소개
전자 기기의 소형화 추세로 인해{0}}PCB 공간은 점점 더 제한되고 있습니다. 칩 핀 수가 계속 늘어나고 고속-인터페이스가 널리 보급됨에 따라 R&D 팀은 크기를 줄이기 위해 라우팅 밀도를 높이는 경우가 많습니다. 많은 프로젝트에서 PCB가 효과적으로 "라우팅"될 수 있는지 여부가 제품 개발 승인 여부를 결정할 수도 있습니다.
그러나 실제 PCBA 제조 공정에서는 라우팅 밀도가 높다고 해서 반드시 우수한 제품이 되는 것은 아닙니다. R&D 단계에서 정상적으로 작동하는 많은 보드는 대량 생산에 들어가면 단락, 임피던스 변동, 납땜 결함, 층간 신뢰성 문제 등의 문제가 나타나기 시작합니다.
PCBA 업계에서는 "생산이 가능하다고 해서 안정적으로 대량생산이-가능한 것은 아니다"라는 매우 현실적인 격언이 있습니다. 라우팅 밀도와 PCB 제조 수율 사이의 적절한 균형을 찾는 것이 고밀도 전자 제품 설계의 핵심 과제가 되었습니다.-
PCB 라우팅의 밀도가 높을수록 제조 창이 좁아집니다.
레이아웃 단계에서 많은 R&D 엔지니어는 기능 구현 및 신호 무결성에 더 중점을 두는 반면 PCB 공장은 제조 공차에 더 관심을 갖습니다. 선폭과 간격이 계속 줄어들면서 식각, 노광, 라미네이션, 드릴링 공정의 난이도도 높아집니다. 이전에 제조 공정에서 흡수되었던 사소한 오류는 고밀도-PCB에서 급속도로 확대됩니다.
예를 들어, 대부분의 PCB 공장에서는 트레이스 폭과 간격이 4/4mil인 표준 4{0}층 보드를 안정적으로 생산할 수 있습니다. 그러나 이를 3/3mil 이하로 줄이면 제조 수율이 크게 떨어진다. 약간의 에칭 편차라도 개방 회로 또는 단락이 발생할 수 있습니다.
많은 PCBA 제조 프로젝트에서 문제는 작업 중에 즉각적으로 드러나지 않습니다.프로토타이핑 단계왜냐하면작은 배치 크기공장에서 더 많은 수동 검사 자원을 할당할 수 있습니다. 그러나 대량생산이 시작되면 제조상의 편차가 나타나고 수율의 격차가 점점 더 뚜렷해집니다. 이는 고밀도 라우팅과 관련된 위험이 R&D 단계에서 관찰된 것보다 훨씬 더 복잡한 고밀도-레이어 보드, HDI 보드 및 대형-포맷 서버 마더보드의 경우 특히 그렇습니다.
라우팅 밀도를 과도하게 추구하면 나중에 생산 비용이 증가하는 경우가 많습니다.
제품 개발 과정에서 많은 기업에서는 PCB 면적을 최소화하여 재료비를 절감하는 것을 목표로 합니다. 그러나 대량 생산이 시작되면 PCB 면적은 줄어들었지만 전체 제조 비용은 오히려 상승하는 반대 상황이 자주 발생합니다. 이유는 간단합니다. PCB가 고밀도 제조 공정에 들어갈 때 공장에서는 일반적으로 더 높은 등급의 노출 장비, 더 엄격한 에칭 제어, 더 복잡한 라미네이션 프로세스, 더 정밀한 드릴링 기능, 더 높은 비율의 노출 장비를 요구합니다.-AOI 검사.
이러한 모든 요소는 PCB 제조 비용을 직접적으로 증가시킵니다. 동시에 고밀도 보드의 불량률, 재작업률 및 테스트 복잡성도 증가합니다.- 많은 프로젝트가 PCB 크기를 줄이는 것처럼 보이지만 실제로는 대량 생산 중에 더 높은 비용이 발생합니다. 이는 PCB 자체가 전체 비용의 일부일 뿐인 PCBA 처리 부문에서 특히 그렇습니다. PCB 수율이 떨어지면 이후SMT 조립, 테스트, 수리 및 -애프터 서비스가 모두 영향을 받습니다.
고밀도 라우팅은 PCBA 납땜 안정성에도 영향을 미칩니다.
많은 R&D 팀은 라우팅 문제가 PCB 제조 단계에만 국한된다고 생각하지만 실제로는 후속 PCBA 처리에 직접적인 영향을 미칩니다. 회로 밀도가 너무 높으면 패드 사이의 솔더 마스크 브리지가 더 좁아지고 스텐실 인쇄에 대한 허용 오차 여유가 줄어듭니다. 이는 미세한-피치 IC, BGA 및 0201 부품이 있는 영역에서 특히 그렇습니다. 약간의 솔더 페이스트 정렬 불량으로도 솔더 브리징이 발생할 수 있습니다. 또한 조밀한 라우팅은 국지적인 구리 영역 불균형의 위험을 증가시킵니다. 동안리플로우납땜프로세스, 서로 다른 영역 간 열 흡수 용량의 상당한 차이로 인해 국부적인 온도 불일치가 쉽게 발생할 수 있습니다.
동일한 리플로우 프로파일을 사용함에도 불구하고 일부 보드는 올바르게 납땜되고 다른 보드는 콜드 솔더 조인트 또는 삭제 표시가 나타나는 생산 현장 상황을 관찰하는 것이 일반적입니다. 많은 경우 근본 원인은 장비에 있는 것이 아니라 PCB 자체의 구조적 차이에 있습니다. 이것이 바로 점점 더 많은 PCBA 공장이 DFM 검토 중에 PCB 제조 가능성과 납땜 가능성 모두에 초점을 맞추고 있는 이유입니다.
진정한 사운드 디자인은 모든 공간을 채우는 것을 의미하지 않습니다.
많은 우수한 PCB 설계는 가장 조밀한 라우팅이 아니라 프로세스 마진을 보다 합리적으로 제어하는 것이 특징입니다. 신뢰성이 높은 일부-프로젝트에서는 R&D 팀이 사전에 공간을 확보합니다. 예를 들어 고속 차동 쌍 주변의 기준 간격을 늘리고, BGA 팬아웃 영역에서 최소 선폭을 피하고, 중요한 전원 공급 장치 영역에서 비아 밀도를 줄이고, 고온 영역에서 열 방출을 위해 구리 영역을 확보하는- 등의 작업을 수행합니다.
이러한 디자인은 "공간 낭비"처럼 보일 수 있지만 대량 생산 시 안정성을 크게 향상시킵니다. 이는 PCB 제조에 본질적으로 가공 공차가 포함되기 때문입니다. 설계가 공정 한계에 가까워질수록 생산 오류의 여지는 작아집니다. 어떤 단계에서든 약간의 변동이라도 배치 결함으로 이어질 수 있습니다. 특히 자동차 전자 장치, 산업 제어 및 의료 기기 분야에서는 많은 회사가 단순히 PCB 크기를 최소화하는 것보다 장기적인-신뢰성을 우선시합니다.
PCB와 PCBA 제조업체 간의 초기 협력이 점점 더 중요해지고 있습니다.
많은 프로젝트의 문제는 R&D 역량 부족이 아니라 설계 단계에서 제조 투입 부족으로 인해 발생합니다. 많은 R&D 팀은 레이아웃이 완료된 후에만 PCB 및 PCBA 제조업체에 설계를 보냅니다. DFM 문제가 밝혀졌을 때 PCB 구조를 수정하기에는 너무 늦은 경우가 많습니다.
요즘에는 설계 단계 초기에 선 너비와 간격이 대량 생산을 위한 안정적인 범위를 초과하는지 여부를 포함하여 프로세스 평가를 수행하는 프로젝트가 점점 늘어나고 있습니다. 비아 구조가 대량 생산에 적합한지 여부; 라미네이트 스택업이 라미네이트되기 쉬운지 여부; 고밀도-지역이 영향을 미칠지 여부SMT 납땜.
이러한 초기 협업은 제품이 공식 생산에 들어가기 전에 상당한 수의 위험을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 특히 HDI, 고속 통신 보드, AI 서버 보드의 경우에 해당되며, 파일럿 생산 단계에서만 문제가 발견되면 수정 비용이 극도로 높아집니다.
대량{0}}생산 안정성은 단순히 '추적을 라우팅하는 것'보다 더 중요한 경우가 많습니다.
많은 R&D 프로젝트는 초기에 일반적인 오해에 빠지게 됩니다. PCB가 완전히 라우팅될 수 있으면 문제가 해결됩니다. 그러나 PCBA 제조의 경우 실제 과제는 대량 생산부터 시작되는 경우가 많습니다. 제품이 제조하기 쉽고, 납땜하기 쉽고, 테스트하기 쉽고, -장기 안정성-이 가능한지 여부는 결국 PCB 설계 자체에서 발생합니다.
라우팅 밀도는 확실히 중요하지만 제조 수율을 희생시키면 안 됩니다. 장기적으로 안정적인 대량 생산이 가능한 PCB 설계는-일반적으로 성능, 공간, 프로세스 및 비용 간에 보다 합리적인 균형을 유지합니다.
결론
PCBA 제조 산업에서 많은 대량 생산 문제는 실제로 설계 단계에서 제조 공정의 한계에 너무 가깝게 설계를 추진하는 데서 발생합니다. 정말 뛰어난 PCB 디자인은 보드를 최대한 작게 만드는 것이 아니라 대량 생산 중에 제품이 안정적으로 유지되도록 하는 것입니다.