2025-08-25
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다층 프린트 회로 보드 (PCB) 는 현대 전자제품의 척추이며 스마트폰, 의료기기, 전기차 (EV) 등에서 발견되는 컴팩트하고 고성능 디자인을 가능하게합니다.그리고 5G 인프라단일 계층 또는 이중 계층 PCB와 달리, 다층 보드는 방열 다이 일렉트릭 물질에 의해 분리 된 4 ~ 40 + 전도성 구리 층을 쌓습니다.신호 속도와 전력 처리 속도를 높이는 동시에 장치 크기를 크게 줄입니다..
전 세계 다층 PCB 시장은 EV 및 5G 수요로 인해 2028년까지 856억 달러에 달할 것으로 예측됩니다.이 판의 제조는 정밀 정렬이 필요한 표준 PCB보다 훨씬 복잡합니다.이 가이드는 다층 PCB 생산 프로세스를 분해하고 프로토타입 제작 과제를 강조하고 이를 극복하는 방법을 설명합니다.업계의 우수 사례와 데이터 기반 인사이트에 초점을 맞추고.
주요 내용
1다층 PCB (4층 이상) 는 디바이스 부피를 40%~60% 감소시키고 신호 무결성을 30% 향상시킵니다.고속 (25Gbps+) 및 고전력 (10A+) 애플리케이션에 필수적입니다..
2생산 과정에는 7가지 중요한 단계가 필요합니다. 디자인/소재 선택, 층 정렬/라미네이션, 에치, 드릴링, 플래팅, 표면 마무리그리고 품질 테스트 ∙ 각 면이 엄격한 허용도 (층 정렬에 ±5μm).
3프로토타입 제작의 과제는 레이어 오차 (프로토타입 실패의 20%를 유발), 재료 불일치 (보드 15%에 영향을 미치),제한된 테스트 시력 (내층 결함의 30%를 숨기기).
4LT CIRCUIT 같은 첨단 제조업체는 레이저 파장을 사용 (생산 시간을 40% 줄이고 자동 광 검사 (AOI) (오차를 1% 이하로 줄여) 를 사용하여 생산을 효율화합니다.
다층 PCB 제조 과정
다층 PCB 생산은 순차적이고 정밀하게 작동하는 작업 흐름으로 원료를 기능적이고 계층화된 회로로 변환합니다. 각 단계는 초기 단계의 이전 한 가지 오류를 기반으로합니다..g., 비정형화) 는 나중에 고가의 실패로 이어집니다. 아래는 자세한 분포입니다.
1디자인과 재료 선택: 성공의 기초
첫 번째 단계는 보드의 성능, 제조 가능성 및 비용을 정의합니다.
스택업 디자인
엔지니어들은 다음과 같은 지도를 만드는 "더미" 청사진을 만듭니다.
a. 레이어 수: 대부분의 상업용 애플리케이션에 4~12 레이어 (예를 들어, 스마트폰에 6 레이어, 5G 베이스 스테이션에 12 레이어).
b. 레이어 함수: 어떤 레이어가 신호, 전력 또는 지상 (예를 들어, 5층 보드에서 신호-지상-전력-지상-신호) 이다.
c. 임피던스 제어: 고속 신호에 필수요소인 신호조각은 50Ω (일종) 또는 100Ω (차원 쌍) 를 유지하도록 크기가 크다.
핵심 규칙: 각 신호층을 인접한 지상 평면과 결합하여 50%의 교란을 줄이세요.
자료 선택
소재는 보드의 의도 된 사용 (예: 온도, 주파수, 전력) 에 따라 선택됩니다. 아래 표는 일반적인 옵션을 비교합니다.
| 재료 분류 | 예제 | 열전도성 | 다이 일렉트릭 상수 (Dk) | 가장 좋은 방법 | 비용 (FR4에 비해) |
|---|---|---|---|---|---|
| 기판 (코어) | FR4 (High-Tg 170°C) | 0.3 W/m·K | 4.244.6 | 소비자 전자제품, 저전력 장치 | 1x |
| 로저스 RO4350 | 0.6 W/m·K | 3.48 | 5G, 높은 주파수 (28GHz+) | 5x | |
| 폴리아미드 | 0.2·0.4 W/m·K | 30.03.5 | 유연한 다층 PCB (드레어블) | 4x | |
| 구리 엽지 | 1온스 (35μm) | 401 W/m·K | 제1호 | 신호 계층 | 1x |
| 2oz (70μm) | 401 W/m·K | 제1호 | 전력층 (10A+) | 1.5x | |
| 프리프레그 (착착제) | FR4 프리프레그 | 0.25 W/m·K | 40.04.5 | 접착 표준 FR4 층 | 1x |
| 로저스 4450F | 0.5 W/m·K | 3.5 | 고주파층 결합 | 4x |
예제: EV 인버터 PCB는 FR4 코어 (Tg 170°C), 2oz 구리 전력 계층 및 FR4 prepreg 밸런싱 비용 및 열 저항 (150°C 운영 온도) 를 가진 10층 스택업을 사용합니다.
2레이어 정렬 및 라미네이션: 정밀하게 접합 레이어
라미네이션은 구리 층과 다이 일렉트릭 물질을 단일, 딱딱한 보드로 융합합니다. 여기서 잘못된 정렬은 치명적입니다. ±10μm도 전기 연결을 끊을 수 있습니다.
단계별로 래미네이션
1.프레프레그 절단: 프레프레그 (고무로 浸透된 유리섬유) 의 시트를 코어 크기에 맞게 절단합니다.
2스택 빌딩: 층은 초기 정렬을 위해 도구 핀을 사용하여 설계 순서로 쌓입니다.
3진공 압축: 스택은 다음을 적용하는 압축기에 배치됩니다.
a.온도: 170~180°C (프레프 라신 고화)
b.압: 300~500 psi (공기 거품 제거).
c.시간: 60~90분 (층 수에 따라 달라집니다).
4냉각: 판은 warping를 방지하기 위해 방 온도 (25 ° C) 에 냉각됩니다.
결정적 허용: 다층 PCB에 대한 IPC-6012 표준을 충족시키기 위해 레이어 정렬은 ±5μm (광학 정렬 시스템을 통해 달성) 이어야 합니다.
일반적인 문제: 불균형한 스택업 (예를 들어, 한 쪽에 더 많은 구리) 은 왜곡을 유발합니다. 해결책: 대칭층 수를 사용하십시오 (예를 들어, 5 대신 6 층).
3에칭: 회로 흔적을 만드는 것
에치링은 선도성 흔적을 형성하기 위해 층에서 원치 않는 구리를 제거합니다. 다층 PCB의 경우 내부 층이 먼저 에치되고 라미네이션 후 외부 층이됩니다.
에칭 과정
1광부전성 응용: 광부전성 필름은 구리 층에 적용됩니다.
2노출: 자외선은 광 마스크 (회로 설계의 스텐실) 을 통해 투영되어 흔적 영역에서 광 저항을 굳게합니다.
3개발: 단단하지 않은 광 저항은 씻어 나가 구리를 노출시켜 발각됩니다.
4엑서: 판은 노출된 구리를 녹이는 엑서 (예를 들어, 암모늄 퍼스울فات) 에 잠겨 있습니다.
5저항 제거: 남은 광 저항을 제거하여 마지막 흔적을 드러냅니다.
| 에칭 방법 | 정확성 (트래스 너비) | 속도 | 가장 좋은 방법 |
|---|---|---|---|
| 화학적 발각 | ±0.05mm | 빠른 (2~5분) | 대용량, 표준 흔적 |
| 레이저 에칭 | ±0.01mm | 느린 (10~20분) | 미세한 음향 (0.1mm), 프로토타입 |
품질 검사: 자동 광학 검사 (AOI) 는 설계 사양의 오차 > 10%를 가진 표지판의 흔적 너비와 간격을 확인합니다.
4뚫고 & 창조를 통해: 층을 연결
비아 (홀) 는 구리 층을 연결하여 전면 전류 연속성을 가능하게합니다. 다층 PCB는 세 가지 유형의 비아를 사용합니다.
| 타입을 통해 | 설명 | 크기 범위 | 가장 좋은 방법 |
|---|---|---|---|
| 뚫린 구멍 | 모든 층을 통과합니다. | 0.2 ∼0.5mm | 전원 연결 (5A+) |
| 실종 | 외부 계층과 내부 계층을 연결합니다 (모든 것이 아닙니다) | 00.05~0.2mm | 신호 계층 (25Gbps+) |
| 매장된 곳 | 내부 층을 연결합니다 (외부 노출이 없습니다) | 00.05~0.2mm | 고밀도 디자인 (예를 들어, 스마트 폰) |
뚫기 과정
1레이저 드릴링: 맹인 / 묻힌 비아 (0.05 ~ 0.2mm) 에 사용됩니다. 레이저 드릴링은 ± 2μm의 정확도를 달성하고 내부 층의 손상을 피합니다.
2기계 뚫기: 구멍 (0.2~0.5mm) 에 사용되며, CNC 드릴은 속도를 위해 10,000 RPM 이상으로 작동합니다.
3.바크 보어링: 고속 설계 (25Gbps+) 에서 신호 반사를 줄이기 위해 사용되지 않은 것을 스터브 (홀 보어링의 왼쪽) 를 통해 제거합니다.
데이터 포인트: 레이저 뚫림은 마이크로 비아 (<0.1mm) 를 위한 기계 뚫림에 비하면, 트바이 관련 결함을 35% 감소시킵니다.
5접착: 전도성을 보장합니다.
벽과 구리 흔적을 통해 금속의 얇은 층으로 코팅 코팅 전도성을 향상시키고 부식 방지.
키 플래팅 단계
a. 훼손: 화학물질 (예를 들어, 페르만가나트) 는 벽을 통해 에팍시 잔해를 제거하여 금속 접착을 보장합니다.
b.전기 없는 구리 접착: 전기 없이 벽을 통해 얇은 구리층 (0.5μm) 이 쌓여 전도기 기반을 만듭니다.
c. 전자기: 보드는 구리 황산 목욕탕에 잠겨 있고, 흔적과 비아에 두꺼운 구리 (15μm) 에 전류를 적용합니다.
d. 선택적 접착: 높은 신뢰성 응용을 위해, 니켈 (2 5μm) 또는 금 (0.05 0.1μm) 은 용접성을 향상시키기 위해 추가됩니다.
6표면 가공: 보드를 보호
표면 완공은 노출 된 구리를 산화로부터 보호하고 용접성을 향상시킵니다. 선택은 비용, 응용 및 수명에 달려 있습니다.
| 표면 마감 | 두께 | 용접 가능성 | 부식 저항성 | 비용 (비례적) | 가장 좋은 방법 |
|---|---|---|---|---|---|
| ENEPIG (전체 없는 니켈 전체 없는 팔라디움 침수 금) | 2μ5μm Ni + 0.1μm Pd + 0.05μm Au | 훌륭해요 | 훌륭합니다 (1000hr 소금 스프레이) | 3x | 의료기기, 항공우주 |
| HASL (고온 공기 용매 평준화) | 5~20μm Sn-Pb 또는 Sn-Cu | 좋아 | 중량 (500hr 소금 스프레이) | 1x | 저렴한 소비자 전자제품 |
| ENIG (전기 없는 니켈 몰입 금) | 2μ5μm Ni + 0.05μm Au | 아주 좋네요 | 훌륭합니다 (1000hr 소금 스프레이) | 2.5x | 5G, 고주파 설계 |
| OSP (Organic Soldability Preservative) 는 유기 용접성 보존제입니다. | 00.3μm | 좋아 | 낮은 (300hr 소금 스프레이) | 1.2x | 짧은 수명 장치 (예를 들어, 일회용 의료 도구) |
예제: 5G 기지 스테이션 PCB는 신호 무결성을 유지하고 외부 부식에 저항하기 위해 ENIG을 사용합니다.
7품질 보장 및 테스트: 성능 검증
다층 PCB는 숨겨진 결함 (예를 들어, 내부 계층 쇼트) 을 탐지하기 위해 엄격한 테스트를 필요로합니다. 아래는 가장 중요한 테스트입니다.
| 시험 유형 | 검증 하는 것 | 표준 | 실패율 검출 |
|---|---|---|---|
| 자동 광학 검사 (AOI) | 표면 결함 (예: 미흡한 흔적, 용매 다리) | IPC-A-600G | 표면 결함의 80% |
| 엑스레이 검사 | 실내층 쇼트, 구멍을 통해 | IPC-6012C | 90%의 내부 결함 |
| 비행 탐사선 시험 | 전기 연속성, 쇼트 | IPC-9252 | 95%의 전기 문제 |
| 껍질 강도 검사 | 레이어 접착력 | IPC-TM-650 2.4.8 | 85% 가량의 라미네이션 결함 |
| 열 사이클 | 온도 변동 (-40°C ~ 125°C) 에서 신뢰성 | IEC 60068-2-14 | 장기적인 실패의 70% |
데이터: 포괄적 인 테스트는 현장 실패율을 10% (시험이 없습니다) 에서 < 1% (전체 테스트) 로 줄입니다.
다층 PCB 의 프로토타입 제작 과제
다층 PCB의 프로토타입 제작은 단층 PCB보다 훨씬 복잡하며 30%의 프로토타입이 피할 수 있는 문제로 인해 실패합니다. 다음은 주요 과제와 솔루션입니다.
1레이어 오차
a. 원인은: 도구 핀 마모, 불규칙한 prepreg 樹脂 흐름, 또는 라미네이션 중에 보드 왜곡.
b.영향: 끊어진 연결, 단회로, 원형의 20%의 실패.
c. 솔루션:
기계적 도구 핀 대신 광학 정렬 시스템 (±2μm 정확도) 을 사용한다.
전체 생산 전에 정렬을 검증하기 위해 작은 테스트 패널을 미리 래미네이트합니다.
대칭 스택업 (예: 6층) 을 선택하여 변형을 최소화하십시오.
2물질적 불일치성
a. 원인은: 공급자로부터의 변압상수 (Dk) 또는 구리 두께의 변동; prepreg에서 수분 흡수.
b. 영향: 신호 손실 (25% 28GHz에서 더 높습니다), 불규칙한 발각 및 약한 계층 접착.
c. 솔루션:
ISO 9001 인증을 받은 공급자 (예: 로저스, 이솔라) 에서 생산된 원료로 Dk 허용도 (±5%) 가 엄격하다.
들어오는 재료를 검사합니다. 네트워크 분석기로 Dk를 측정합니다. 미크로미터로 구리 두께를 검사합니다.
수분 흡수를 방지하기 위해 프리프레그를 건조한 환경에서 (≤50% RH) 보관합니다.
3제한된 테스트 시력
a.원인은: 내부 층은 시각 검사에서 숨겨져 있습니다. 미크로비아는 수동 탐색에 너무 작습니다.
b. 영향: 내부층의 결함 (예를 들어, 쇼트) 의 30%는 최종 조립 때까지 발견되지 않습니다.
c. 솔루션:
내부 층을 X선 검사하여 5μm 정도의 빈 공간을 감지합니다.
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더 쉬운 디버깅을 위해 내부 계층에 테스트 포인트를 추가합니다.
4비용 및 시간 제약
원인은: 다층 프로토타입은 전문 도구 (레이저 드릴, 엑스레이 기계) 가 필요합니다. 작은 팩 크기 (10 ~ 50 단위) 는 단위 비용을 증가시킵니다.
b.영향: 프로토타입 제작 비용은 표준 PCB보다 3~5배 더 비싸다. 납품 시간은 2~3주까지 길다.
c. 솔루션:
초기 프로토타입을 단순화하십시오. 6층 대신 4층을 사용하십시오. 가능하면 미세포를 피하십시오.
생산 기간을 줄이기 위해 "빠른 회전" 프로토타입 (5~7일) 을 제공하는 제조업체와 파트너십을 맺습니다.
작은 팩을 하나의 패널로 결합하여 설치 비용을 줄입니다.
LT CIRCUIT의 다층 PCB 생산 전문 지식
LT CIRCUIT는 첨단 기술과 프로세스 제어로 제조 및 프로토타입 제작 과제를 해결하여 높은 신뢰성 애플리케이션에 대한 신뢰할 수있는 파트너가됩니다.
1첨단 제조 장비
a. 레이저 드릴링: 0.05~0.2mm 미크로비아를 위해 UV 레이저 드릴을 사용하여 생산 시간을 40% 감소시키고 결함을 통해 35% 감소합니다.
b. 자동 라미네이션: 광학 정렬 시스템 (± 2μm) 은 레이어 정확성을 보장합니다. 진공 압제는 공기 거품을 제거합니다.
c.AOI + X선 통합: 100%의 판이 AOI (면적 결함) 및 X선 (내층) 검사를 받으며 결함을 <1%로 줄입니다.
2프로토타입 솔루션
a.빠른 반복: 5~7일 동안 4~12층 보드에 대한 빠른 돌림 프로토타입을 제공하며, 오차 또는 재료 문제를 조기에 발견하기 위해 온라인 설계 점검을 제공합니다.
b.물질 유연성: 공급 지연을 피하기 위해 FR4, 로저스 및 폴리아미드 재료를 저장합니다. 독특한 필요에 맞게 스택업을 사용자 정의합니다. (예를 들어, 유연한 다층 PCB).
디버그 지원: 엔지니어들이 프로토타입 문제를 확인하고 해결하는 데 도움이 되는 상세한 테스트 보고서 (X선 이미지, 비행 탐사 데이터) 를 제공합니다.
3품질 인증
LT CIRCUIT는 다층 PCB에 대한 세계 표준을 충족합니다.
a.ISO 9001:2015 (품질 관리)
b.IPC-6012C (다층 PCB의 성능 사양)
c.UL 94 V-0 (소비자/산업용의 불 retardant)
d.IATF 16949 (EV/ADAS용 자동차용 PCB)
다층 PCB 제조에 대한 FAQ
질문: 대부분의 다층 PCB는 몇 개의 층을 가지고 있습니까?
A: 상업용 애플리케이션은 일반적으로 4?? 12 레이어를 사용합니다. 스마트 폰은 6?? 8 레이어를 사용합니다. 5G 베이스 스테이션과 EV 인버터는 10?? 12 레이어를 사용합니다. 항공 우주 시스템은 20+ 레이어를 사용할 수 있습니다.
Q: 다층 PCB가 단일층 PCB보다 비싼 이유는 무엇입니까?
A: 그들은 더 많은 재료 (황, prepreg), 전문 장비 (레이저 드릴, 엑스레이 기계) 와 노동력 (정밀 정렬, 테스트) 을 필요로합니다.그들의 작은 크기와 더 나은 성능은 종종 전체 시스템 비용을 줄입니다..
Q: 다층 PCB가 유연할 수 있나요?
A: 예 융통성 다층 PCB는 폴리아미드 기판과 얇은 구리 (1oz) 를 사용하여 0.5mm의 구부리 반지름을 허용합니다. 그들은 착용 할 수 있는 제품 (스마트워치) 및 접이 가능한 전화기에서 일반적입니다.
Q: 어떻게 하면 제 디자인에 맞는 계층을 선택할 수 있을까요?
A: 이 엄지손가락 규칙을 사용하세요.
1.4층: 저전력, 저속 설계 (예: IoT 센서)
2.6·8 레이어: 고속 (10·25Gbps) 또는 중간 전력 (5·10A) 설계 (예를 들어, 스마트폰, 산업용 컨트롤러).
3.10+ 계층: 고전력 (10A+) 또는 고주파 (28GHz+) 설계 (예를 들어, EV 인버터, 5G 기지국).
Q: 다층 PCB의 최대 작동 온도는 무엇입니까?
A: 기질에 따라 달라집니다.
1.FR4 (Tg 170°C): 130~150°C 연속 작동.
2로저스 RO4350 (Tg 280°C): 180~200°C 연속 작동.
3폴리마이드: -55°C ~ 200°C (유연한 디자인)
결론
다층 PCB 제조는 설계 복잡성, 재료 과학, 프로세스 통제를 균형 잡는 정밀 예술입니다.모든 단계는 세부 사항에 대한 주의가 필요합니다. 특히 고속, 5G 및 EV와 같은 고전력 애플리케이션. 프로토타입 제작 과제 (부정, 숨겨진 결함) 는 고급 도구 (레이저 드릴링,X선 검사) 와 LT CIRCUIT 같은 경험 있는 파트너.
전자제품이 계속 작아지고 더 많은 성능을 요구함에 따라, 다층 PCB는 여전히 필수적입니다.엔지니어들은 더 작은 보드를 설계할 수 있습니다., 더 빠르고 더 신뢰할 수 있습니다. 비용과 진행 시간을 통제하는 동시에.고품질의 다층 PCB에 투자하는 것은 제품 성공에 투자하는 것입니다..
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