PCB 코어 재료 선택 방법

때 인쇄 회로 기판(PCB) 제작자가 얻습니다 견적 요청 A에 대한 다층 디자인 재료 지침이 없거나 불명확한 경우, PCB 코어 두께를 선택하는 데 문제가 발생할 수 있습니다. 때로는 코어 재료의 혼합 비율이 최종 결과물에 큰 영향을 미치지 않기 때문에 이러한 문제가 발생하기도 합니다. 전체 보드 두께만 충족된다면 최종 사용자는 각 레이어의 두께나 종류에 신경 쓰지 않을 수 있습니다.

하지만 때로는 성능이 더 중요합니다. 그럴 때는 보드가 최상의 성능을 발휘하도록 두께를 엄격하게 제어해야 합니다. 만약 PCB 디자이너 문서에 필요한 모든 사항을 명확하게 명시하면 제작자는 무엇을 사용해야 하는지 알고 적절한 재료를 선택할 수 있습니다.

설계자는 사용 가능한 재료와 일반적으로 사용되는 재료를 파악하여 PCB 제작 속도를 높이고 정확도를 향상시키는 설계 규칙을 세울 수 있습니다. 아래는 제조업체들이 선호하는 재료 유형에 대한 간략한 설명입니다. 또한, 프로젝트 진행 속도를 늦추지 않고 빠른 작업을 처리하기 위해 제조업체가 미리 준비해 두어야 할 재료에 대해서도 설명합니다.

PCB 라미네이트 재료는 "시스템" 단위로 판매되고 사용된다는 점을 알아두는 것이 중요합니다. 제조업체는 일반적으로 동일한 시스템의 코어와 프리프레그를 재고로 보유하여 즉시 사용할 수 있도록 합니다. 즉, 시스템은 제품을 구성하는 모든 부품을 의미하지만, 각 부품은 두께, 구리 함량 또는 프리프레그 종류에 따라 다를 수 있습니다. 익숙함과 반복성 외에도 제한된 종류의 라미네이트만 재고로 보유하는 데에는 다른 이유가 있습니다.

프리프레그와 코어 시스템은 함께 작동하도록 설계되었습니다. 따라서 다른 제품의 부품과 혼합하면 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, Isola 370HR 코어와 Nelco 4000-13 프리프레그를 같은 스택에 사용해서는 안 됩니다. 경우에 따라 함께 작동할 수도 있지만, 대부분은 그렇지 않습니다. 시스템을 혼합하면 균일한 시스템에서 특정 방식으로 작동하는 재료가 혼합된 환경에서는 다르게 작동할 수 있으므로, 이는 예측 불가능한 상황으로 이어질 수 있습니다. 부주의하거나 정보 부족으로 재료를 혼합하면 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 제조업체는 해당 스택에 대해 혼합이 제대로 작동하는 것으로 입증되지 않은 이상 재료를 혼합하여 사용하지 않습니다.

재료 재고를 제한적으로 유지해야 하는 또 다른 이유는 UL 인증 비용이 높기 때문입니다. PCB 제조업체는 일반적으로 인증된 재료 범위를 좁게 제한합니다. 제조업체는 재고가 없는 라미네이트를 사용하여 보드를 제작할 수는 있지만, 이러한 보드에 대해서는 품질 관리 문서와 함께 UL 인증을 제공할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 필요성을 사전에 제조업체에 알리고 합의하며, 제조업체가 해당 라미네이트 시스템을 처리하는 방법을 알고 있다면, UL 인증이 필요하지 않은 설계에는 문제가 없습니다. 하지만 UL 인증이 필요한 설계의 경우, 필요한 재료를 재고로 보유하고 있는 제조업체를 찾아 해당 재고에 맞춰 설계해야 합니다.

이러한 사실들을 고려할 때, 설계를 시작하기 전에 두 가지 사항을 더 알아두어야 합니다. 첫째, 업계 표준에 따라 라미네이트를 지정하는 것이 좋습니다. IPC-4101D 모두가 재고로 보유하지 않은 제품의 이름을 거론하는 것보다는 낫습니다. 둘째, 호일 구조는 다층 구조를 만드는 가장 쉬운 방법입니다.

포일 구조는 상단과 하단의 외부 레이어를 단일 구리 포일로 만들고 프리프레그를 사용하여 내부 레이어에 적층하는 것을 의미합니다. 4개의 양면 코어로 8층 PCB를 만드는 것이 간단해 보일 수 있지만, 외부 레이어에 포일을 사용하고 L2-L3, L4-L5, L6-L7 레이어에는 각각 3개의 코어를 사용하는 것이 더 효율적입니다. 즉, 코어의 개수가 (총 레이어 수 - 2)를 2로 나눈 값과 같도록 다층 구조를 설계해야 합니다. 다음으로, 코어의 특성에 대한 몇 가지 사항을 알아두면 유용합니다.

코어는 양면에 구리 도금이 된 완전 경화 FR-4 재질로 제공됩니다. 코어 두께는 매우 다양하며, 가장 일반적인 크기는 재고가 확보되어 있는 경우가 많습니다. 특히 빠른 납기가 필요한 경우, 이러한 두께를 기억해 두시면 유통업체로부터 비표준 재질이 입고될 때까지 기다리는 시간을 줄일 수 있습니다.

0.062인치 두께의 다층 박막을 제작하는 데 가장 많이 사용되는 코어 두께는 0.005인치, 0.008인치, 0.014인치, 0.021인치, 0.028인치 및 0.039인치입니다. 0.047인치 코어도 흔히 사용되는데, 이는 다층 박막 제작에 때때로 사용되기 때문입니다. 2겹 보드또 다른 일반적인 코어는 0.059인치인데, 이는 0.062인치 두께의 2층 기판을 만드는 데 사용되기 때문입니다. 하지만 이 코어는 0.093인치와 같은 더 두꺼운 다층 기판에만 적합합니다. 이 글에서는 최종 공칭 두께가 0.062인치인 코어로 범위를 한정합니다.

구리 두께는 제조사의 제품 라인에 따라 0.5온스에서 3~4온스까지 다양합니다. 하지만 대부분의 제품은 2온스 이하입니다. 거의 모든 제품은 심선 양면에 동일한 구리 두께를 사용한다는 점을 기억하세요. 심선 양면에 다른 두께의 구리를 사용하는 설계는 가급적 피하는 것이 좋습니다. 그런 설계는 보통 특별 주문이 필요하고, 추가 비용이 발생할 수 있으며, 경우에 따라 유통업체의 최소 주문량 때문에 주문이 불가능할 수도 있습니다.

예를 들어, 평면층에 1온스 구리를 사용하고 신호층에 H온스 구리를 사용하려는 경우, 평면층도 H온스로 만들거나 신호층 구리를 1온스로 늘려 코어 양면에 동일한 무게를 사용하는 것을 고려해 보세요. 단, 이는 전기적 요구 사항을 충족하고 신호층의 최소 1온스 구리 두께를 맞추기 위해 트레이스와 간격 조정을 할 수 있는 충분한 기판 면적이 있는 경우에만 가능합니다. 이러한 조건을 충족한다면 코어 양면에 동일한 구리 두께를 사용하는 것이 좋습니다. 그렇지 않은 경우, 특별 배송으로 인해 며칠 더 소요될 수 있습니다.

적절한 코어 두께와 사용 가능한 구리 중량을 선택한 후, 필요한 총 두께가 될 때까지 다양한 프리프레그 시트를 사용하여 나머지 유전체 위치를 채웁니다. 임피던스 제어가 필요하지 않은 설계의 경우, 프리프레그 선택은 제조업체에 맡길 수 있습니다. 제조업체는 자체적으로 선호하는 "표준" 버전을 사용할 것입니다. 반면에 임피던스 요구 사항이 있는 경우, 해당 요구 사항을 문서에 명시하여 제조업체가 코어 사이의 프리프레그 양을 조정하여 필요한 값을 충족할 수 있도록 해야 합니다.

임피던스 제어가 필요하든 필요하지 않든, 프리프레그 종류와 두께를 문서의 각 위치에 표시하는 것은 정확한 방법을 모르는 경우 피하십시오. 일반적으로 이렇게 상세한 적층 구조는 조정이 필요하며, 이로 인해 지연이 발생할 수 있습니다. 대신 적층 도면에 내부 레이어 쌍의 코어 두께를 표시하고 "임피던스 및 전체 두께에 따라 프리프레그 위치 지정"이라고 명시하십시오. 이렇게 하면 제작자가 설계에 맞는 최적의 적층 구조를 만들 수 있습니다.

급하게 주문해야 하는 경우 지연을 방지하려면 기존 재고에 맞는 코어 크기를 선택하는 것이 중요합니다. 대부분의 PCB 제조업체는 동일한 코어를 기반으로 경쟁업체와 유사한 다층 구조를 사용합니다. 고도로 맞춤 제작된 PCB가 아닌 이상, 특별한 비법이나 비밀스러운 제조법은 없습니다. 각 층수에 적합한 재료를 파악하고 가능한 한 그에 맞춰 설계하는 것이 좋습니다. 특별한 요구 사항이 있는 경우에는 예외가 있을 수 있지만, 일반적으로 표준 재료를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

특정 라미네이트 제품이 반드시 필요한 경우, 구매 서류에 해당 필요 사항과 IPC 참조 번호를 명시하십시오. 제조업체가 재고 여부를 확인할 시간을 충분히 주십시오.

UL 인증이 필요한 경우, 설계 전에 제조업체가 인증된 라미네이트를 보유하고 있는지 확인하십시오. 설계 과정 후반에 변경 사항이 발생하면 시간과 비용이 추가될 수 있습니다.

빠른 납기가 필요한 작업의 경우, 일반적인 코어 두께와 구리 중량을 고려하여 설계하십시오. 이렇게 하면 재고 자재를 활용하여 작업을 진행할 수 있고 리드 타임을 단축할 수 있습니다.

임피던스에 대해 확신이 서지 않는다면, 목표 임피던스와 신호 트레이스의 층 쌍 할당을 설명하십시오. 그러면 제작자가 임피던스와 전체 두께를 충족하는 프리프레그를 선택하게 됩니다.

하나의 심선 양면에 서로 다른 구리 무게를 요구하지 마십시오. 제작업체에 재고로 보유하고 있는 제품으로 가능한지, 아니면 특별 주문이 필요한지 문의하십시오.

서로 다른 제품 시스템을 혼합해야 하는 경우, 먼저 테스트를 수행하십시오. 생산을 주문하기 전에 구성이 제대로 작동하는지 확인해야 합니다. 테스트 없이 서로 다른 시스템의 부품을 혼합하여 사용할 때 많은 고장이 발생합니다.

다층 구조 설계를 할 때는 최종 보드 두께, 각 내부 쌍의 코어 두께, 레이어별 구리 중량(필요한 경우), 신호 레이어와 평면 레이어 구분, 주요 네트의 목표 임피던스 값 등을 명확하게 기재한 적층 도면을 사용하십시오. 또한, 프리프레그 배치는 제조업체에서 임피던스 및 전체 두께를 맞추기 위해 설정한다는 점을 명시하십시오. 단, 전문가로서 정확한 프리프레그 시트 종류와 두께를 지정할 수 있는 경우는 예외입니다.

이 방법을 사용하면 제조업체는 재고에서 코어와 프리프레그 시트를 선택하여 보드를 신속하게 제작할 수 있습니다. 하지만 프리프레그의 종류와 두께를 정확하게 지정하는 경우, 제조업체가 비표준 재료를 구매해야 할 수도 있다는 점을 유의해야 합니다. 이로 인해 작업 속도가 느려지고 비용이 증가할 수 있습니다.

외부에 포일 층을 사용하면 필요한 코어 수와 코어와 프리프레그가 접촉하는 표면 수를 줄일 수 있습니다. 또한 적층 공정을 단순화합니다. 여러 층으로 구성된 적층 구조의 경우, 코어를 내부에 두고 외부에 포일을 사용하는 방식이 표준적입니다. 이 방식은 구리 균형 및 적층 과정에서의 예상치 못한 문제를 줄여줍니다. 이러한 이유로 많은 제조업체들이 이 방식을 선호합니다.

제조업체가 잘 알고 있는 표준 시스템을 사용하면 재현성이 향상됩니다. 제조업체는 알려진 경화 일정, 프레스 주기 및 테스트 결과를 활용할 수 있습니다. 알 수 없는 배합은 추가적인 작업과 테스트가 필요합니다. 이러한 노력에는 시간과 비용이 소요되며, 사전에 추가 단계를 포함하기로 합의하지 않은 경우 보상받지 못할 수도 있습니다.

선호하는 기본 재료를 파악하고 그에 맞춰 재고를 계획하는 디자이너는 작업 속도를 높이고 예상치 못한 문제를 줄일 수 있습니다. 특수 재료를 사용해야 하는 경우, 제조사와 미리 상의하십시오. 정확한 제품 데이터를 공유하고 시안 확인 시간을 확보하십시오. 요컨대, 가능하면 제조사의 재고 시스템에 맞춰 디자인을 조정하십시오. 만약 그럴 수 없다면, 시안 확인 및 추가 작업 필요성을 감수하고 보드를 사양에 맞게 제작할 준비를 하십시오.