PCB 제작 시 표준 스택업을 사용하는 시기

회로 기판을 대량 생산으로 빠르고 쉽게 옮기는 방법 중 하나는 표준 스택업을 제공하는 제작 업체를 사용하는 것입니다. 이는 PCB 프로토타이핑에서 매우 일반적인 접근 방식이며, 대량 생산 시에도 사용될 수 있습니다. 표준 스택업은 디자이너가 재료와 층 두께를 선택할 시간이나 전문 지식이 없을 때 사용할 수 있는 입문자용 구성입니다. PCB 제작 업체들은 일반적으로 디자이너로부터 거의 또는 전혀 문서가 필요 없는 표준 스택업을 제공할 수 있습니다.

이는 디자이너에게 분명히 편리하며, 위험이 낮은 빌드에 매우 유용하지만, 언제 표준 스택업을 사용해야 할까요? 보다 고급 디자인의 경우, 표준 스택업은 사용된 재료와 라미네이트 두께로 인해 PCB 레이아웃에서 할 수 있는 것을 제한할 수 있습니다. 보드가 반드시 고급이 아니더라도 매우 높은 신뢰성이 요구된다면, 표준 스택업이 최선의 선택이 아닐 수 있습니다.

표준 스택업을 사용할 적절한 시기를 결정하는 데 도움이 되도록, 몇 가지 예를 들어 보고 다양한 유형의 디자인에서 어떻게 사용될 수 있는지 자세히 살펴보겠습니다.

표준 스택업 예

PCB 제작 업체에서 제공하는 표준 스택업은 일반적으로 흔히 사용되는 저비용 PCB 재료를 표준 레이어 배열과 표준 두께(보통 1.57mm 또는 1mm)로 통합합니다. 모든 제작 업체는 다양한 레이어 수에 대해 약간씩 다른 표준 PCB 스택업을 가지고 있으며, 대부분은 회사 웹사이트에 스택업 도면을 제공합니다. 그런 다음 스택업 정보를 가져와 CAD 소프트웨어에 통합하여 설계 문서가 제작 업체의 표준 제공 사항과 일치하도록 할 수 있습니다.

다양한 구리 무게 옵션이 가능한 예시 표준 스택업입니다. 이 스택업은 Eurocircuits에서 제공됩니다.

표준 스택업 도면을 볼 때 일반적으로 레이어 배열만 보게 되지만, 많은 설계에 필요할 수 있는 정보는 훨씬 더 많습니다. 표준 스택업에는 다음 표에 나열된 정보 중 일부가 포함되지 않을 수 있습니다:

• 제품명 - 스택업 재료
• 스택업 재료 데이터 시트
• 유전체 재료의 열적 또는 기계적 파라미터
• 손실 탄젠트 값
• 유전 상수 또는 손실 탄젠트 안정성 데이터

모든 설계가 이러한 데이터를 모두 필요로 하는 것은 아니며, 많은 제품에서 위의 사항들은 고려 대상조차 아닙니다. 그러나 특정 산업을 더 깊게 살펴보기 시작하면, 이러한 개별 요구사항들이 나타나기 시작하며, 표준 스택업이 적절하지 않은 상황이 많이 있습니다.

새로운 PCB에서 표준 스택업을 적절하게 사용할 수 있는 시점을 보여주기 위해, 고속 디지털 또는 RF PCB, HDI PCB, 고신뢰성 PCB의 세 가지 제품 클래스를 간략히 살펴보겠습니다.

고속/RF PCB 설계

고속 PCB 설계나 RF PCB 설계의 경우, 설계가 사양에 맞게 기능하려면 트레이스 임피던스 계산이 일반적으로 필요합니다. 표준 스택업은 단일 종단 트레이스에 필요한 계산을 할 수 있게 해주는 정보, 특히 다양한 레이어에서의 유전 상수와 라미네이트 두께를 제공함으로써 임피던스 계산을 허용합니다. 차동 쌍의 경우, 목표 임피던스 설정에 기여할 트레이스 간격을 선택할 수도 있습니다. 이에 대해 이 글에서 설명했습니다.

표준 스택업을 사용하는 것의 문제, 또는 표준 스택업이 항상 작동한다고 가정하는 것은, PCB 레이아웃을 완료한 후에 스택업을 선택할 때 발생합니다. 트레이스 너비에 기반한 임피던스 사양을 가진 설계를 고려해 보세요. 여기서 50옴 임피던스는 10-mil 너비의 트레이스가 필요하고, 90옴 차동 임피던스는 8 mil/8 mil 너비와 간격이 필요합니다.

아래에 보여진 예시 표준 스택업을 사용한다면, 우리는 목표 임피던스 값에서 크게 벗어날 것입니다.

이와 같은 아이디어는 RF PCB에도 적용됩니다. 여기서의 핵심은 이러한 설계에서 표준 스택업을 사용할 수 있지만, PCB 레이아웃 및 라우팅을 시작하기 전에, 그 후가 아니라 표준 스택업을 사용해야 한다는 것입니다.

HDI PCB 설계

제가 이 글을 쓰면서 뒤로 기대어 앉아 있을 때, HDI PCB를 위해 특별히 마케팅된 표준 스택업을 본 적이 없다는 것을 깨달았습니다. 이에는 HDI PCB와 순차적 라미네이션에 특유한 여러 가지 이유가 있습니다.

• 비아가 기계적으로 드릴링될 것인지 아니면 레이저 드릴링될 것인지?
• 각 공정에서 제조업체가 신뢰할 수 있는 종횡비는 무엇인가요?
• 레이저 드릴링된 마이크로비아를 사용하는 경우, 스택업 재료가 레이저 드릴링 가능한가요?
• 제어된 임피던스가 필요한 경우, 트레이스 폭 요구 사항은 무엇일까요?

이러한 질문들을 살펴보기 시작하면, 표준 스택업이 HDI PCB에 적합하지 않다는 것을 빠르게 깨닫게 될 것입니다. 이는 주로 표준 스택업이 일반적으로 레이저 드릴링 가능한 재료를 사용하지 않기 때문입니다. 따라서 PCB를 여러 번 라미네이션 공정으로 제작하는 경우, 기계적으로 드릴링된 비아만 사용할 수 있습니다. 또 다른 문제는 층 두께인데, 저는 4밀보다 얇은 층을 가진 표준 스택업을 본 적이 없습니다. 이는 외부 층을 특정 구성 요소와 사용할 수 없는 넓은 트레이스로 제한할 것입니다.

표준 스택업이 임피던스 목표를 달성하기 위해 큰 트레이스 사용을 강제한다면, 트레이스가 BGA의 패드 사이에 맞지 않을 수 있습니다.

고신뢰성 PCB

“고신뢰성”이라는 용어는 여러 가지를 의미할 수 있습니다. 예를 들어, 이는 아웃가싱, 기계적 강도, 온도에 대한 유전체/기계적 안정성, 고전압 내성 능력 또는 그 사이의 어떤 것을 가리킬 수 있습니다. 고신뢰성이 중요한 공통 분야 중 하나는 전도성 아노딕 필라멘테이션(CAF) 저항성으로, 이는 장기간에 걸쳐 고전압 그라데이션에서의 신뢰성을 보여줍니다.

표준 스택업은 예산 옵션으로 의도되었기 때문에, 이러한 분야에서 우수한 성능을 발휘하는 재료를 사용할 것으로 기대하지 마십시오. 이러한 분야 중 어느 하나에서 신뢰성에 대한 질문이 있다면, 항상 표준 스택업에 대한 재료 데이터시트를 요청하십시오. 이러한 데이터시트를 사용할 수 없다면, 안전을 위해 다른 곳에서 쇼핑하는 것이 최선입니다.

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