8레이어 PCB 스택업에 관한 대부분의 기사는 동일한 다이어그램(신호, 접지, 신호, 전력, 전력, 신호, 접지, 신호)을 반복합니다. 틀린 것은 아닙니다. 그러나 그것이 전체 이야기도 아닙니다. 레이어 수는 쉬운 부분입니다. 8레이어 보드가 예상한 대로 작동하는지 실제로 결정하는 것은 해당 레이어가 들어가는 순서, 참조 평면이 보호하는 신호와 쌍을 이루는 방법, 스택업이 특정 문제를 해결하기 위해 선택되었는지 또는 템플릿에서 복사되었는지 여부입니다.

이 기사에서는 8레이어 스택업이 실제로 어떻게 작동하는지, 6 또는 10레이어 대신 8레이어가 적절한지, 보드가 차량이나 산업용 인클로저와 같이 벤치탑보다 더 가혹한 곳에서 살아남아야 할 때 어떤 변화가 있는지 설명합니다.

8레이어 PCB 스택업이란 실제로 무엇입니까?

스택업은 다층 보드를 구성하는 일련의 구리 및 유전체 층으로, 열과 압력을 받아 단일 견고한 구조로 함께 적층됩니다. 8층 스택업에는 7개의 유전체 층(코어와 프리프레그 재료의 혼합)으로 분리된 8개의 구리 층이 있습니다.

8개 레이어 중 4개는 일반적으로 신호 라우팅에 사용되며 나머지 4개는 전용 접지 및 전원 플레인입니다. 평면은 필러가 아닙니다. 평면은 8개의 레이어가 서로 위에 쌓인 4개의 개별 2레이어 보드와 다르게 작동하도록 만드는 것입니다. 신호 레이어 바로 아래에 있는 연속 접지면은 모든 트레이스에 저임피던스 복귀 경로를 제공합니다. 이는 밀도가 높은 보드에서 EMI 및 누화를 제어하는 데 가장 큰 단일 요소입니다.

실제로 작동하는 레이어 시퀀스

단일의 "올바른" 8층 스택업은 없습니다. 올바른 순서는 보드가 수행해야 하는 작업에 따라 다릅니다. 대부분의 실제 프로젝트에는 두 가지 구성이 포함됩니다.

일반 고속 디지털(라우터, 마더보드, 컨트롤러 보드)

이 배열은 모든 신호 레이어를 평면에 인접하게 유지하는데, 이는 가장 중요한 규칙입니다. 즉, 가장 빠른 신호를 전달하는 레이어 바로 옆에 중단 없는 참조 평면이 있어야 합니다.

EMI 강화 변형(자동차, 산업, RF 인접 설계)

 세 번째 접지면을 추가하면 라우팅 유연성이 일부 희생되지만 섹션 간의 차폐가 강화됩니다. 이는 보드가 자동차 및 산업 환경에서 흔히 발생하는 스위칭 전력 전자 장치, 모터 또는 RF 소스 근처에 있을 때 유용합니다.

스택업 순서가 신호 무결성, EMI 및 전력 공급에 미치는 영향

세 가지 효과는 레이어 수가 아닌 레이어 순서에서 직접 나옵니다.

· 누화 제어:연속 접지면에 인접한 레이어에 라우팅된 신호는 단단하고 예측 가능한 반환 경로를 갖습니다. 동일한 신호를 참조 평면에서 두 레이어 떨어진 곳으로 이동하면 디자인에 대한 다른 변경 사항이 없음에도 불구하고 인접한 트레이스에 대한 누화가 증가합니다.

· 전원면 페어링:두 개의 전원 플레인을 서로 옆에 배치하면(위의 범용 시퀀스에서처럼) 얇은 저인덕턴스 커패시터가 그 사이에 생성되어 개별 커패시터가 작동하기 전에 고주파수 디커플링에 도움이 됩니다.

· 대칭 및 뒤틀림:기계적으로 대칭이 아닌 스택업(구리 무게와 유전체 두께가 중심선을 중심으로 미러링됨)은 적층 및 리플로우 중에 구부러지거나 비틀릴 가능성이 더 높습니다. 이는 단순한 전기적 문제가 아닌 제조 문제이며, 종이에 괜찮아 보이는 스택업이 공장에서 수율 문제를 일으키는 가장 일반적인 이유 중 하나입니다.

보드 두께 및 재료 선택

8층 보드의 총 두께는 일반적으로 1.57mm(0.062인치)에서 2.36mm(0.093인치) 사이이지만 이는 구리 무게와 유전체 선택에 따라 다릅니다. 구리는 일반적으로 평방피트당 온스로 지정됩니다. 1온스(약 35μm)가 표준이고 비행기가 더 많은 전류를 전달하거나 더 많은 열을 퍼뜨려야 하는 경우 2온스가 사용됩니다.

표준 FR-4는 대부분의 8레이어 설계에 충분합니다. 두 가지 상황에서는 더 많은 것이 필요합니다.

· High-Tg FR4 이상, 보드가 반복적인 열 사이클링 또는 높은 온도에서 리플로우를 볼 때 - 자동차 및 산업 응용 분야에서 일반적입니다.

· 일반 FR-4의 유전 손실이 신호 마진을 잠식하기 시작할 정도로 신호가 충분히 빠르게 실행되는 경우(멀티 기가비트 직렬 링크, RF 섹션) 저손실 또는 제어된 Dk 라미네이트.

6, 8, 10개 레이어? 결정을 내리는 실용적인 방법

"복잡성에 따라 다릅니다"는 유용한 대답이 아닙니다. 이러한 네 가지 요소는 실제로 디자인을 6개에서 8개 레이어로, 또는 8개에서 10개 이상의 레이어로 밀어넣는 요인입니다.

설계가 이러한 임계값 중 하나만 트립되는 경우에도 신중한 라우팅을 통해 6개 레이어에서 여전히 실행 가능한 경우가 많습니다. 2개 이상의 라인업(예: 3개의 고속 인터페이스와 단단하고 EMI에 민감한 인클로저)이 생기면 8개의 레이어는 더 이상 있으면 좋은 것이 아니라 프로젝트를 재설계하지 못하게 하는 레이어 수가 되기 시작합니다.

자동차 및 산업 등급 보드에 대한 스택 고려 사항

차량 또는 산업용 제어 캐비닛용 보드는 소비자 보드가 결코 볼 수 없는 조건, 즉 지속적인 진동, 넓은 온도 변화, 제품 주기가 아닌 수년 단위로 측정되는 긴 서비스 수명 기대에 직면합니다. 이는 8레이어 스택업에서 중요한 사항을 변경합니다.

· 비아 신뢰성은 비아 밀도보다 더 큰 문제가 됩니다. 블라인드, 매립형 및 비아-인-패드 구조는 엄격한 프로세스 제어로 실행될 때 응력 상승을 줄여줍니다. 이러한 비아의 열악한 드릴링 또는 도금은 열 사이클링에서 일반적인 장기 실패 지점입니다.

· 반복적인 열팽창과 수축을 겪는 보드는 기후 제어 인클로저에 있는 보드보다 비대칭 스택업을 덜 허용하기 때문에 구리 균형과 대칭이 더 중요합니다.

· 일관된 라미네이션, 등록 및 검사와 같은 공장의 프로세스 규율은 장기적인 신뢰성에 큰 영향을 미치며, 이것이 바로 제조 품질 시스템(스택업 도면뿐만 아니라)이 자동차 등급 보드에 대한 실제 결정의 일부인 이유입니다.

이 중 어느 것도 위 섹션의 기본 스택업 논리를 변경하지 않습니다. 이는 잘못된 경우 비용만 증가시키기 때문에 자동차 및 산업 프로젝트는 범용 제조보다는 이러한 요구 사항을 중심으로 구축된 프로세스 규율을 갖춘 제조업체에 의존하는 경향이 있습니다.

나중에 문제를 일으키는 일반적인 스택 실수

보드의 실제 신호 수, 전원 레일 및 인클로저 환경에 대해 확인하지 않고 템플릿에서 스택업 선택

연속적이고 인접한 참조 평면 없이 신호 레이어를 떠나는 경우

적층 또는 리플로우 중에 뒤틀림을 유발하는 비대칭 구리/유전체 배열 구축

제작자의 실제 능력과 비교하기 전에 스택업을 마무리합니다. 드릴 종횡비, 최소 트레이스/공간 및 기술을 통해 실제로 제조 가능한 항목을 제한합니다.

출시 전 DFM 검토를 건너뛰는 경우(제작 한계와 스택업 불일치가 발견되는 경우가 많음)

PCBgogo가 8층 프로젝트에 적합한 곳

PCBgogo는 최대 40개 레이어의 다층 보드를 자체 제작하므로 8층 스택업은 가장자리가 아닌 표준 기능 내에 잘 맞습니다. 위에서 설명한 자동차 및 산업용 스택업과 관련된 더 나은 CAF 저항 및 열 안정성을 위해 PCBgogo가 Shengyi의 고성능 기판으로 전환한 후 Shengyi 라미네이트를 기반으로 보드가 제작되었습니다.

조밀하거나 EMI에 민감한 8층 설계에서 가장 중요한 비아 구조의 경우 PCBgogo는 레이저 드릴링된 마이크로비아, 블라인드 및 매립 비아, 비아인패드를 지원하며 생산 라인에서 AOI 및 X선 검사를 지원합니다. 모든 주문은 제작이 시작되기 전에 DFM 및 엔지니어 검토를 거칩니다. 이는 비용이 많이 드는 교훈이 되기 전에 스택업 선택이 실제로 구축 가능한 것과 비교되는 단계입니다.

PCBgogo는 제조부터 조립까지 자체 내부 시설을 운영하므로 8레이어 스택업, 자동차 등급 빌드 또는 혼합 프로토타입에서 생산까지 모두 여러 아웃소싱 공급업체가 아닌 하나의 공장을 통해 이동합니다. 프로토타입 작업에는 표준 24시간 빠른 회전 옵션을 사용할 수 있으며 Eagle, Altium 및 PADS의 기본 설계 파일이 직접 허용되므로 CAD에서 제작까지 스택업 정보가 그대로 유지됩니다. 인증에는 IATF 16949, ISO 9001, RoHS 및 UL이 포함됩니다. 프로젝트별 견적의 경우 PCBgogo의 온라인 즉석 견적 도구는 오래된 일반적인 수치가 아닌 현재의 주문별 가격을 제공합니다.

자주 묻는 질문

8레이어 PCB의 표준 레이어 순서는 무엇입니까?

일반적인 순서는 신호 - 접지 - 신호 - 전원 - 전원 - 신호 - 접지 - 신호이며 모든 라우팅 레이어를 참조 평면에 인접하게 유지합니다. 정확한 순서는 보드의 특정 신호 및 EMI 환경에 맞게 조정되어야 합니다.

일반적인 8층 PCB의 두께는 얼마나 됩니까?

대부분의 8층 보드는 구리 무게와 유전체 두께에 따라 1.57mm에서 2.36mm 사이입니다. 맞춤형 스택업을 사용하면 더 얇거나 두꺼운 빌드가 가능합니다.

언제 6레이어에서 8레이어로 이동해야 합니까?

보드가 3개 이상의 고속 인터페이스, 3개 이상의 독립 전원 레일을 처리해야 하거나 자동차 또는 산업용 인클로저와 같이 EMI가 많은 환경에서 작동해야 하는 경우. 이러한 요소 중 하나만으로도 여전히 6개 레이어에서 작동할 수 있습니다. 둘 이상이 함께 있으면 일반적으로 8이 정당화됩니다.

8층 PCB에는 블라인드 또는 매립 비아가 필요합니까?

항상 그런 것은 아닙니다. 스루홀 비아가 라우팅 채널을 차단할 정도로 부품 밀도가 높거나 비아 스터브 길이가 고속 네트의 신호 무결성을 손상시킬 때 가치가 있습니다.

8단 고속보드에 가장 적합한 소재는 무엇인가요?

표준 FR-4는 대부분의 설계를 처리합니다. High-Tg FR4는 반복적인 열 순환에 직면한 보드의 경우 업그레이드할 가치가 있으며, 신호 속도가 수 기가비트 영역으로 확장되면 저손실 라미네이트가 중요합니다.

표준 스택업 대신 맞춤형 8레이어 스택업을 얻을 수 있나요?

예. 표준 스택업은 요구사항이 아니라 시작점입니다. PCBgogo를 포함한 대부분의 제조업체는 DFM 검토에서 해당 스택업이 공정 능력에 적합하다는 것이 확인되면 맞춤형 스택업을 구축합니다.