백플레인 PCB 제작 및 테스트에 대해 알아보기
키워드: 백플레인 보드, 백플레인 PCB
백플레인은 다양한 장치 또는 PCB 어셈블리를 서로 병렬로 연결하기 위한 소켓과 슬롯을 포함하는 전자 시스템입니다. 전자 시스템에서 백플레인 PCB는 백본 역할을 하며 각 슬롯에 저전압 전원을 분배합니다.
다이오드, 커패시터, 저항기와 같은 수동 전자 부품의 작동과 백플레인은 백플레인 테스트를 통해 평가됩니다. 백플레인은 시스템 구성 요소 간의 전기적 및 물리적 연결을 제공합니다. 규정된 매개변수 내에서 작동하는 것이 필수적입니다. 백플레인의 원활한 작동을 보장하기 위해 몇 가지 테스트가 수행됩니다. 백플레인 테스트는 테스트 프로세스를 사용하여 백플레인의 주요 결함을 식별하는 과정을 말합니다.
백플레인 테스트의 주요 사양에는 최대 전압, 테스트 저항, 테스트 포인트 및 최대 전류가 포함됩니다.
백플레인 PCB 테스트에는 다음과 같은 유형의 테스트가 있습니다:
육안 검사: 올바른 배치를 위해 이 테스트에서는 백플레인의 구성 요소를 개별적으로 확인합니다. 부품 방향 및 납땜 접합부 확인이 포함됩니다. 자동 광학 검사(AOI)를 통해 또는 수동으로 수행할 수 있습니다.
전기 테스트: 보드의 트레이스와 핀을 통해 전류를 보내 연결 상태를 확인합니다. 테스트할 두 가지 주요 영역은 다음과 같습니다:
- 연결이 없는지 확인, 단락 또는 절연은 핀 사이에 공간이 있음을 의미합니다.
- 개방 회로 또는 연속성은 핀 사이에 연결이 있음을 의미합니다.
전기 테스트는 두 가지 측면에서 확인을 제공합니다. 테스트 포인트 간에 연결이 있으면 연속성이고, 없으면 단락입니다. 필요하지 않은 연결은 보드에 간섭을 일으켜 오작동을 초래할 수 있으므로 이 테스트는 필수적입니다.
신호 무결성 분석 및 시뮬레이션: 백플레인 내에서 더 높은 속도의 신호가 구성되기 때문입니다. 주파수 영역 및 시간 영역 측정을 위해 네트워크 분석기가 이러한 신호를 분석하는 데 사용됩니다.
기능 테스트: 회로가 의도된 최종 장치 또는 애플리케이션과 통합된 후 어떻게 작동할지 확인하기 위해 이 테스트를 수행합니다.
백플레인 PCB 제조를 위한 주요 팁 및 어려움
라인 카드 또는 도터 보드를 포함한 기능 보드를 운반하는 백플레인 PCB(메인보드라고도 함)는 이를 담당하는 일종의 베이스보드입니다. 도터 보드를 운반하고 기능 보드에 전원을 분배하여 신호 전송 및 전기적 연결을 달성하는 것이 백플레인 보드의 주요 작업입니다. 따라서 도터보드와 백플레인 간의 협력을 통해 시스템 기능을 획득할 수 있습니다.
IC 부품의 집적도가 점점 높아짐에 따라 백플레인 보드의 기능은 점차 전원 분배, 신호 전송 및 기능 보드 운반을 포괄합니다. 전자 조립의 급속한 발전, 고속 디지털화 및 신호 전송의 고주파화와 함께 I/O 수는 계속 증가하고 있습니다. 백플레인 보드는 신호 전송 품질, 보드 두께, 레이어 수, 신뢰성, 비아 수 및 주파수 측면에서 이러한 기능을 구현하기 위해 더 높은 요구 사항을 충족해야 합니다.
따라서 백플레인 PCB 제조는 성능에 대한 이러한 높은 요구 사항을 얻기 위해 스터브, 보드 크기, 보드 두께, 정렬 제어, 레이어 수 및 백 드릴링 깊이에 관한 엄격한 문제에 직면해야 합니다. 즉, 백플레인 제조와 관련하여 언급된 모든 측면은 확실히 핵심 문제입니다. 이 글은 PCB 기반으로 백플레인 PCB 제조 공정에서 직면하는 주요 어려움을 제시하는 것을 목표로 하며, 여기서 몇 가지 유용한 팁을 논의할 수 있습니다.
1. 백플레인 보드 드릴링 기술
드릴링이 백플레인 기판의 높은 두께로 인해 보드에 도달하기에는 너무 짧을 수 있습니다. 그러나 드릴링 과정에서 드릴 도구가 너무 길면 파손되기 쉽습니다. 백플레인 PCB 성능을 극적으로 저하시키며, 과도한 먼지가 버(burr)를 막고 추가로 구멍이 발생할 수 있습니다.
팁
- 전도성 방식으로 깊이 제어를 적용하면 드릴링 깊이를 정확하게 결정할 수 있습니다.
- X-ray 드릴링을 통해 뚫린 구멍을 기반으로, CCD 마커와 백플레인 기판 드릴링에는 CCD 방식을 적용해야 합니다.
2. 정렬 제어
초다층 PCB 제조와 관련하여 정렬 제어는 가장 중요한 제조 난이도이며, 정렬 제어가 불량하면 단락(쇼트)이 발생할 수 있습니다.
정렬 제어에 영향을 미치는 수많은 공정과 요소 중에서 층 구성(stack-up)이 가장 중요합니다. 다층 PCB에는 일반적으로 세 가지 유형의 구성이 있습니다: 열전대 가열, 핀-라미네이션(pin-lam) 및 매스-라미네이션(mass-lam)입니다.
팁
- 핀-라미네이션 스택업이 사용되므로 사용되는 핀 종류 선택이 매우 중요합니다. 예를 들어, 정렬 제어 요구 사항에 부합하여 4개의 핀이 8개의 원형 핀보다 더 나은 성능을 보이는 것을 확인했습니다.
- 핀-라미네이션을 특정 제한으로 인해 적용할 수 없을 때는 구리-철 리벳과 짧은 다월의 조합이 좋은 선택이 될 수 있습니다.
- 핀-라미네이션에서 최적의 구성 방법은 코어 보드에 충격 효과를 유발하지 않으므로 중요합니다.
3. ICD 분석
고주파 재료 제조 과정에서 ICD(내층간 절연 파괴)가 발생하기 쉬우며, 이는 장기 신뢰성과 전기적 연결에 심각한 품질 위험을 초래합니다. 백플레인 PCB 제조 공정에서 이러한 문제를 방지하기 위해 ICD 원인과 해결책을 요약해야 합니다. 불충분한 세척과 내부 구리 층에 남은 수지 겔 잔류물이 ICD 문제의 원인입니다.
팁
- 겔 잔류물이 제거되었는지 확인하기 위해 드릴링 매개변수 제어를 최적화해야 합니다.
- 불충분한 숙성으로 인해 내부 구리 층에 수지가 남는 것을 방지하기 위해 보드 재료의 숙성 정도를 분석해야 합니다.
4. 도금 능력
백플레인 기판의 높은 두께로 인해 종횡비(aspect ratio)도 높아집니다. 구멍에 충분한 구리가 확보되도록 하기 위해 도금이 충분히 깊지 않으면 구멍 내부에 충분한 구리가 확보되어야 합니다. 구멍 입구에 구리가 너무 많이 남으면 구경에 영향을 미치고, 구멍 벽의 구리 두께가 적절하지 않아 비아 구경 문제가 발생할 수 있습니다.
팁
- 새로운 DC 도금 용액을 사용해야 합니다.
- DC 도금 용액과 함께 펄스 도금 용액을 용액 안정성, 신뢰성 및 도금 능력 측면에서 비교해야 합니다.
5. 백 드릴링 스터브
고속 신호 전송과 관련하여 스터브(stub)는 신호 왜곡이나 심지어 신호 전송 실패로 이어질 수 있습니다. 따라서 고속 신호 전송에서 스터브가 미치는 부정적인 영향을 명확히 해야 합니다. 스터브 길이가 0.25mm 미만이면 신호에 미치는 영향은 현재까지 무시할 수 있을 정도로 매우 낮습니다. 따라서 백플레인 PCB에서는 스터브 길이를 0.25mm 이내로 제어해야 합니다.
팁:
신호 전송 품질에 미치는 영향을 최소화하기 위해 스터브 길이는 0.25mm 이내로 제어해야 합니다.