내장형 구성 요소 PCB 가이드: 설계 장단점, 제조 제약 조건 및 적합한 경우

임베디드 구성 요소 PCB는 모든 구성 요소를 외부 표면에만 장착하는 대신 선택한 부품을 보드 구조 내부에 배치합니다. 대부분의 프로젝트에서 이는 레이어 사이에 저항기나 커패시터와 같은 수동 부품을 내장하는 것을 의미하지만 일부 고급 프로그램은 보다 특수한 구조를 탐색하기도 합니다.

팀에서는 일반적으로 보드 공간이 좁거나 전기 경로를 짧게 유지해야 하거나 제품 아키텍처가 기존 배치 제한을 밀어붙일 때 내장형 구성 요소 PCB를 살펴봅니다. 이 개념은 가치가 있을 수 있지만 유행하는 지름길로 취급되어서는 안 됩니다. 이러한 매립형 구성 요소 접근 방식은 제조 흐름, 검사 액세스, 재작업 옵션 및 제조 파트너가 위험을 검토하는 방식을 변경합니다.

그렇기 때문에 올바른 첫 번째 질문은 개념이 고급스럽게 들리는지 여부가 아닙니다. 더 나은 질문은 추가된 프로세스 복잡성을 정당화할 만큼 제품의 밀도, 성능 또는 포장 압력이 충분한지 여부입니다. 많은 제품의 경우 보다 깔끔한 다층 레이아웃이나 보다 스마트한 조립 전략을 통해 위험을 낮추면서 문제를 해결할 수 있습니다.

이 가이드에서는 내장형 구성 요소 PCB가 적합한 부분, 초기에 검토해야 하는 기술 제한 사항, 설계 결정이 확정되기 전에 PCB/PCBA 제조 파트너와의 대화 프레임을 구성하는 방법에 대해 설명합니다.

임베디드 구성 요소 PCB의 의미 및 팀에서 이를 고려하는 이유

내장형 구성 요소 PCB는 보다 광범위한 소형화 및 통합 접근 방식의 일부입니다. 모든 패시브를 보드 표면에 배치하는 대신 일부 구성 요소를 내부 레이어에 묻혀 라우팅, 상단 공간 또는 어셈블리 밀도를 다르게 관리할 수 있습니다.

주요 매력은 참신함이 아닙니다. 시스템 패키징 효율성입니다. 팀은 다음과 같은 경우 이 경로를 고려할 수 있습니다.

• 보드 개요는 고정되어 있지만 기능 개수는 계속 증가합니다.
• 신호 또는 전력 경로는 더 짧은 상호 연결 거리로 인해 이점을 얻습니다.
• 밀도가 높은 모듈은 활성 장치나 커넥터를 위해 더 많은 자유 표면적이 필요합니다.
• 제품의 공간이 제약되어 기존 조립 옵션이 어색해집니다.

실제로 이 접근 방식은 HDI 사고, 순차적 라미네이션 결정 또는 기타 고급 stackup 질문 옆에 나타나는 경우가 많습니다. 그렇기 때문에 매설 경로가 필요하다고 가정하기 전에 이 개념을 보다 표준적인 다층 PCB 설계 접근 방식과 비교하는 것이 도움이 됩니다. 또한 더 큰 분야는 여전히 외부가 아닌 제조 가능성을 위한 설계 내부에 있다는 점을 기억할 가치가 있습니다.

일반적으로 내장되는 구성 요소와 팀이 기대하는 이점

임베디드 구성 요소 PCB를 논의하는 대부분의 프로그램은 매우 복잡한 활성 패키지가 아닌 수동 패키지로 시작합니다. 내장 저항기와 커패시터는 보다 복잡한 내장 구조로 인해 발생할 수 있는 전체 제조 및 열 부담을 강요하지 않고도 밀도 목표를 지원할 수 있기 때문에 정당화하기가 더 쉽습니다.

예상되는 이점은 일반적으로 다음과 같습니다.

• IC, 커넥터, 차폐 또는 테스트 액세스를 위한 더 많은 외부 레이어 영역
• 선택된 네트워크에서 더 짧은 전기 경로
• 소형 제품에 클리너 모듈 통합
• 배치 경쟁이 치열한 구역에서는 표면 장착 부품 수가 적습니다.

이러한 이점은 제품 아키텍처에 실제로 필요할 때만 현실이 됩니다. 이 접근 방식은 자동으로 더 저렴하거나, 소싱하기 쉬우거나, 산업화 속도가 더 빠르지는 않습니다. 구성 요소가 묻혀 있으면 모든 stackup 선택이 제조 프로세스와 더욱 결합됩니다. 재료 선택, 적층 순서, 계획 및 테스트 전략을 통해 모두 더 많은 규율이 필요합니다.

RF, 고속 또는 밀도가 높은 산업용 전자 장치의 경우 팀은 매립 구성 요소 개념을 유전체 및 신호 무결성 선택과 일치시켜야 할 수도 있습니다. 고주파 PCB 재료 및 고밀도 상호 연결과 같은 인접한 주제가 별도의 대화가 아닌 관련 참조점이 되는 곳입니다.

조기 평가를 위한 레이아웃, 스택업 및 제조 제약 조건

이런 종류의 보드는 먼저 제작 구조로 검토하고 그 다음으로 레이아웃 트릭을 검토해야 합니다. 묻혀 있는 요소를 늦게 추가하면 보드를 인용하기가 어려워지고 일관되게 구축하기가 더욱 어려워질 수 있습니다.

stackup 소유권으로 시작

stackup는 일반 상태를 유지할 수 없습니다. 임베디드 구성 요소 PCB에는 캐비티 전략 또는 임베딩 레이어 위치, 적층 순서, 유전체 빌드, 구리 분포 및 상호 작용을 통해 명확한 결정이 필요합니다. 정확한 프로세스가 공급업체별로 다르더라도 설계 팀은 제조업체가 타당성을 평가할 수 있도록 보드 의도를 충분히 정의해야 합니다.

매설된 부품 주변의 제조 가능성 확인

매립된 구성 요소 구조가 국부적인 두께 변화, 구리 불균형, 깨지기 쉬운 라우팅 창 또는 적층 후 어려워지는 드릴 상호 작용을 일으키는지 여부를 검토합니다. 묻힌 부품은 수지 흐름, 등록 및 이후 공정 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 결과가 견적 검토 중에만 발견된다면 일반적으로 프로젝트는 시간을 낭비하게 됩니다.

문서를 명시적으로 유지하세요

내장형 구성 요소 PCB용 릴리스 패키지에는 무엇이 내장되어 있는지, 구조 내 어디에 위치하는지, 어떤 프로세스 가정이 중요한지를 명시해야 합니다. 공급업체는 부분 도면이나 CAD 레이어 이름만으로 매립된 구성 요소의 의도를 추론해서는 안 됩니다. 팀이 조기 타당성 논의를 원하는 경우 가장 안전한 방법은 stackup를 동결하기 전에 구조화된 기능 검토를 통해 제조업체에 브리핑하는 것입니다.

검사, 조립 및 재작업 트레이드오프 팀은 종종 과소평가합니다

가장 큰 숨겨진 비용은 초기 컨셉 작업이 아닌 경우가 많습니다. 보드가 구축된 후 액세스가 손실되는 것입니다. 구성요소가 구조 내부에 들어오면 직접 육안 검사와 빌드 후 교체 옵션이 크게 달라집니다.

따라서 검사 전략은 조기에 중요합니다. 이러한 종류의 설계에는 개발 중 프로세스 제어, 유입 재료 신뢰도, 전기 검증 및 단면 학습에 더 중점을 두어야 할 수 있습니다. 팀은 매립된 부품을 일반 표면 장착 패시브 부품과 동일한 방식으로 검사할 수 있다고 가정해서는 안 됩니다.

재작업은 또 다른 주요 문제입니다. 검토에 실패한 표면 저항기는 종종 교체될 수 있습니다. 내장형 부품 PCB 내부에 묻혀 있는 저항기는 일반적으로 불가능합니다. 이는 부품 품질, 설계 마진, 제조 규율이 파일럿 빌드 이후가 아닌 출시 이전에 더욱 중요하다는 것을 의미합니다.

조립 계획도 여전히 중요합니다. 일부 패시브 소자가 내장되어 있어도 보드의 나머지 부분은 커넥터, BGA, 차폐 또는 혼합 기술 어셈블리가 포함된 복잡한 PCBA로 남아 있을 수 있습니다. 묻힌 접근 방식은 충분한 반품 없이 전체 제품을 복잡하게 만드는 이국적인 구조를 만들지 않고 실제 포장 문제를 줄여야 합니다.

내장형 구성 요소 PCB 프로젝트에 관해 PCB 제조 파트너에게 브리핑하는 방법

생산적인 공급업체 논의는 명확성에서 시작됩니다. 이 개념에 대한 유용한 피드백을 원하시면 Gerber 이상과 일부 부품이 내부에 있다는 일반적인 메모를 보내주세요.

보다 깔끔한 브리핑 패키지에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 매립형 부품 구조를 고려한 제품 이유
• 대상 내장 구성 요소 유형 및 대략적인 위치
• stackup 의도 및 비표준 라미네이션 가정
• 개념을 추진하는 주요 전기 또는 패키징 제약
• 설계팀이 이미 식별한 검사 또는 자격 문제
• 제조업체가 접근 방식에 조기에 도전하기를 원하는 질문

이는 기존 아키텍처가 더 적은 위험으로 동일한 목표를 달성할 수 있는지 여부를 묻는 좋은 단계이기도 합니다. 때때로 검토의 가장 좋은 결과는 숨겨진 접근 방식이 정당하다는 확인입니다. 어떤 경우에는 더 표준적인 보드와 어셈블리 최적화가 출시 및 유지 관리가 더 쉽다는 사실을 배우는 것이 더 나은 결과입니다.

팀이 옵션을 비교하거나 RFQ를 준비하는 경우 연락처 페이지를 통한 짧은 기술 토론을 통해 나중에 몇 주가 왔다갔다하는 것을 방지할 수 있습니다.

임베디드 구성 요소에 대한 FAQ PCB

임베디드 부품 PCB는 항상 기존 보드보다 작나요?

항상 그런 것은 아닙니다. 이 접근 방식은 표면적을 확보하거나 패키지 밀도에 도움이 되지만 총 보드 두께, 프로세스 마진 및 주변 레이아웃 규칙은 이러한 이점 중 일부를 상쇄할 수 있습니다.

임베디드 컴포넌트 PCB는 모든 생산 프로그램에 적합한가요?

아니요. 내장형 구성 요소 PCB는 일반적으로 실제 패키징, 전기 또는 통합 압력이 있는 제품에 가장 적합합니다. 보다 깔끔한 표준 레이아웃으로 설계 목표를 달성할 수 있다면 해당 경로를 소싱, 검사 및 유지 관리하는 것이 더 쉬운 경우가 많습니다.

제조업체는 언제 참여해야 합니까?

일찍. stackup 및 문서가 동결되기 전에 내장 구성 요소 PCB에 대해 논의해야 합니다. 타당성, 검사 전략 및 프로세스 위험은 모두 공급업체별 제조 현실에 따라 달라지기 때문입니다.

내장형 구성요소 PCB는 소형화 압력이 현실이고 프로젝트 팀이 제조 결과를 이해할 때 강력한 엔지니어링 선택이 될 수 있습니다. 그 가치는 더 진보된 구조를 자체적으로 사용하는 것이 아니라 콘크리트 포장 문제를 해결하는 데서 나옵니다. 개념이 로드맵에 있는 경우 보드 패키지가 이미 커밋된 후가 아니라 릴리스 전에 제조 제약 조건을 염두에 두고 검토하십시오.