인쇄회로기판 제작의 기초

인쇄 회로 기판 제작의 기초

모든 제조 작업에서 제품의 수명과 기능은 주로 구성 품질에 따라 결정됩니다. 인쇄회로기판(PCB)도 다르지 않습니다.

PCB 제조 공정은 모든 제품의 가장 중요한 기능 중 하나인 베어 인쇄 회로 기판을 생산합니다. 따라서 제조 프로세스는 전자 제품 생산 수명 주기의 핵심 구성 요소이며 프로젝트의 전반적인 성공에 중요한 역할을 합니다. 그러나 이 프로세스를 최대한 활용하려면 고객이 다음 세 가지 핵심 질문에 대한 답변을 이해해야 합니다.

• PCB 제작이란 무엇입니까?
• 왜 중요한가요?
• 제작은 PCB 조립 공정에서 어떤 역할을 합니까?

PCB 정보

인쇄 회로 기판은 전기 회로를 전달하고 신호와 전원이 장치 간에 라우팅되도록 합니다. PCB는 여러 층의 재료로 구성됩니다.

• 기재: 보드의 핵심에는 기판 또는 기본 재료가 있습니다. 기존 보드는 FR4라는 유리 섬유 소재를 사용하지만 다른 보드는 알루미늄, 세라믹 또는 폴리머 기판을 사용할 수 있습니다.
• 구리: PCB의 기판은 얇은 동박으로 덮이고 열과 접착제로 적층됩니다. 보드의 "레이어" 수는 구리 레이어 수에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 양면 PCB에는 기판의 양면에 구리가 적용되고 4레이어 보드에는 총 4개의 구리 레이어가 있습니다. 고전력 PCB는 2온스 또는 3온스를 사용할 수 있지만 대부분의 PCB에는 평방피트당 1온스의 구리가 포함되어 있습니다.

이러한 재료는 제조 공정에서 결합되어 베어 PCB를 생성합니다. 그런 다음 이 베어 PCB는 어셈블리 프로세스 또는 PCBA를 통해 보내져 땜납과 전자 부품을 적용하고 완전한 기능의 PCB로 끝납니다.

PCB 제작이란 무엇입니까?

PCB 제조는 앞서 언급한 기판 재료를 기능층으로 결합하여 베어 인쇄 회로 기판을 형성하는 프로세스입니다. 베어 인쇄 회로 기판의 제조는 다음과 같이 작동합니다.

1. 디자인 검토: 엔지니어링 팀이 설계를 검토할 때까지 제작 프로세스가 시작되지 않습니다. 이를 제조 가능성 검사를 위한 설계라고 하며, 이는 설계가 유효하고 제조 과정에서 충족될 수 있는 공차 및 사양을 충족하는지 확인합니다.
2. 영화 신청: PCB 디자인은 기판 레이아웃의 포토 네거티브를 제공하는 레이저 직접 이미징을 사용하여 필름에 인쇄됩니다. 이 필름은 재료 레이어에 적용되어 각 제조 공정의 가이드로 사용됩니다.
3. 구리 에칭: 다양한 방법을 사용하여 원하지 않거나 과도한 구리를 에칭하거나 제거하여 흔적과 패드를 만듭니다. 이 과정에는 일반적으로 과도한 물질과 원치 않는 화학 물질을 제거하기 위해 여러 차례 청소해야 합니다.
4. 층 쌓기 및 적층: 기판이 다층 기판인 경우 구리 에칭 공정 후에 내부 및 외부 레이어가 서로 정렬됩니다. 이것은 일반적으로 보드 자체의 정렬 구멍을 사용하여 수행됩니다. 층을 검사한 후 각 층 사이에 에폭시 기반 프리프레그를 놓고 열을 가하여 기판을 함께 라미네이팅합니다. 열을 가하면 에폭시가 녹고 층들이 서로 접착됩니다.
5. 드릴링: 보드 레이어를 함께 라미네이트한 후 드릴을 사용하여 보드에 구멍을 만듭니다. 이 구멍은 구멍, 관통 구멍 및 비아를 장착하는 데 사용됩니다.
6. 도금: 드릴링이 완료되면 기판에 미크론 두께의 구리 층이 도금되어 드릴링된 구멍 내부를 코팅하여 도금된 스루홀을 생성합니다. 이것은 일반적으로 보드의 외부 레이어에서 더 많은 에칭과 구리 제거로 이어집니다.
7. 납땜 마스크 적용: 구리 층이 완성되면 패널을 청소하고 솔더 마스크로 덮습니다. 솔더 마스크는 PCB에 특징적인 녹색을 부여합니다. 솔더 마스크는 기능적 문제를 일으킬 수 있는 다른 전도성 재료와의 우발적인 접촉으로부터 구리 트레이스를 절연하고 솔더가 올바른 위치에만 적용되도록 어셈블리 중에 도움이 됩니다. 일단 적용되면 솔더 마스크의 원하지 않는 부분이 제거되고 PCB는 솔더 마스크 레이어를 경화시키기 위해 오븐에 배치됩니다.
8. 실크스크린:이것이 필요한지 여부에 관계없이 다음 단계는 실크스크린을 적용하는 것입니다. 그 후 보드는 최종 경화 단계를 거칩니다. 솔더 마스크 층 위에 실크스크린 층이 적용됩니다. 실크스크린은 일반적으로 흰색이며 PCB에 문자, 숫자 및 기호를 추가합니다. 이 실크스크린 레이어는 PCB를 조립하는 동안 부품 유형과 위치를 파악하는 데 도움이 됩니다.
9. 표면 마감:솔더 마스크와 실크스크린이 경화된 후 보호 및 기능을 보장하기 위해 PCB를 금, 은 또는 기타 표면 마감으로 도금할 수 있습니다.

보드는 이러한 단계를 완료한 후 일반적으로 기능을 확인하기 위해 전기적 신뢰성 테스트를 거칩니다. 이후 패널로 제작된 보드라면 필요에 따라 잘라서 검사하고 수리한다.

가공이 전체 제조 공정에 포함되는 방식

제조는 PCB 제조 공정의 한 단계일 뿐입니다. 인쇄 회로 기판 제작의 중요성을 완전히 이해하려면 주기에서 그것이 어디에 있는지 아는 것이 중요합니다.

PCB 제조 공정은 아래에 자세히 설명된 세 가지 일반 단계에 속합니다.

1. PCB 개발: PCB 개발은 제조 공정의 초기 단계입니다. 본질적으로 여기에서 PCB 설계가 개념화, 수정 및 마무리됩니다. PCB 개발에는 일반적으로 특히 더 복잡한 디자인의 경우 여러 차례의 디자인, 프로토타이핑 및 테스트가 포함됩니다.
2. PCB 제조: 개발 단계에서 PCB 설계가 완료된 후 PCB는 제조 공정으로 이동합니다. 제조에는 제작과 조립의 두 단계가 포함됩니다. 조립은 보드의 디자인을 생성하는 반면 조립은 보드 표면에 구성 요소를 적용합니다. 이 과정이 끝나면 보드가 완성됩니다.
3. PCB 평가: 제조 공정의 마지막 단계는 평가입니다. 여기에는 제조 공정이 완료된 후의 최종 테스트가 포함됩니다. 이 테스트 단계에서는 조립된 기판이 의도한 대로 수행할 수 있는지 평가하고 테스트에 실패한 기판을 제거합니다. 어떤 경우에는 테스트를 통해 보드에 설계 조정이 필요하고 주기가 다시 시작된다는 사실이 드러날 수 있습니다. 테스트를 통과한 보드는 최종 결함 검사를 거쳐 출고됩니다.

PCB 제조가 중요한 이유

PCB 제조는 고객이 제공한 설계를 사용하여 타사 제조업체에서 수행하는 아웃소싱 활동입니다. 제조업체는 설계에 대한 성능이 아니라 설계만 보기 때문에 제작을 이해하는 것이 중요합니다. 설계자가 설계 과정에서 제작 과정과 제한 사항을 염두에 두지 않으면 제작된 기판이 다음 영역에서 영향을 받을 수 있습니다.

• 제조 가능성: 설계 선택은 PCB의 제조 가능성에 영향을 미칩니다. 보드 디자인은 보드의 재료 특성을 고려해야 하고 표면 요소 사이에 적절한 간격을 허용해야 합니다. 보드를 패널로 생산해야 하는 경우 이는 최종 디자인에도 영향을 미칩니다. 이러한 요소를 무시하는 디자인은 재설계 없이는 제작이 불가능할 수 있습니다.
• 수익률: 어떤 상황에서는 기존 디자인을 사용하여 보드를 성공적으로 제작할 수 있습니다. 그러나 특정 설계 선택으로 인해 여러 기판을 사용할 수 없게 만드는 제조 문제가 발생할 수 있습니다(예:제조 장비의 허용 범위 확장).
• 신뢰성: 대부분의 보드는 필요한 수준의 성능 안정성을 요구하는 산업 사양에 따라 규제됩니다. 디자인의 산업 요구 사항을 따르지 않으면 보드가 불안정하거나 작동하지 않을 수 있습니다.

이러한 문제를 피하는 가장 좋은 방법은 설계 주기 동안 PCB 제조 프로세스를 고려하는 것입니다. DFM(Design for Manufacturability) 규칙을 활용하고 설계 주기 동안 PCB 제조업체의 기능을 확인하여 이를 수행할 수 있습니다. 고품질 PCB 제조업체와 파트너 관계를 맺으면 해당 제조업체와 긴밀하게 협력하여 PCB 제조 프로세스에 맞게 설계를 최적화할 수 있습니다.

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