PCB에서의 구리 래핑 도금

새 전자 기기를 구매한 후 일주일 만에 고장 나는 것을 원하는 사람은 없습니다. 저는 5년이 넘도록 같은 평면 스크린 모니터를 사용하고 있으며, 이것이 제가 가진 가장 튼튼한 전자 기기일 것입니다. 신뢰할 수 있는 디자인을 좋아한다면, 기기 수명을 향상시키기 위해 설계된 업계 표준에 주목할 것입니다.

PCB의 도금된 비아는 충격과 열 사이클링을 견딜 수 있을 만큼 신뢰할 수 있어야 합니다. 이때 도금 공정이 중요해지며, 새로운 IPC 6012E 도금 요구 사항은 비아-인-패드 구조의 신뢰성을 향상시키기 위해 설계된 도금 기술을 명시합니다.

구리 감싸기 도금 구조

비아-인-패드 구조에 필요한 비아 홀은 다층 PCB에서 층간 신호를 라우팅하기 위해 구리로 도금되어야 합니다. 이 도금은 비아-인-패드 구조의 다른 패드와 연결되며, 작은 링을 통해 직접 트레이스에도 연결됩니다. 이러한 구조는 필수적이지만, 반복된 열 사이클링 하에서 일부 신뢰성 문제가 있음이 알려져 있습니다.

IPC 6012E 표준은 최근 비아 인 패드 구조에 구리 랩 도금 요구사항을 추가했습니다. 채워진 구리 도금은 비아 홀의 가장자리를 따라 계속되어야 하며 비아 패드를 둘러싼 링 주변으로 확장되어야 합니다. 이 요구사항은 비아 도금의 신뢰성을 향상시키고, 균열이나 표면 특징과 도금된 비아 홀 사이의 분리로 인한 실패를 줄일 가능성이 있습니다.

채워진 구리 랩 구조는 두 가지 형태로 나타납니다. 첫 번째로, 비아 내부에 연속된 구리 필름을 적용한 다음, 비아의 상단과 하단 레이어를 감싸는 형태입니다. 이 구리 랩 도금은 비아 패드와 비아로 이어지는 트레이스를 형성하여 연속된 구리 구조를 만듭니다.

또는, 비아는 비아의 끝 주변에 자체 별도의 패드를 가질 수 있습니다. 이 별도의 패드 레이어는 트레이스나 접지면에 연결됩니다. 비아를 채우는 구리 도금은 이 외부 패드의 상단을 감싸며, 구리 채움 도금과 비아 패드 사이에 버트 조인트를 형성합니다. 채움 도금과 비아 패드 사이에는 일부 접착이 발생하지만, 두 구조는 서로 융합되지 않으며 단일 연속 구조를 형성하지 않습니다.

PCB에서 비아 홀 드릴링

열 사이클링 하에서의 신뢰성

PCB가 시간이 지남에 따라 열적으로 순환될 때, 부피 팽창은 구리 랩 도금, 비아 채움 재료, 그리고 라미네이트 인터페이스에 압축 또는 인장 스트레스를 생성합니다. 스트레스의 양은 보드와 환경 사이의 온도 구배, 각 재료의 열 팽창 계수, 그리고 보드의 층 수를 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다.

보드 재료의 열 팽창 계수가 서로 맞지 않는 것은 구리 랩 도금에 상당한 스트레스의 원인이 됩니다. 이는 비아 배럴 내의 도금이 균열되어 버트 조인트에서 분리되게 할 수 있습니다. 연속된 구리 랩 도금은 비아의 끝에서 직각으로도 균열이 발생할 수 있습니다.

비아 내부가 버트 조인트에서 분리되거나, 랩 도금의 가장자리에서 비아가 균열이 발생하면, 비아에서 개방 회로 고장이 발생합니다. 반복된 열 순환 동안 유연하게 움직일 때 더 많은 고장이 발생할 것입니다. 보드에서 가장 바깥쪽 층에 가까이 끝나는 비아는 보드가 이러한 층에서 더 크게 유연하게 휘어지므로 열 순환하에 파열될 가능성이 훨씬 더 높습니다.

이 구조물에서 실패 가능성에도 불구하고, 구리 감싸기 도금은 구리 감싸기 도금을 사용하지 않는 비아보다 여전히 더 신뢰할 수 있습니다. 감싸진 추가 구리층은 비아 벽 내 도금의 구조적 무결성을 더욱 강화할 뿐만 아니라 비아 도금과 링 간의 접촉 면적을 증가시킵니다.

기판 위의 구리의 가시성과 안정성은 소중합니다.

구조적 무결성은 감싸기 도금 위에 버튼 도금을 추가함으로써 더욱 증가될 수 있습니다. 일부 제조업체는 원칙적으로 이 작업을 수행합니다. 버튼 도금은 감싸기 도금처럼 비아의 상단과 하단 가장자리를 감쌀 것입니다. 그 후 도금 저항은 제거되고, 비아는 에폭시로 채워지며, 마지막으로 표면은 평탄화되어 매끄러운 표면을 남깁니다. 이는 IPC 6012E 표준을 충족하면서 신뢰성을 극대화하는 가장 좋은 방법일 것입니다.

IPC 6012E 규격에 부합하는 도금은 매장 비아가 별도의 레이어 스택으로 분할될 경우 쉽게 적용될 수 있습니다. 내부 레이어 스택은 구멍을 뚫은 비아의 경우와 마찬가지로 구리 랩으로 도금될 수 있습니다. 내부 레이어의 이러한 비아는 구멍을 뚫은 비아와 마찬가지로 도금될 수 있습니다. 각각 분할된 스택이 도금되면, 최종 스택업은 프리프레그를 사용하여 배열될 수 있습니다.

설계를 제작 및 제조로 이동하기

회로 기판을 제작 및 제조업체에 보낼 때, 회로 기판과 부품 정보를 정확하게 전달할 수 있는 소프트웨어를 사용할 수 있는지 확인해야 합니다. 공급업체를 다시 찾거나 정확한 지시사항으로 작업할 수 있는 새로운 제조업체를 찾는 것에 의해 설계 과정이 중단되어서는 안 됩니다.

좋은 물품 목록을 사용하면 파트너와 공급업체에게 명확한 부품 지시사항을 제공할 수 있습니다. 제조 출력 파일과 물품 목록과 연동되는 설계 소프트웨어를 사용하면 설계가 제작 과정을 쉽고 정확하게 통과할 수 있습니다.

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