인쇄회로기판의 적층 구조는 성능을 결정하는 핵심 요소이다. 간단한 양면-보드부터 복잡한 다층-레이어 보드까지 인쇄 회로 기판 적층은 회로 기판 건물의 뼈대를 구축하는 것과 같으며 신호 전송, 전력 분배, 전자파 차폐 등과 같은 중요한 기능을 수행하며 전자 장치의 안정성과 신뢰성에 중대한 영향을 미칩니다.
1, 인쇄회로기판 적층의 기본 개념 및 구성
인쇄 회로 기판 적층은 기본적으로 인쇄 회로 기판의 레이어를 적층하고 조합하는 것입니다. 완전한 인쇄 회로 기판은 일반적으로 신호 레이어, 전원 레이어, 접지 레이어 및 절연 유전체 레이어로 구성됩니다. 신호층은 정보 전송을 위한 '고속도로'와 같으며 전자 신호 전송을 담당합니다. 전력 레이어는 회로 기판의 전자 부품에 안정적인 전력 지원을 제공합니다. 신호의 기준 전위로서 접지층은 신호 전송을 위한 안정적인 회로를 구성할 뿐만 아니라 전자기 간섭을 효과적으로 차폐합니다. 절연 유전층은 견고한 "격리 벽" 역할을 하여 전도성 층을 분리하여 단락을 방지하고 서로 간섭하지 않도록 합니다.
일반적인 4레이어 보드를 예로 들면, 일반적인 적층 구조는 상단 레이어(신호 레이어), 두 번째 레이어(그라운드 레이어), 세 번째 레이어(전력 레이어), 하단 레이어(신호 레이어)로 구성됩니다. 이 구조는 고성능을 요구하지 않는 일부 회로의 기본 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 그러나 전자 장치가 고속화되고 복잡해지면서 6층, 8층 또는 그 이상의 층을 갖춘 인쇄 회로 기판이 점차 주류가 되었습니다. 레이어가 많을수록 더 넓은 배선 공간, 더 안정적인 전력 분배 및 더 나은 신호 무결성 보호를 의미합니다.
2, 인쇄 회로 기판 적층의 각 레이어의 역할
1. 신호층
신호층은 회로 기능을 구현하는 인쇄회로기판의 핵심 캐리어로, 다양한 전기 신호를 전송하는 역할을 담당합니다. 고속-회로에서는 신호 계층의 성능이 신호 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다. 외부 간섭을 줄이기 위해 고속- 신호는 일반적으로 접지 레이어 근처의 신호 레이어에 배치되며, 접지 레이어의 차폐 특성을 활용하여 신호에 대한 전자기 간섭의 영향을 줄입니다. 동시에, 신호 레이어의 배선 방향도 중요하며, 신호 반사 및 누화를 방지하기 위해 장거리 병렬 배선과 직각 배선을 피해야 합니다.{5}} 예를 들어, USB 3.0과 같은-고속 데이터 전송 인터페이스에서는 올바른 데이터 전송을 보장하기 위해 신호 계층의 정밀한 레이아웃이 중요합니다.
2. 전력층
전력계층의 핵심 임무는 회로기판의 전자부품에 안정적인 전력을 공급하는 것이다. 다층-층 인쇄 회로 기판에서는 특별히 설계된 전력층이 서로 다른 전압 레벨의 전원을 분리하여 상호 간섭을 피할 수 있습니다. 전력 레이어는 그라운드 레이어와 밀접하게 인접해 있으며, 둘 사이의 거리를 줄임으로써 전력 평면의 임피던스를 줄이고, 전력 분배 효율을 향상시키며, 전력 노이즈를 줄일 수 있습니다. 또한 다양한 기능 모듈이 안정적이고 간섭 없이 전원 공급을 받을 수 있도록 전원 계층을 적절하게 분할하고 격리해야 합니다. 컴퓨터 마더보드와 마찬가지로 전원 계층에 의존하여 CPU, 그래픽 카드, 메모리 등 다양한 구성 요소에 안정적인 전원을 공급하여 각 구성 요소의 정상적인 작동을 보장합니다.
3. 접지층
접지층은 인쇄 회로 기판 적층에서 여러 가지 중요한 역할을 합니다. 신호 전송을 위한 안정적인 기준 전위를 제공하여 신호의 정확한 전송 및 수신을 보장합니다. 탁월한 차폐 성능은 외부 전자기 간섭이 회로 기판 내부에 침입하는 것을 효과적으로 차단하는 동시에 회로 기판 자체의 전자기 복사를 줄이고 전자기 호환성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 접지층은 전력층에 대한 낮은 임피던스 복귀 경로를 제공하여 전력 잡음을 더욱 줄입니다. 설계상 접지층은 접지 저항을 줄이고 접지 효과를 높이기 위해 넓은 면적에 걸쳐 구리로 배치되는 경우가 많습니다. 의료전자기기, 항공우주기기 등 매우 높은 전자파 적합성을 요구하는 분야에서는 접지층의 역할이 특히 중요합니다.
4. 절연유전층
절연 유전층은 각 전도성 층 사이에 위치하며, 주요 기능은 전기적 절연을 달성하고 서로 다른 전도성 층 사이의 단락을 방지하는 것입니다. 재료 특성은 인쇄 회로 기판의 전기적 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적인 절연 재료로는 에폭시 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 등이 있습니다. 다양한 재료의 유전 상수와 유전 손실 각도는 다양하며 이러한 매개변수는 전송 속도와 신호 손실에 영향을 미칠 수 있습니다. 고속- 회로에서는 일반적으로 신호 전송 지연 및 손실을 줄이고 신호 무결성을 보장하기 위해 유전 상수가 낮고 유전 손실 각도가 작은 절연 유전체 재료가 선택됩니다.
3, 다양한 층을 가진 인쇄 회로 기판의 일반적인 적층 방식
4 레이어 보드
4-레이어 보드는 상단 레이어(신호 레이어), 두 번째 레이어(그라운드 레이어), 세 번째 레이어(전력 레이어) 및 하단 레이어(신호 레이어)를 포함하는 일반적인 스태킹 방식을 갖춘 기본 다층 보드 구조입니다. 이러한 구조는 단순한 가전제품, 산업 제어 장비용 부분 회로 기판 등 고성능을 요구하지 않는 회로에 적합합니다. 그러나 4레이어 기판에서는 신호층의 배선 공간이 제한되어 신호 간섭을 피하기 위해 배선 방향에 대한 세심한 계획이 필요합니다.
6 레이어 보드
4-레이어 보드에 비해 6레이어 보드는 배선 공간과 전력 및 접지 레이어가 늘어납니다. 공통 적층 방식은 최상층(신호층), 제2층(그라운드층), 제3층(신호층), 제4층(전력층), 제5층(그라운드층), 하부층(신호층)으로 구성된다. 이 구조는 스마트폰 마더보드, 일부 네트워크 장치 회로 기판 등과 같이 다소 복잡한 회로의 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다. 6층 기판에서는 신호 무결성을 향상하기 위해 중앙 접지층 근처의 신호층에 고속 신호를 배열할 수 있습니다.
8 레이어 보드
8-레이어 보드는 더 풍부한 스태킹 조합을 갖고 있어 복잡한 회로에 대해 우수한 성능 지원을 제공할 수 있습니다. 일반적인 적층 방식에는 Top Layer(신호 레이어), 두 번째 레이어(Ground Layer), 세 번째 레이어(Signal Layer), 네 번째 레이어(Power Layer), 다섯 번째 레이어(Power Layer), 여섯 번째 레이어(Signal Layer), 일곱 번째 레이어(Ground Layer) 및 하단 레이어(Signal Layer)가 포함됩니다.. 8-레이어 보드는 컴퓨터 마더보드, 고성능 그래픽 카드 회로 기판 등과 같은 고속-고밀도-회로 설계에 적합합니다. 전원 및 접지 레이어를 합리적으로 배열하면 8레이어 보드는 전원 노이즈를 더욱 줄이고 신호 무결성을 향상시킬 수 있습니다.
4. 인쇄 회로 기판 스태킹의 미래 개발 동향
전자 기술의 지속적인 발전과 인쇄 회로 기판 성능에 대한 수요 증가로 인해 인쇄 회로 기판 적층도 새로운 개발 방향을 제시할 것입니다. 앞으로는 5G, 인공 지능, 사물 인터넷 등의 기술이 광범위하게 적용되면서 고속,-고주파, 고밀도{4}}회선에 대한 수요가 더 많아질 것입니다. 이는 인쇄 회로 기판 적층이 더 많은 레이어, 고급 절연 재료 및 최적화된 적층 구조를 채택하여 신호 무결성, 전력 무결성 및 전자기 호환성에 대한 더 높은 요구 사항을 충족하도록 장려합니다.
전자 장치의 소형화 및 경량화 추세에 맞춰 인쇄 회로 기판 적층은 집적화 및 박형화에 더 많은 관심을 기울일 것입니다. 고밀도 상호 연결(HDI) 기술, 매립 블라인드 홀 기술 등을 활용하면 제한된 수의 레이어 내에서 더 높은 배선 밀도를 달성할 수 있습니다. 더 얇은 절연재와 동박을 사용해 인쇄회로기판의 두께와 무게를 줄였습니다.