다층 PCB 소개

PCB는 모든 전자 기기의 기본 구성 요소이며, PCB 없이는 기기가 작동할수 없습니다. 기본적으로 PCB(인쇄 회로 기판)는 전기 부품과 전도성 배선이 기판 위에 쌓여 부품을 연결하고 전류를 전달하는 역할을 합니다. PCB는 여러 종류로 나눌수 있는데, 그중 하나가 다층 PCB입니다.

다층 PCB란 무엇인가요?

다층 PCB는 이름에서 알수있듯이 여러 층으로 구성된 기판입니다. 단면 PCB와 양면 PCB를 결합하여 복잡한 구조의 PCB를 만들수 있습니다. 다층 PCB는 층 수가 많아 배선에 사용할 수 있는 면적이 넓어집니다. 이러한 기판은 양면 PCB를 여러개 겹쳐 놓고 유전체와 같은 절연 재료로 층 사이를 분리하여 제작합니다.

그만큼레이어 수

절연 재료 사이에 필요한 최소 전도성 층 수는 3개이며, 필요에 따라 최대 100개까지 층을 추가할 수 있습니다. 다층 PCB는 연성 다층 PCB 제조의 어려움 때문에 경성 PCB로 분류됩니다. 일반적으로 사용되는 다층 PCB는 대부분 4~8개 층으로 구성됩니다. 스마트폰의 경우 애플리케이션의 복잡성에 따라 최대 12개 층까지 사용할수 있습니다. 제조업체는 홀수 층보다 짝수 층을 선호하는데, 홀수 층을 적층하면 회로가 지나치게 복잡해져 문제가 발생할수 있고, 비용 또한 높은 편이기 때문입니다.

공간 낭비를 초래할수 있는 일반 비아 대신 매몰 비아 또는 블라인드 비아를 사용합니다. 이러한 비아는 필요한 레이어만 관통합니다. 다양한 레이어는 접지면, 전원면, 신호면 등과 같은 여러 평면으로 분류할수도 있습니다.

다층 PCB 제작

다층 PCB는 고온 고압에서 여러 층과 재료를 접합하여 제작되며, 이 과정에서 층 사이의 공기를 제거합니다. 레진과 접착제는 부품과 여러 층을 접착하는데 사용됩니다. PCB 제작에는 특수 세라믹, 에폭시 유리, 테플론 등 다양한 재료를 선택할수 있습니다. 다양한 프리프레그 층과 코어 층을 결합하여 고온 고압에서 적층 공정을 거치는데, 이 과정에서 층들이 녹아 서로 접합됩니다. 이후 PCB를 냉각시키면 단단하고 견고한 기판이 형성됩니다. 

다층 PCB 제조 시 고려해야 할 요소

다층 PCB를 제작할 때는 신호 무결성, 전원 무결성 등 여러 요소를 고려해야 합니다. PCB 상의 구리 트레이스는 전류를 통과시키지만 저항도 가지고 있어, 경우에 따라 전류 또는 전류 품질에 영향을 미쳐 보드의 전반적인 성능에 악영향을 미칠수 있습니다. 따라서 임피던스 제어 트레이스가 필요합니다. 이러한 트레이스는 고온에 노출될수 있으므로 구리 두께를 일반적인 값보다 두껍게 해야 합니다. 온도를 제어하기 위해 트레이스의 폭을 그에 맞춰 넓히는 것입니다. 

전류가 개별 부품을 통과할 때 자기장이 발생합니다. 다층 PCB에서는 접지 또는 리턴 경로를 사용하여 차폐 기능을 수행하고 불필요한 신호의 리턴 경로를 제공함으로써 이러한 문제를 해결합니다. EMI(전자기 유도) 문제를 방지하기 위해 90도 각도의 트레이스는 피해야 합니다.

다층 PCB의 각 레이어 식별하기

다층 PCB에서 각 층을 식별하려면 몇 가지 사항을 염두에 두어야 합니다. 예를 들어, 밝은 빛을 사용하여 구리 평면을 비추면 회로 패턴을 더 선명하게 볼 수 있고 내부 층을 분석하는 데 도움이 됩니다. 시야를 가로지르는 선이나 경로가 없을때 내부 층을 쉽게 식별할수 있습니다. 일부 PCB에서는 전체 층수가 가장자리에 인쇄되어 있기도 합니다.

다층 PCB의 단점

다층 PCB는 유용하지만 단점과 한계점도 있습니다. 다층 PCB의 비용은 중요한 고려 사항이므로, 다층 PCB를 선택하기 전에 프로젝트 비용을 반드시 검토해야 합니다. 또한 다층 PCB는 제조 시간이 더 오래 걸리므로 촉박한 시일 내에 완성해야 하는 프로젝트에는 적합하지 않습니다. 다층 PCB의 수리 또한 일반 PCB에 비해 더 복잡합니다.

다층 PCB의 장점

다층 PCB는 단층 또는 복층 PCB에 비해 몇가지 장점이 있습니다. 높은 밀도로 인해 더 뛰어난 기능, 용량 및 속도를 구현할수 있습니다. 전원 및 접지층을 적절하게 배치하면 전자기 차폐가 용이합니다. 복잡한 배선이 필요 없어 무게를 줄일 수 있습니다. 크기를 줄여 공간 절약에 도움이 됩니다. 또한 다른 유형의 PCB에 비해 유연성이 뛰어납니다.

다층 PCB의 응용 분야

다층 PCB는 다양한 용도로 사용됩니다. 그 예는 다음과 같습니다.

· 컴퓨터

· 광섬유 수신기

· 데이터 저장

· 신호 전송

· 휴대전화 전송

· 휴대폰 중계기

· GPS 기술

· 산업 제어

· 위성 시스템

· 휴대용 기기

· 테스트 장비

·엑스레이 장비

·심박수 모니터

· CT 스캔 기술

· 원자 가속기

· 중앙 화재 경보 시스템

· 광섬유 수신기

· 핵 탐지 시스템

· 우주 탐사 장비

· 날씨 분석

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