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회로층

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회로층(Circuit Layer)은 PCB면에 회로로 그려진 면을 보통 일컫는다. 반면 그라운드로 형성된 그라운드(Ground) 층도 있다.

개요[편집]

회로층은 전자 장치에서 전기 신호가 전달되는 전도성 경로를 형성하는 레이어를 의미한다. 회로 설계에서 중요한 개념으로, 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)이나 집적회로(IC, Integrated Circuit)의 구조적 요소로 사용된다. 회로층은 다층으로 설계될 수 있으며, 각각의 층은 다양한 신호나 전원 공급을 위한 역할을 한다.

다층 회로기판[편집]

다층 PCB는 두 개 이상의 층을 가진 인쇄 회로 기판으로, 최소 세 개 이상의 도체 구리 포일 층으로 구성된다. 다층 PCB는 표준 전자 기판으로, 상단과 하단 층은 양면 PCB와 유사하지만 중심부 양쪽에 추가적인 층이 있다. 여러 개의 양면 회로 기판이 열 저항 절연층과 함께 적층되고 접합되어 있다. 능동 및 수동 부품은 다층 PCB의 상단 및 하단 층에 배치되며, 내부 적층 층은 회로 경로 설정에 사용된다. 내부 층에는 도금 관통 홀, 블라인드 비아 및 베리드 비아와 같은 비아가 포함되며, 이를 통해 모든 전기 연결이 이루어진다.

이 내부 적층 층은 양면에 관통형(THT) 전자 부품과 표면 실장 부품(SMD)을 납땜할 수 있도록 배열된다. 이 기술을 적용하면 다양한 복잡성과 크기의 PCB를 제조할 수 있다. 다층 PCB는 최대 40층까지 설계할 수 있다.

회로층의 종류[편집]

회로층은 일반적으로 아래와 같은 몇 가지 주요 기능에 따라 나눌 수 있다.

신호층(Signal Layer)

전기 신호가 흐르는 회로 패턴이 있는 레이어이다. 데이터 전송 및 제어 신호가 이 층을 통해 전달된다.

전원층(Power Layer)

회로에 필요한 전원을 공급하는 역할을 하는 층이다. 보통 전원층과 접지층이 결합하여 안정적인 전원 공급을 보장한다.

접지층(Ground Layer)

회로에서 공통 접지 역할을 하는 층이다. 신호의 참조점으로 사용되며, 노이즈 억제 및 전자파 차폐 역할을 한다.

다층 회로 기판의 구성[편집]

다층 회로 기판은 여러 층의 구리 패턴이 절연체(일반적으로 에폭시 기반의 절연 재료)로 분리되어 적층된 구조를 가지고 있다. 각 층 사이에는 도금된 비아(via)를 사용하여 상호 연결된다. 이를 통해 신호가 상이한 층들 사이를 이동할 수 있다.

  • 내부층(Inner Layers): 기판의 내부에 위치한 신호층 또는 전원층을 말합니다.
  • 외부층(Outer Layers): 기판의 표면에 위치한 층으로, 주로 부품이 실장되는 영역입니다.

회로층의 제조 공정[편집]

회로층의 제조 과정은 주로 다음 단계로 구성된다.

  • 기판 준비: 절연 기판 위에 구리 포일이 적층된 상태에서 시작된다.
  • 포토리소그래피(Photolithography): 감광제를 사용하여 회로 패턴을 기판에 인쇄한다.
  • 에칭(Etching): 구리층의 불필요한 부분을 제거하여 회로를 형성한다.
  • 층간 접속(Via Drilling): 층간 연결을 위해 비아 홀을 뚫고 도금을 통해 연결을 완성한다.
  • 테스트 및 검사: 각 층의 전기적 연결 상태와 결함을 검사하여 품질을 보장한다.

단일층, 이중, 다층 PCB에서 각 층 구조[편집]

단면 PCB에서는 모든 부품이 보드의 한 면에 장착된다. 양면 PCB에서는 부품이 보드의 양면에 장착된다. 다층 PCB에서는 여러 전도성 층이 절연층 사이에 겹쳐져 있어 더 복잡한 회로 설계와 높은 부품 밀도를 구현할 수 있다.

일반적인 PCB는 단면과 양면 배선으로 구분되며, 각각 단면 보드와 양면 보드라고 부른다. 이들 보드는 보통 하나 또는 두 개의 구리 도체층을 갖는다. 그러나 고급 전자 제품의 경우, 공간 설계 제약으로 인해 여러 층의 구리 회로가 코어에 적층될 수 있다. 각 회로층은 광학 장비를 사용해 순차적으로 제작되고 위치 조정 후 압착된다. 이 과정은 하나의 보드에 다수의 회로층을 쌓아 다층 회로 보드를 만든다. 다층 회로 보드는 두 개 이상의 층을 가진 모든 회로 보드를 의미한다. 다층 PCB는 경성(rigid) PCB, 연성(flexible) PCB, 그리고 경연성(rigid-flex) PCB로 분류된다.

다층, 디중 회로기판.jpg

단일층 및 다중층 PCB 구별 방법[편집]

PCB 유형을 구분하려면 다음의 두 가지 기본 절차를 따르면 된다.

1. PCB를 빛에 비추어 단면으로 관찰합니다. 내부 코어가 불투명하거나 완전히 검은색인 경우, 이는 다중층 PCB를 나타냅니다. 코어가 투명한 경우에는 단일층 또는 양면 PCB일 가능성이 높습니다. 단일층 PCB는 구멍 안에 구리가 없으므로 쉽게 식별할 수 있습니다.

2. 단면 PCB는 회로층(구리층)이 한 개만 있으며, 구멍에 금속 도금이 없고 도금 공정이 필요하지 않습니다. 반면에, 양면 PCB는 두 개의 회로층(구리층)으로 구성되어 있으며, 금속화된 구멍과 비금속화된 구멍이 모두 존재하며 도금 공정을 거칩니다.

다층 PCB 적층 기술

다층 PCB(Printed Circuit Board) 적층 기술은 전자 회로 설계에서 중요한 발전으로, 더 복잡하고 소형 장치를 만드는 데 기여한다. 다층 PCB는 여러 층의 전도성 구리와 절연 재료(적층체)가 쌓이고 접착되도록 설계된다. 이러한 구조는 복잡한 회로와 높은 부품 밀도를 가능하게 하며, 외부 배선에 대한 의존도를 줄여주고 신호 무결성을 향상시킨다. 적층체는 수지로 미리 처리된 프리프레그(prepreg)와 코어(core) 재료로 구성되며, 전기적, 열적, 기계적 특성에 따라 신중하게 선택된다.

이 재료들은 정확히 정렬되고 접합되어 일관되고 신뢰할 수 있는 다층 구조를 형성해야 한다. 드릴링, 도금 및 식각과 같은 고급 제조 공정을 통해 층간 비아와 상호 연결이 생성된다. 이 기술은 통신, 자동차, 항공우주, 소비자 전자 제품 등 다양한 산업에서 더 작고 빠르며 효율적인 전자 장치에 대한 증가하는 수요를 충족시킨다. 기술이 발전함에 따라 다층 PCB는 성능과 기능을 개선하기 위해 혁신적인 재료와 기법을 지속적으로 도입하며 발전하고 있다.

다층 PCB 적층 기술.jpg

참고자료[편집]

같이 보기[편집]


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