표준 PCB 두께와 여러분의 레이어 스택

저는 1990년대 시트콤을 좋아한다는 것을 고백하겠습니다. 제리 세인펠드가 PCB 설계자였다면 아마도 "1.57mm 보드 두께가 무슨 문제야?"라고 물었을 겁니다. 결국 공정한 질문이며, PCB 설계와 공학의 다른 분야에서 일부 표준 값(예: RF 시스템의 50 옴 임피던스)이 사용되는 이유가 궁금해지죠.

이러한 설계 값들이 PCB 설계에서 표준화된 좋은 이유가 있습니다. 비록 그것들이 업계 표준에서 명시적으로 정의되지 않았더라도 말이죠. PCB 두께와 관련해서는, 그 이유는 대부분 역사적인 것으로, 곧 보게 될 것입니다. 하지만, 표준 회로 기판 두께인 1.57mm가 당신이 접근할 수 있는 유일한 두께는 아니며, 대부분의 제조업체는 이 값을 수용하기 위해 제조 능력을 특별히 중심으로 삼습니다. 만약 여러분이

1.57mm 보드 두께: 역사적 교훈

리 리치가 사실상의 표준인 1.57mm 보드 두께의 역사를 잘 요약해 주었습니다. 리가 회로 기판 두께 값에 대해 말한 모든 것을 반복하지 않고, 이 숫자가 업계 내에서 사실상의 표준이 된 이유를 간략히 요약하겠습니다.

전자 기기가 트랜지스터와 집적 회로로 전환되던 시기에, 보드는 합판 작업대에서 브레드보딩을 통해 제작되었습니다. 여기서 합판의 최상층은 베이클라이트라는 재료로 대체되었습니다. 합판에 익숙하다면, 합판의 단일 층 두께가 1/16인치, 즉 1.57mm라는 것을 알고 있을 것입니다. 이 두께는 보드 간 연결이 필요해지면서 어느 정도 표준이 되었고, 새로운 재료에 적용되었습니다. 초기 보드 간 연결에는 에지 커넥터가 있는 랙 유닛이 사용되었으며, 이 에지 커넥터는 표준 두께와 일치해야 했습니다. 요즘에는 베이클라이트 대신 에칭과 도금이 가능한 재료와 FR4 에폭시 라미네이트를 사용합니다.

대체 PCB 두께 값

오늘날 일부 제품(예: PCIe 추가 카드, Mini-PCIe 카드 또는 SODIMM 스틱)이나 응용 노트에서는 1.57mm(또는 덜 일반적인 값인 1.0mm)를 지정할 수 있습니다. 하지만 생각해보면, 제조 가능성이나 높은 층 수 또는 높은 구리 무게를 수용하기 위해 이 PCB 두께가 다른 보드 두께 값보다 선호되는 이유가 없다는 것을 깨닫게 됩니다. 많은 제조업체들이 낮은 층 수를 가진 이 회로 기판 두께를 선택하는데, 그 이유는 항상 그래왔고 대부분의 고객들이 일반적으로 기대하는 것이기 때문입니다.

1.57mm 값은 제조업체에게 필요한 능력 중 하나가 되었으며, 사실상 표준이 되었기 때문에, 많은 제조업체들은 이 두께의 여러 배수로 보드를 제작할 수 있는 능력을 갖추었습니다. 일부 제조업체에서 찾을 수 있는 두 가지 다른 PCB 두께 값은 2.36mm와 3.18mm로, 이는 1.57mm 보드 두께의 150%와 200%에 해당합니다. 그러나 특정 두께 값이 제조 가능한 한 1.0mm 또는 다른 값을 주문할 수 있습니다.

제조업체마다 다른 층수와 구리 무게로 보드를 제작할 수 있으며, 많은 업체들이 "표준화된" PCB 두께 값과 층 배열을 제공합니다. 제조업체는 보드가 결함 없이 그들의 공정을 통과할 수 있다는 것을 확인할 수 있다면 대체 회로 기판 두께 값도 수용할 수 있습니다. 이것이 바로 설계를 시작하기 전에 스택업을 검토하기 위해 제조업체에 연락해야 하는 이유이거나, 적용 가능한 경우 표준화된 스택업(2층 또는 4층 PCB 스택업)을 사용해야 하는 이유입니다. 특정 두께와 층 배열을 요구하거나 선호하는 제조업체는 때때로 스택업 테이블에서 스택업을 온라인으로 제공하기도 합니다. 이 데이터를 일반적으로 다운로드할 수 있거나, 스택업 테이블이 없는 경우 이메일을 보내 층 스택과 보드 두께를 살펴보도록 요청할 수 있습니다.

보드, 유전체 및 구리 두께

전체 보드 두께를 결정한 후 고려해야 할 세 가지 사항이 남아 있습니다:

• 각 층의 구리 두께
• 유전체 층 두께
• 솔더 마스크 두께

솔더 마스크 두께와 PCB 동박 두께는 쉽습니다: 솔더 마스크 두께의 표준 범위는 0.4-0.8 mils이며, Altium Designer는 새로운 스택업에서 기본 솔더 마스크 두께 값으로 0.4 mils를 사용합니다. 동박 두께(밀리미터 단위)는 동박 무게에 따라 달라지며, 표준화된 증분으로 표시됩니다. 주어진 무게에 대한 동등한 동박 두께는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다:

일반적인 4층 PCB 두께와 스택업 형식이 있긴 하지만(전체 PCB 두께가 1.57 mm라고 가정), "표준" 4층 스택업은 없습니다. 다이얼렉트릭 두께를 결정하는 좋은 출발점이 되는 4층 PCB 스택업 예시는 아래에 나와 있습니다.

이 예시에서는, 두꺼운 코어와 외부 층을 지지하는 얇은 다이얼렉트릭을 가지고 있습니다. 이것을 예시로 보여드린 이유는 370HR 다이얼렉트릭으로 쉽게 제작할 수 있으며, 작은 보드에서 고속 구성 요소를 지원할 것입니다. 더 얇은 코어 층을 볼 수도 있습니다(최근 설계에서 같은 다이얼렉트릭으로 28 mils를 했습니다), 그리고 제조업체는 그들의 공정에 선호하는 값이 있을 수 있으므로 동박 무게에 대해 무언가를 말할 것입니다.

PCB 두께와 층 배열 계산하기

일반적으로, 새로운 설계에서 PCB 두께와 레이어 두께 값을 결정하기 위해 따를 수 있는 간단한 과정이 있습니다:

1. 일반적으로 네트 카운트와 대략적인 네트 밀도를 고려하여 필요한 레이어 수를 결정합니다
2. 일단 1 oz./sq. ft. 구리 무게를 가정하고, 남은 레이어에 할당될 총 두께를 결정합니다
3. 원하는 재료 제조업체에서 사용 가능한 유전체 목록을 얻고, 설계에 필요한 레이어 두께를 할당합니다
4. 제안된 스택업을 검토를 위해 제조업체에 보냅니다

제조업체가 사용하는 표준 재료 세트가 있다면, 일반적으로 IPC 슬래시 시트를 기반으로 대체 재료를 사용한 스택업을 제공할 수 있습니다. 일부 제조업체는 임피던스 및 손실 요구 사항을 충족하는 맞춤형 스택업을 결합할 것이며, 항상 특정 스택업에 맞추도록 강요하지는 않습니다.

하루가 끝날 때, PCB 제조업체를 선택할 때 가격만을 기준으로 삼아서는 안 됩니다. 먼저 디자인 요구 사항을 고려하고, 애플리케이션 요구 사항(PCB 두께 포함)을 생각한 다음, 그 요구 사항에 맞게 설계할 수 있는 제조업체를 선택하세요. 고층수 백플레인과 같이 훨씬 두꺼운 것에 도달하면, 1.57 mm 표준 두께 값은 더 이상 사용되지 않습니다. 더 전문화된 고속/고주파 보드에서는, 더 전문화된 고주파 재료를 사용할 가능성이 높습니다. 디자인이 고품질과 높은 수율로 생산될 수 있도록 제조업체와 상의하여 지침을 받으세요.

필요한 층수와 PCB 두께를 결정한 후에는, 디자인을 진행하면서 층 스택을 완전히 제어할 수 있는 PCB 디자인 소프트웨어가 필요합니다. 재료 스택업 라이브러리와 Altium Designer^®의 층 스택 관리자 및 전체 디자인 기능 세트는 어떤 복잡성의 디자인에도 이상적이며, 제조업체에 의한 검토를 위해 보드를 준비하는 데 필요한 완벽한 도구 세트를 갖추게 됩니다. 디자인을 마치고 제조업체에 파일을 릴리스하고 싶을 때, Altium 365^™ 플랫폼은 프로젝트를 협업하고 공유하기 쉽게 만들어 줍니다.

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