두 가지 재료, 두 가지 역할
견고한 다층 기판은 코어와 프리프레그라는 두 가지 재료로 구성됩니다.
- 코어는 완전히 경화된 적층체로, 경화된 에폭시(C단계)에 유리 섬유가 함침되고 양면에 구리 호일이 접착된 구조입니다. 코어는 기판의 두께와 기계적 안정성을 유지하며, 적층 전에 이미징 및 에칭된 내부 층 회로를 지지합니다.
- 프리프레그는 부분적으로 경화된 수지(B단계)가 함침된 유리 섬유로, 구리는 포함되어 있지 않습니다. 프리프레그 자체는 구조적 강성이 없으며, 열과 압력 하에서 유동성을 띠어 구리 패턴 주변의 공간을 채우고 코어들을 하나의 기판으로 접착하는 역할을 합니다.
가장 간단한 형태의 4층 기판은 두 개의 코어와 하나의 프리프레그 층으로 구성되거나, 적층 방식에 따라 하나의 코어와 두 개의 프리프레그 층으로 구성됩니다.
적층 과정
적층된 재료들이 고온에서 압착됩니다. 프리프레그 수지는 연화되어 에칭된 구리 패턴과 트레이스 주변으로 흘러 들어가 경화됩니다. 이 순간 두 가지가 결정됩니다.
- 최종 유전체 두께 수지는 구리 단차를 채워야 하므로 두 층 사이의 유전체는 공칭 두께뿐만 아니라 프리프레그의 수지 함량과 구리 무게에 따라 결정됩니다.
- 접합 강도 수지가 너무 적게 흐르면 기포가 생기고, 너무 많이 흐르면 수지가 밀려나와 유전체가 얇아져 임피던스 변화가 발생합니다.
설계자에게 중요한 이유
재료 차이로 인해 세 가지 결과가 나타납니다.
임피던스 제어 임피던스 스택업은 트레이스와 기준점 사이의 유전체를 기준으로 계산됩니다. 이 유전체는 일반적으로 프리프레그입니다. 스택업 도면에 프리프레그 두께를 명시하지 않고 "0.1mm 유전체"라고만 적혀 있으면, 제작업체는 가정을 해야 하고, 기판 에칭 전에 ±10%의 허용 오차를 초과할 위험이 있습니다.
두께. 기판의 최종 두께는 코어, 리플로우 후 프리프레그, 그리고 구리층의 두께를 모두 더한 값입니다. 두꺼운 구리층과 여러 겹의 프리프레그 층은 서로 영향을 미칩니다. 구리층이 많을수록 틈새를 메우는 데 더 많은 레진이 필요하기 때문에, 두꺼운 구리층을 사용하는 적층 구조는 단순히 두꺼운 포일을 사용한 일반적인 적층 구조와는 다릅니다.
대칭성. 코어층과 프리프레그는 팽창 특성이 다릅니다. 중심선을 기준으로 균형이 잡힌 적층 구조는 라미네이션 및 리플로우 과정에서 휘어짐이 적습니다. 균형이 맞지 않는 적층 구조는 휘어짐과 뒤틀림이 발생하며, 허용 한계는 0.7%입니다.
적층 구조 도면 읽는 법
유용한 도면에는 각 층별로 구리층의 무게, 재질, 두께, 그리고 유전체가 코어층인지 프리프레그층인지가 명시되어 있습니다. 이러한 구분은 이론적인 것이 아니라, 제작업체가 어떤 층을 구매해야 하는지, 그리고 설계자는 최종적으로 어떤 유전체층이 사용될지 알 수 있도록 해줍니다.
전력층이 두껍고 신호층이 미세한 구조를 갖는 설계에서는 적층 구조를 가정하는 것이 아니라 설계 제조 공정(DFM) 단계에서 합의해야 합니다. 기능 한계는 기능 페이지에, 기판 옵션은 PCB 제조 페이지에 정리되어 있습니다.