방안 2 | 18층 | 114.07 |
위 표에서 두 방안 간 임피던스 차이가 5% 이내에 있음을 알 수 있으며, 특성 임피던스가 손실 테스트에 미치는 영향은 무시할 수 있다는 결론을 얻었습니다.
삽입 손실은 유전체 손실과 도체 손실로 구성됩니다. 이 실험에서 검사하는 두 방안에 동일한 재료와 광화 그래픽이 적용되므로, 유전체 손실과 도체 손실은 오직 PCB 제조 공정에서만 기인합니다. 다음으로 두 항목을 각각 분석하여 PCB 제조에 미치는 영향이 없음을 확인합니다.
다층 적층에서 접착 본딩 시트 적용 시 수지 후퇴가 발생하며, 수지 후퇴량 차이는 유전체 손실 차이를 초래합니다. 본딩 시트 수지 후퇴의 불확실성으로 인해 적층 후 단면 분석을 실시하여 수지 후퇴량 차이로 인한 영향을 완전히 배제해야 합니다.
분석 결과, 두 방안의 상하층 코어 두께는 각각 139.8μm와 135.2μm였습니다. 적층 후 본딩 시트 두께는 각각 257.4μm와 251.9μm였습니다. 최대 두께 차이는 6μm 이내로 제조 공차 요구 사항을 충족하며, 유전체 손실로 인해 삽입 손실이 영향을 받지 않습니다.
도체 손실은 테스트 회로에서 선로 길이와 폭, 표면 거칠기, PCB 제조 공정 중 측면 식각과 관련이 있습니다. 이 실험의 두 방안에서 회로 설계는 동일하여 선로 길이의 영향을 배제했습니다. 브라운 효과, 식각액 농도, 수압 등은 표면 거칠기에 영향을 미칩니다. 이러한 복잡한 요소를 피하기 위해 최종 결과로부터 회로 일관성을 직접 판단합니다.
실험 결과, 방안 1과 방안 2 적용 시 전송 선로 폭은 각각 168μm와 166μm, 전송 선로 높이는 18.3μm와 18.9μm였습니다. 표면 거칠기는 모두 2.5μm로 유지되었습니다. 모든 데이터는 전송 선로 제조 측면에서 도체 손실이 기본적으로 유사함을 나타내며, 도체 손실이 삽입 손실에 미치는 영향을 배제할 수 있습니다.
유전체 손실과 도체 손실의 발생 원리, 삽입 손실의 발생 원리에서 출발하여 PCB 제조 일관성 측면에서 일련의 검사를 실시하여 두 방안에서 유일한 변수인 NFP만 발생하도록 했습니다. IPC-TM650-2.5.5.12의 FD(주파수 영역) 방법에 따라 방안 1과 방안 2를 테스트했으며 결과는 아래 그림 2와 같습니다.
유일한 변수인 NFP의 결과로 NFP가 신호 삽입 손실에 미치는 영향을 대략적으로 판단할 수 있습니다. 방안 1은 NFP를 제거하고 방안 2는 NFP를 유지합니다. 위 그림에서 3층과 18층 모두 방안 1의 삽입 손실 테스트 결과가 방안 2보다 모두 작음을 알 수 있으며, 이는 NFP 추가가 신호 삽입 손실을 증가시킴을 의미합니다.
이 실험 결과 두 방안 간 삽입 손실 차이는 약 9%로 유지됩니다. 그림 3은 유명한 통신 단말 재료의 1차 등급 분류입니다.
그림 3에서 모든 등급의 재료 간에 매우 작은 삽입 손실 차이가 발생함을 알 수 있습니다. 이 실험에서 검사한 삽입 손실이 임계값 범주 내에 속한다면, NFP로 인해 재료 등급이 하락하여 재료 제조사부터 최종 사용자까지 전체 생산 라인에 큰 영향을 미칠 것입니다.
고속 PCB에서 다층 PCB는 필연적인 발전 추세이며, 관통 비아 제조가 첫 번째 문제입니다. NFP는 PCB 비아 벽의 PTH 동도금을 크게 개선하여 비아 동박 박리 및 비아 벽 균열 등 품질 문제를 방지하는 효과적인 역할을 합니다. 다른 영향 요소를 배제하고 NFP 변수만을 고려하여 NFP가 삽입 손실에 미치는 영향을 분석함으로써 고속 PCB 설계에 있어 재료 제조사, PCB 제조사, 단말 제조사에게 참고 자료를 제공할 수 있습니다.
산업기술
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2019년 2월 12일 수년간 PCB 구동 기기에 대한 수요가 증가했습니다. 이 기기는 군수 및 국방부터 완구 산업까지 모든 산업에서 사용되고 있습니다. 이는 PCB에 대한 의존도가 높아지고 있음을 시사합니다. 이러한 PCB를 제대로 활용하려면 특정 품질 표준을 충족해야 합니다. 따라서 PCB 제조업체는 제조 공정의 다양한 단계에서 품질을 보장하기 위해 여러 PCB 검사 기술을 도입하고 있습니다. 또한 이는 프로젝트 거부와 신용 손실로 인한 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다. PCB 제조업체들이 채택한 다양한 PCB 검사 기술이 무엇
