양면 PCB는 어떻게 작동합니까? 구조, 비아 및 애플리케이션

양면 PCB란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

A 양면 PCB 절연 기판의 상단과 하단에 전도성 구리층이 있는 인쇄 회로 기판입니다. 구멍을 통해 도금 양쪽을 전기적으로 연결합니다. 모든 트레이스와 구성 요소가 한 표면에 있는 단면 보드와 달리 양면 보드를 사용하면 신호와 전원이 도금된 비아를 통해 한 레이어에서 다른 레이어로 전달될 수 있습니다. 물어보는 순간 양면 PCB는 어떻게 작동합니까? , 귀하는 이러한 비아를 통해 어떻게 좁은 공간에서 복잡한 회로를 라우팅할 수 있는지 궁금합니다. 각 비아는 두 개의 구리 레이어를 연결하는 구리 도금 배럴로, 라우팅할 수 없는 점퍼 와이어의 미로를 깨끗하고 전문적인 상호 연결로 전환합니다.

보드의 기능적 핵심은 양면 PCB via connection . 비아가 없으면 두 개의 구리 면은 서로 전기적으로 절연된 상태로 유지되며 다른 면을 교차해야 하는 트레이스는 막다른 골목에 이르게 됩니다. 도금된 스루홀을 사용하면 설계자는 비아를 통해 상단 레이어에서 하단 레이어로 신호를 드롭하고 장애물 아래로 경로를 지정하며 필요한 곳에 다시 가져올 수 있습니다. 이는 라우팅 밀도를 극적으로 향상시킵니다. 양면 보드는 대략적으로 호스팅할 수 있습니다. 회로 복잡도 두 배 동일한 치수의 단면 보드로 대부분의 소비자, 산업 및 자동차 전자 제품의 기준이 됩니다.

양면 PCB 구조: 레이어, 구리 및 기판

는 양면 PCB structure 상단 구리 포일, 유전체 기판, 하단 구리 포일, 2개의 외부 솔더 마스크 레이어 등 5개의 개별 레이어로 구성됩니다. 기판은 거의 항상 FR-4(난연성 에폭시-유리 복합재)이며 일반적인 두께는 다음과 같습니다. 1.6mm 표준 보드의 경우 공간이 좁은 경우 0.8mm 또는 1.0mm의 더 얇은 코어가 사용됩니다. 이 코어의 양면에 열과 압력을 가해 구리박을 적층합니다. 주요 설계 매개변수는 양면 PCB copper thickness , 가장 일반적으로 1oz/ft²(대략 35μm 두께)로 지정됩니다. 전력 전자 장치 또는 모터 컨트롤러의 경우 과도한 트레이스 폭 없이 더 높은 전류를 처리하기 위해 2oz(70μm) 또는 심지어 3oz(105μm) 구리가 사용됩니다.

는 plated through holes that define a 양면 PCB with plated through holes 단순한 튜브가 아닙니다. 각 홀은 기판과 구리 포일을 통해 드릴링된 다음, 무전해 구리가 홀 벽에 화학적으로 증착되어 전도성 시드 레이어를 생성합니다. 전해 구리 도금은 배럴 두께를 일반적으로 20~25μm . 이 배럴은 균열 없이 열 순환을 견뎌야 합니다. FR-4(Z축에서 약 14~17ppm/°C)와 구리(17ppm/°C) 사이의 열팽창 계수 불일치로 인해 보드가 리플로우 솔더링을 거칠 때마다 비아 배럴에 스트레스가 가해집니다. 잘 만들어진 도금된 관통 구멍은 견딜 수 있습니다. 500회 이상의 열 주기 IPC-6012 클래스 2 승인 표준에 따라 저항이 10% 이상 증가하기 전에.

양면 PCB 제조 공정: 베어 라미네이트부터 완성 보드까지

는 양면 PCB manufacturing process 대규모로 신뢰할 수 있는 보드를 생산하기 위해 개선된 순서를 따릅니다. 이는 패널 크기로 절단된 양면 구리 피복 라미네이트로 시작됩니다. 첫 번째 주요 작업은 드릴링입니다. 컴퓨터로 제어되는 기계식 드릴은 다음과 같은 구멍을 만듭니다. 0.2mm ~ 6.35mm , 가장 일반적인 비아 직경은 0.3mm에서 0.5mm 사이입니다. 드릴링 후 구멍 벽 품질이 중요합니다. 드릴 비트의 얼룩은 내부 구리 가장자리를 코팅하여 적절한 도금 접착을 방해할 수 있습니다. 플라즈마 또는 과망간산염 화학물질을 사용하는 디스미어 공정은 이 잔류물을 제거합니다.

다음으로 홀 벽을 전도성으로 만드는 무전해 구리 증착이 이루어지며, 구리 배럴을 구축하고 표면 구리 두께를 균일하게 증가시키는 패널 도금이 이어집니다. 이미징 프로세스에서는 양면에 드라이 필름 포토레지스트를 적용하고 등록 핀을 사용하여 상단과 하단 아트웍을 정렬한 다음 UV 광선에 레지스트를 노출시킵니다. 원하지 않는 구리를 현상하고 에칭한 후에는 내부 레이어 트레이스, 패드 및 비아 랜드가 남습니다. 그런 다음 보드에는 패드와 비아만 노출된 채로 남겨두는 액체 사진 이미지 가능 솔더 마스크(일반적으로 녹색이지만 모든 색상)가 적용됩니다. 마지막 단계에서는 필요한 보관 수명과 납땜 공정에 따라 HASL(열풍 납땜 레벨링), ENIG(무전해 니켈 침지 금) 또는 OSP(유기 납땜 보존제)와 같은 표면 마감 처리를 적용합니다. 전체 양면 PCB manufacturing process 베어 라미네이트에서 완성된 보드까지 완료될 수 있습니다. 24~72시간 현대적인 시설에서는 표준 복잡성 설계의 수율이 98% 이상입니다.

양면 PCB 설계: 비아, 트레이스 라우팅 및 구리 두께 선택

효과적인 양면 PCB design 레이어 할당으로 시작됩니다. 일반적인 전략 중 하나는 상단 레이어를 주로 구성 요소와 짧은 상호 연결 전용으로 사용하는 반면, 하단 레이어는 긴 신호를 위한 접지면 및 라우팅 채널 역할을 합니다. 는 양면 PCB via connection 이러한 평면 사이에서 신호를 이동하기 위한 설계자의 도구가 됩니다. 비아는 패드 가까이에 배치하여 스터브 길이와 인덕턴스를 최소화해야 하지만 조립 중에 솔더가 흘러내릴 정도로 너무 가까이 배치해서는 안 됩니다. 좋은 경험 법칙은 최소한 비아 가장자리를 배치하는 것입니다. 0.25mm 표준 밀도 설계의 경우 패드 가장자리에서.

적절한 선택 양면 PCB copper thickness 임의의 선택이 아니라 열적, 전기적 결정입니다. 아래 표에는 외부 레이어에 대한 IPC-2221 지침을 기반으로 10°C 온도 상승 시 일반적인 구리 중량에 대한 실제 전류 용량이 요약되어 있습니다.

지정할 때 양면 PCB design 매개변수, 도금된 관통 구멍의 종횡비(보드 두께를 드릴 구멍 직경으로 나눈 값)가 초과해서는 안 됩니다. 표준 제조의 경우 8:1 . 0.3mm 비아가 있는 1.6mm 두께의 보드는 신뢰할 수 있는 도금 창 내에서 편안하게 5.3:1 비율을 생성합니다. 10:1을 초과하면 특수 도금조와 더 긴 공정 시간이 필요하므로 도금 배럴에 공극이 발생할 위험이 높아지고 비용이 증가합니다.

소비자, 산업 및 자동차 전자 제품 전반에 걸친 양면 PCB 애플리케이션

양면 PCB 애플리케이션 부품 밀도가 단일 레이어가 처리할 수 있는 수준을 초과하지만 예산이나 공간이 아직 다층 보드를 정당화하지 못하는 거의 모든 전자 제품에 적용됩니다. 가전제품에서 양면기판은 전원 어댑터, TV 전원 공급 장치, 세탁기 제어 모듈, 전자레인지 컨트롤러의 기초가 됩니다. 일반적인 가전 컨트롤러는 양면 기판을 사용합니다. 1.6mm FR-4, 1 oz copper, and ENIG finish , 절연 슬롯이 있는 하단에 고전압 트레이스를 라우팅하는 동시에 상단에 마이크로컨트롤러, 릴레이 및 커넥터 터미널을 호스팅합니다.

자동차 부문에서는 양면 PCB가 도어 제어 모듈, LED 조명 드라이버 및 센서 인터페이스에서 발견됩니다. 이 보드는 -40°C ~ 125°C의 열 충격 테스트를 통과해야 합니다. 양면 PCB with plated through holes 수천 번의 열 사이클 동안 배럴 무결성을 유지해야 합니다. 자동차 설계에서는 종종 다음 사항을 지정합니다. 구리 2온스 전원 트레이스에 있으며 조립된 보드 위에 컨포멀 코팅이 필요합니다. 산업용 모터 드라이브, PLC 및 계측 모듈은 마찬가지로 두꺼운 구리와 무거운 솔더 마스크 댐이 있는 양면 보드를 사용하여 고전압 연면 거리를 처리합니다. 단순함과 입증된 신뢰성 양면 PCB structure HDI 및 다층 기술이 발전하더라도 관련성을 유지하십시오. 두 개의 신호 층만 필요로 하는 모든 회로에 대해 비용 최적화된 선택으로 남아 있습니다.