제조업체에 PCB 레이어 스택업 요구 사항 전달하기

PCB 설계 비즈니스에서는 제조업체와 벤더에 요구 사항을 전달하는 것이 최우선 과제입니다. 간혹 정확한 정보를 제공하지 않거나, 충분한 정보를 나열하지 않거나, 정보를 제공하지 않아서 요청의 맥락을 이해할 수 없는 경우가 있습니다. 숙련된 PCB 설계자가 PCB 스택업에 포함할 모든 요소를 지정하는 조치를 취할 수 있지만, 궁극적으로 사용 가능한 재료와 처리 역량 및 수율 사이의 균형을 맞추기 위해 이러한 결정을 처리하는 주체는 제조업체입니다.

스택업을 보면 PCB의 기본 구조 그 이상을 알 수 있습니다. 스택업에는 코어 및 유전체 재료의 물성에 의해 정의되는 여러 설계 고려 사항이 반영되어 있습니다. 설계자는 자신의 설계가 제작업체의 역량, 재료 재고 및 임피던스 요건에 부합하도록 스택업 요건을 명확하게 정의해야 합니다. 설계를 시작할 때 이 글에서 제시하는 조언을 따르고, 처음부터 제작자에게 어떤 스택업을 사용할 수 있는지 문의하면 원활하게 진행할 수 있을 것입니다. 이러한 과정을 통해 파악한 레이어 스택을 중심으로 설계하면 제작업체와 협업하기가 훨씬 더 수월해집니다.

기존 설계가 있는 상태에서 호환 가능한 재료가 확보된 곳에서 제작해야 하는 경우에는 어떻게 해야 할까요? 수령한 기판이 요건과 일치하지 않을 위험을 어떻게 줄일 수 있을까요? 이 글에서는 이러한 질문에 대한 답변을 알아보겠습니다. 본문의 팁을 활용하면 제작을 위한 설계가 아니라 제작과 함께하는 설계가 가능합니다.

PCB 레이어 스택업 요구 사항이 지정되었는지 확인

위에서 언급했듯이, 설계의 최초 반복 시에는 보통 표준 스택업을 구해서 설계에 활용할 수 있습니다. 이는 프로토타입을 설계하고 생산에 투입하기 위한 가장 빠른 방법입니다. 또 다른 방법은 최소한 여러분이 선택한 재료로 스택업을 직접 설계한 다음 제작업체에서 설계를 검증하는 것입니다. 제작업체가 해당 설계의 생산 가능 여부를 알려주면, 스택업을 재설계할지 아니면 다른 제작업체를 찾아볼지 이후 진행 방법을 결정하면 됩니다.

설계를 이미 완료한 상태라면 이야기가 조금 달라집니다. 이 경우 해당 설계를 바탕으로 생산할 때 베어 기판 제작업체가 다음을 비롯한 여러 사양을 충족할 수 있는지 확인해야 합니다.

1. 레이어 특성 - 레이어 두께, 구리 무게, 동박 유형(역처리, 전착, 압연 구리, 첨가제 등), 적층판 구조/직조 스타일을 포함하는 개념입니다.
2. 유전체 및 임피던스 요건 - 충족해야 하는 임피던스 사양(신호 및 전력 모두)이 있는 경우, 레이어 두께 및 구리와 함께 레이어의 유전 상수를 지정해야 합니다.
3. 허용되는 대체 요소 및 공차 - 제작업체는 이 정보를 통해 어디에서든 설계를 안정적으로 제작할 수 있도록 제작업체에게 변경 권한을 부여한 사항이 무엇인지 확인할 수 있습니다.

업계에서는 3번 사항에 대해서는 논하는 경우가 별로 없으며, 대신 1번 및 2번 사항의 일환으로 DFM에 중점을 둡니다. 3번 사항에서 PCB 레이어 스택업에 필요한 실행 가능한 변경 사항을 고려할 수 있으면, 요구한 사양을 충족하지 않는 기판을 수령할 위험을 제거할 수 있습니다.

PCB 제작 도면은 PCB 스택업 요구 사항이 확실히 충족되도록 회로 기판 요건을 지정하는 데 사용할 수 있는 중요한 문서입니다. 스택업 도면과 제작 노트를 모두 사용하여 PCB 레이어 스택업 요건을 제조업체에 전달하는 것이 좋습니다.

PCB 레이어 스택업 도면 또는 테이블로 시작하기

제작 도면에서 레이어 스택업 도면을 사용하여 스택업에 관한 대부분의 요건을 즉시 지정할 수 있습니다. 이는 여러분이 기판에서 구현하고자 하는 기본적인 요건을 제작업체에 전달하는 가장 간단한 방법입니다. 다음은 고속 PCB, 전력 조절기 모듈, 마이크로 컨트롤러 기판 또는 기타 범용 기판에 사용할 수 있는 4레이어 기판의 설계 예시입니다.

이 도면에서 여러분의 제작업체가 충족해야 하는 몇 가지 중요한 사양을 바로 확인할 수 있습니다.

• 레이어 두께 및 개수
• 각 레이어의 구리 무게
• 특정 재료 세트(이 경우 ITEQ IT-180BS/IT-180C)
• 각 레이어와 일치하는 Gerber 파일 확장자

간혹 제가 클라이언트로부터 요구 사항 목록을 받으면 이러한 사항이 스택업 문서로 컴파일됩니다. 설계 결과물을 제조업체에 제출할 때 파일 패키지의 일부로 스택업 문서 또는 기타 요구 사항 문서를 포함해도 좋습니다. 다만 이 정보는 제작 도면에도 반영되어야 합니다. 이를 수행하는 가장 좋은 방법은 위와 같은 스택업 도면을 사용하는 것입니다.

임피던스와 유전체 특성은 어떻게 해야 할까요? 특정 재료를 염두에 두고 설계하는 경우 이를 PCB 레이어 스택업 도면에 포함할 수는 있지만 명시적으로 나열할 필요는 없습니다. 제조업체가 설계에서 이러한 허용 오차를 고려하게 하려면 트레이스 폭과 레이어 두께에 대해 허용 가능한 오차를 지정해야 합니다.

스택업 및 트레이스 폭 허용 오차

유전율 목표, 열/화학적 특성 목표 또는 임피던스 목표(이를 지정했다고 가정할 시)에 확실히 도달하려면 다음 세 가지 방법으로 설계를 진행하세요.

1. 설계 작업 전에 제조업체에게 스택업에 대한 승인을 받으세요. 제조업체가 스택업을 승인하면 제조업체가 제어된 임피던스 데이터를 기반으로 임피던스 값에 대한 트레이스 폭을 지정하게 하세요. 이 트레이스 폭과 레이어 스택을 중심으로 설계하면 제작 도면에 명시한 사양이 여러분이 원하는 전기적 동작을 실현합니다.
2. PCB 스택업에 사용될 모든 호환 가능한 재료에 대해 IPC 슬래시 시트 적합성을 지정하세요. 초기 재료 선택을 위해 여러분이 원하는 슬래시 시트를 알아야 합니다.
3. PCB 스택업에서 사용되는 재료 교환을 수용할 수 있도록 제조업체가 필요에 따라 트레이스 폭을 조정할 수 있게 허용하세요. 제작 노트에 특정 슬래시 시트나 재료 이름을 지정해도 되지만, 반드시 이렇게 하지 않아도 됩니다.

첫 번째 방법은 기판의 정확도를 보장하지만, 이러한 정확도는 여러분이 지정한 재료를 제공하는 제조업체에서만 얻을 수 있습니다. 두 번째 방법과 세 번째 방법은 보다 일반적이며 범용적이지만, 제작 중 임피던스 제어 테스트 구현을 요청해야 할 수 있습니다.

제작 노트에서는 2번 방법을 간단하게 구현할 수 있습니다. 아래 이미지는 재료가 준수해야 하는 슬래시 시트를 명확하게 설명하는 제작 노트의 예입니다(노트 16.C, 빨간색 윤곽선 안의 내용). 참고로 임피던스 제어가 필요하지 않은 경우에도 이를 구현할 수 있습니다.

세 번째 방법의 경우, 제조업체는 이러한 사양을 약간 조정해야 할 수 있습니다. 따라서 여러분은 제작 노트에서 레이어 두께와 트레이스 폭의 허용 오차를 지정해야 합니다. 아래 예는 이를 제조업체의 허용 오차로 지정하는 방법을 나타냅니다. 빨간색 상자는 제조업체에 처음 제공할 때 설계에서 구현된 정격 임피던스 목표를 정의합니다. 파란색 상자는 트레이스 폭과 레이어 두께의 허용 오차를 지정합니다.

이로써 제조업체가 사용하는 재료의 유전율이 여러분이 설계에 사용한 것과 다를 수 있다는 사실을 고려할 수 있습니다. 제조업체가 항상 필요한 유전 상수에 도달할 수 있는 것은 아니므로, 임피던스가 노트 18.A에서 정의한 사양을 크게 벗어나는 경우 이를 보정하기 위해 트레이스를 조정해야 합니다.

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