다층 PCB의 등장
전통적으로 인쇄 회로 기판은 주로 단층 또는 이중층 구조로 특징지어졌는데, 이는 신호 열화 및 전자파 간섭(EMI)으로 인해 고주파 애플리케이션에 대한 적합성에 제약을 가했습니다. 그러나 다층 인쇄 회로 기판의 도입으로 신호 무결성, 전자파 간섭(EMI) 완화 및 전반적인 성능 측면에서 괄목할 만한 발전이 이루어졌습니다.
다층 PCB(그림 1)는 절연 기판으로 분리된 여러 개의 전도성 층으로 구성됩니다. 이러한 설계를 통해 정교한 방식으로 신호 및 전력 플레인을 전송할 수 있습니다.
다층 인쇄 회로 기판(PCB)은 단층 또는 이중층 PCB와 구별되는데, 이는 일반적으로 유전체층이라고 하는 절연 물질로 분리된 세 개 이상의 전도성 층이 존재하기 때문입니다. 이러한 층들의 상호 연결은 비아(via)를 통해 이루어지며, 비아는 각 층 간의 통신을 용이하게 하는 미세한 전도성 통로입니다. 다층 PCB의 복잡한 설계는 부품 집적도를 높이고 회로를 더욱 정교하게 구성할 수 있게 하여 최첨단 기술에 필수적인 요소로 자리 잡았습니다.
다층 PCB는 유연한 PCB 구조 내에서 여러 층을 구현하는 데 따르는 고유한 어려움으로 인해 일반적으로 높은 강성을 보입니다. 층 간의 전기적 연결은 블라인드 비아와 매립 비아를 포함한 여러 유형의 비아(그림 2)를 사용하여 구축됩니다.
이 구성은 인쇄 회로 기판(PCB)과 외부 환경 사이의 연결을 위해 표면에 두 층을 배치하는 것을 의미합니다. 일반적으로 인쇄 회로 기판(PCB)의 층 밀도는 짝수입니다. 이는 주로 홀수 층이 휘어짐과 같은 문제에 취약하기 때문입니다.
일반적으로 층의 수는 특정 용도에 따라 달라지지만, 일반적으로 4~12층 범위에 속합니다.
일반적으로 대부분의 애플리케이션은 최소 4개에서 최대 8개의 레이어를 필요로 합니다. 반면, 스마트폰과 같은 앱은 주로 총 12개의 레이어를 사용합니다.
주요 응용 분야
다층 PCB는 다음을 포함한 광범위한 전자 응용 분야에 사용됩니다(그림 3).
●소비자 가전: 스마트폰, 태블릿, 게임 콘솔, 웨어러블 기기 등 다양한 제품에 필요한 전력과 신호를 공급하는 데 다층 PCB가 핵심적인 역할을 합니다. 우리가 매일 사용하는 세련되고 휴대성이 뛰어난 전자 제품은 컴팩트한 디자인과 높은 부품 밀도를 자랑합니다.
●통신 분야에서 다층 PCB를 활용하면 네트워크를 통한 음성, 데이터, 영상 신호의 원활한 전송이 가능해져 안정적이고 효과적인 통신이 보장됩니다.
●산업용 제어 시스템은 복잡한 제어 시스템, 모니터링 메커니즘 및 자동화 절차를 효과적으로 관리할 수 있는 다층 인쇄 회로 기판(PCB)에 크게 의존합니다. 기계 제어반, 로봇, 산업 자동화는 다층 인쇄 회로 기판을 기본 지원 시스템으로 사용합니다.
●다층 PCB는 정밀성, 신뢰성, 그리고 소형화를 보장하는 데 필수적이기 때문에 의료기기에도 적합합니다. 진단 장비, 환자 모니터링 시스템, 그리고 생명을 구하는 의료기기는 다층 PCB의 중요한 역할로 인해 상당한 영향을 받습니다.
혜택 및 장점
다층 PCB는 다음을 포함하여 고주파 애플리케이션에서 여러 가지 이점과 장점을 제공합니다.
● 향상된 신호 무결성: 다층 PCB는 제어된 임피던스 라우팅을 용이하게 하여 신호 왜곡을 최소화하고 고주파 신호의 안정적인 전송을 보장합니다. 다층 인쇄 회로 기판의 신호 간섭 감소는 성능, 속도 및 신뢰성 향상으로 이어집니다.
●EMI 감소: 전용 접지 및 전원 평면을 활용하여 다층 PCB는 EMI를 효과적으로 억제하여 시스템 신뢰성을 높이고 인접 회로와의 간섭을 최소화합니다.
●소형 설계: 다층 PCB는 더 많은 구성 요소와 복잡한 라우팅 방식을 수용할 수 있어 소형 설계가 가능하며, 이는 모바일 기기 및 항공우주 시스템과 같이 공간이 제한된 애플리케이션에 매우 중요합니다.
●향상된 열 관리: 다층 PCB는 열 비아와 전략적으로 배치된 구리 층을 통합하여 효율적인 방열을 제공하여 고전력 구성 요소의 안정성과 수명을 향상시킵니다.
●설계 유연성: 다층 PCB의 다재다능함은 설계 유연성을 높여 엔지니어가 임피던스 정합, 신호 전파 지연, 전력 분배와 같은 성능 매개변수를 최적화할 수 있도록 합니다.