대부분의 하드웨어 엔지니어에게 무엇이 있는지 물어보십시오. 회로 기판을 함께 연결하면 구리 트레이스나 솔더 조인트를 가리킬 것입니다. 그러나 매초마다 열, 기계적 응력 및 고주파 신호를 받는 실제 백본은 기판입니다.
안정적인 기판이 없으면 신중하게 라우팅된 PCB는 도박이 됩니다. 흔적이 들어옵니다. 임피던스가 드리프트됩니다. 몇 번의 열 주기 후에 층이 분리됩니다. 그리고 그 중 어느 것도 회로도에 나타나지 않습니다.
PCB 기판이 실제로 무엇인지
기판은 한쪽 또는 양쪽에 구리박을 운반하는 절연 베이스입니다. 전도성 층 사이에 기계적 강성과 전기적 절연을 제공합니다. 견고한 보드에서는 거의 항상 유리 강화 에폭시 라미네이트(업계에서 느슨하게 부르는 이름)입니다. FR-4.
하지만 'FR-4'는 고정된 레시피가 아닙니다. 제조업체마다 서로 다른 유리 직조, 수지 시스템 및 경화 주기를 사용합니다. 이것이 바로 FR-4로 표시된 두 개의 보드가 리플로우 라인이나 열 챔버 내부에서 완전히 다르게 동작할 수 있는 이유입니다.
중요한 실제 매개변수
구리 무게와 보드 두께만 보면 실제로 성능을 높이는 요소를 놓치게 됩니다. 대신 다음 사항에 주의하세요.
유리 전이 온도(Tg) - 재료가 단단한 상태에서 고무 같은 상태로 부드러워지는 지점입니다. 낮은 Tg 보드는 더 빨리 휘고 박리됩니다. 높은 Tg(170°C 이상)는 무연 조립의 표준입니다.
열분해 온도(Td) – 물질이 질량을 잃기 시작하는 온도입니다. Td가 납땜 피크에 너무 가까우면 가스 방출과 패드 크레이터링이 발생합니다.
Z축 확장 - 보드가 가열되면 수직으로 확장됩니다. 관통 구멍에 도금된 과도한 팽창 균열. 이는 생산 후 몇 달 후에 종종 나타나는 조용한 실패입니다.
유전 상수(Dk) 및 소산 인자(Df) – 수백 MHz를 초과하는 경우 신호 손실과 임피던스 일관성을 결정합니다. 많은 표준 라미네이트에는 온도와 주파수에 따라 변하는 Dk가 있습니다.
유리 직조 및 수지 함량 – 간과된 변수
PCB 기판은 에폭시 수지가 함침된 유리 직물입니다. 유리 다발 사이의 간격은 차동 쌍의 왜곡과 보드 전체의 유전 상수 불균일을 유발할 수 있는 '직조 효과'를 생성합니다.
일부 디자인에는 이를 제어하기 위해 스프레드 유리 또는 개방형 직조 스타일이 필요합니다. 대부분의 일반 보드는 고속 신호가 아이 다이어그램에 실패하기 시작할 때까지 이를 무시합니다.
수지 함량도 중요합니다. 수지가 너무 적으면 구리 표면 근처에 공극이 생겨 전압 항복 강도가 감소합니다. 수지가 너무 많으면 열팽창이 증가하고 보드가 부드러워집니다. 우수한 기판 제조는 '40~50%'가 아닌 좁은 범위까지 수지 비율을 추적합니다.
단면 vs 양면 vs 다층 기판
기본 재질은 레이어 수에 따라 변경됩니다.
단면은 한쪽 면에 구리가 있는 표준 코어를 사용합니다. 간단하고 저렴하며 여전히 전원 공급 장치 및 센서에 사용됩니다.
양면에는 동일한 코어의 양쪽에 구리가 있습니다. 이는 범용 보드의 가장 일반적인 형식입니다.
다층 적층은 여러 개의 코어와 프리프레그(코어를 함께 접착하는 부분적으로 경화된 시트)를 적층합니다. 이 경우 기판은 더 이상 단일 시트가 아닙니다. 이는 경화된 코어와 라미네이션 중에 단단해지는 경화되지 않은 결합 재료의 조합입니다.
다층 빌드의 경우 각 코어 두께의 일관성과 구리 박리 강도가 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 코어 두께의 10미크론만큼 작은 변화로 인해 제어된 임피던스가 수 옴만큼 떨어질 수 있습니다.
보드 상점에서 기판에 대해 항상 알려주지 않는 이유
많은 PCB 제조업체는 해당 주에 가장 저렴한 배치를 재판매하는 대규모 거래자로부터 라미네이트를 구입합니다. 제작자는 방금 받은 유리 스타일이나 수지 시스템이 무엇인지조차 알지 못할 수도 있습니다. 단지 기본적인 수신 테스트를 통과했다는 사실만 알 수 있습니다.
이는 간단한 깜박이 및 전원 어댑터에 작동합니다. 열이나 고속 요구 사항이 엄격한 경우에는 실패합니다.
실제로 자체 기판을 생산하는 제조업체 Fenhar는 유리 직물부터 마감 라미네이트까지 모든 권한을 유지합니다. 예를 들어 이는 모든 배치에 일반 데이터시트뿐만 아니라 추적 가능한 경화 매개변수, 유리 직조 기록 및 실제 테스트 데이터가 있다는 것을 의미합니다.
PCB 공급업체에 기판에 관해 문의할 사항
놀라움을 피하고 싶다면 주문하기 전에 다음 세 가지 질문을 물어보십시오.
사용할 기판의 정확한 Tg, Td 및 Z축 확장은 무엇입니까?
이 디자인의 차동 쌍에 대한 유리 직조 스타일을 제어합니까?
재료 선언뿐만 아니라 배치 수준 라미네이트 인증서도 제공할 수 있습니까?
귀하의 응용 분야에 적합한 기판 선택
저가형 소비자 제품 - 130~140°C Tg의 표준 FR-4가 잘 작동합니다.
산업 제어 및 자동차 – 높은 Tg(최소 170°C) 및 제어된 Z축 확장.
RF 및 고속 디지털(1Gbps 이상) – 엄격하게 지정된 Dk/Df 및 스프레드 유리를 갖춘 저손실 소재입니다.
두꺼운 구리 또는 심한 열 순환 - 높은 Td(340°C 이상)와 높은 박리 강도를 찾으십시오.
모든 보드에 맞는 단일 기판은 없습니다. 하지만 베이지색 또는 녹색 라미네이트 시트 내부에서 어떤 일이 일어나는지 이해하면 디자인의 실제 성능을 다시 제어할 수 있습니다.
