PCB 어셈블리에 대해 알아야 할 사항

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인쇄 회로 기판(PCB) 조립 프로세스는 완제품이 설계된 대로 작동하기 위해 적절한 순서로 수행되어야 하는 다양한 단계와 지침으로 구성됩니다. 이러한 일이 발생하도록 PCB 제조업체는 스크린 템플릿과 제어된 가열 및 냉각 메커니즘을 사용하여 구성 요소를 적용하고 제자리에 고정하는 방법을 조절합니다.

인쇄 회로 기판을 조립할 때 사용 중인 구성 요소 유형에 적합한 기술을 선택해야 합니다. 모든 부품과 조각은 PCB 설계에 지정된 대로 지정된 지점에 올바르게 정렬되어야 합니다. 아주 작은 편차라도 완성된 보드의 기능에 막대한 영향을 미칠 수 있습니다.

PCBA 용어

PCB 조립 프로세스를 이해하려면 여러 용어의 의미를 알아야 합니다.

• 기재: 인쇄 회로 기판의 기본 재료인 기판은 각 기판을 견고하고 단단하게 만듭니다.
• 구리: PCB의 각 작업면에는 전도성을 위해 얇은 구리 층이 있습니다. 단층 기판에서 구리는 활성면에 배치됩니다. 양면 PCB에서 구리는 양면에 나타납니다.
• 납땜 마스크: 이것은 모든 인쇄 회로 기판의 표면(일반적으로 녹색)에 있는 레이어입니다. 솔더 마스크는 구리와 다른 재료 사이에 절연을 제공하여 다른 전도성 재료가 접촉할 경우 발생할 수 있는 단락을 방지합니다. 솔더 마스크는 모든 것을 제자리에 유지함으로써 PCB 레이아웃을 위한 구조를 제공합니다. 각 보드에는 솔더 마스크를 통과하는 구멍이 있습니다. 땜납은 보드에 추가되는 각 구성 요소에 대한 기초를 제공하는 각 구멍 내에 배치됩니다.
• 실크스크린: 모든 인쇄 회로 기판의 마지막 터치는 특정 기판의 다른 부분 옆에 숫자와 문자를 표시하는 투명 레이어인 실크스크린입니다. 이를 통해 제조업체는 각 보드의 특정 구성 요소를 식별할 수 있습니다.
• 수동 납땜: 이것은 기술자가 일련의 인쇄 회로 기판의 지정된 지점에 단일 구성 요소를 수동으로 삽입하는 프로세스입니다. 완료되면 각 보드는 다른 부품을 추가하고 보드를 전달하는 다음 기술자에게 보내집니다.
• 웨이브 납땜: 웨이브 솔더링은 보드가 컨베이어에 배치되고 가열 챔버를 통과하는 위치를 올바르게 솔더링하는 것을 포함합니다. 여기에서 솔더 웨이브가 바닥에 적용되어 단일 프로세스에서 보드의 모든 토대가 제자리에 고정됩니다.

스루홀, 표면 실장 및 혼합 기술 어셈블리 간의 차이점을 이해하는 것도 중요합니다.

스루 홀 PCB 어셈블리

쓰루 홀 기술은 기판의 홀을 통해 나사산으로 연결된 리드 또는 와이어가 특징인 인쇄 회로 기판에 이상적인 선택이며 다른 쪽은 땜납으로 고정됩니다. 대형 부품을 포함하는 PCB는 스루홀 기술, 특히 커패시터에 특히 적합합니다.

스루홀 PCB 기술의 기본 단계는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1. 기술자는 PCB의 설계 사양에 따라 인쇄 회로 기판의 특정 영역에 부품을 수동으로 조립합니다. PCB가 제대로 작동하려면 각 구성 요소를 지정된 대로 정확한 위치에 설정해야 합니다.
2. 보드를 검사하여 모든 부품이 제대로 조립되었는지, 각 구성 요소가 정확한 위치에 설치되었는지 확인합니다. PCB 부품 중 하나라도 잘못 배치된 경우 지금이 이러한 결함을 수정할 때입니다.
3. 이제 구성 요소가 회로 기판의 제자리에 납땜되었습니다. 이것은 일반적으로 기판이 PCB 어셈블리를 고형화하는 뜨거운 솔더 액체의 파도 위로 움직이는 웨이브 솔더링으로 수행됩니다. 이것은 손으로 또는 선택적 땜납을 사용하여 수행할 수도 있습니다. 선택적 솔더는 웨이브 솔더링과 유사하지만 작업자가 선택적으로 영역을 솔더링할 수 있어 특정 영역에서 솔더링을 원하지 않을 때 도움이 됩니다.

스루 홀 보드에는 일반적으로 축 방향 또는 방사형 와이어 리드가 있는 구성 요소가 포함됩니다. 표면 실장 기술과 비교하여 스루 홀 기판은 일반적으로 더 강한 결합을 특징으로 합니다. 그러나 추가 드릴 작업이 수반되기 때문에 스루홀 어셈블리를 생산하려면 더 많은 작업이 필요합니다.

스루홀 보드가 여러 레이어로 구성된 경우 구멍이 상단 표면과 하단 표면 사이를 관통하기 때문에 신호 트레이스가 내부 레이어에서 라우팅이 제한됩니다. 따라서 스루홀 기술은 전해 커패시터 및 반도체와 같이 부피가 더 큰 일부 PCB 부품으로 제한되는 경우가 많습니다. 전기 기계 릴레이 및 플러그 커넥터와 같이 추가 견고성과 지지가 필요한 기판도 스루홀 기술로 제작됩니다.

프로토타이핑 단계에서 기술자는 표면 실장에 대한 더 큰 관통 구멍을 선호하는 경우가 많습니다. 왜냐하면 전자는 브레드보드 소켓에서 더 쉽게 작동하기 때문입니다. 그러나 보드가 고속 또는 고주파수 목적으로 의도된 경우 설계에 표유 저항을 줄이기 위해 표면 실장 기술이 필요할 수 있습니다. 그렇지 않으면 리드의 인덕턴스 또는 커패시턴스로 인해 회로의 기능이 저하됩니다.

솔더 페이스트를 적용하는 동안 솔더 스텐실이 인쇄 회로 기판 상단에 배치되어 솔더가 설계에 지정된 한도 내에서 유지되도록 합니다. 스텐실은 구성 요소가 배치되는 영역에 대한 컷아웃이 있는 원래 디자인의 얇은 복제품입니다.

구성 요소가 제자리에 설정되고 기판이 첫 번째 검사를 거치면 페이스트 내의 작은 금속 볼이 결합 화학 물질인 플럭스와 함께 응고될 때까지 솔더 페이스트를 뜨거운 액체로 가열합니다. 이렇게 하면 구성 요소가 보드에 영구적으로 결합됩니다. 가열 및 접합이 완료된 후 보드는 제어된 설정에서 냉각됩니다. 이것은 보드를 정상 상태로 되돌리고 충격을 방지합니다.

이제 완료되면 인쇄 회로 기판의 구성 요소에서 가능한 오정렬이 있는지 검사해야 합니다. 구성 요소가 상대적으로 큰 경우 육안 검사를 통해 이를 수행할 수 있습니다. 그러나 요즘에는 광학 및 X선 검사자가 훨씬 더 높은 정확도로 PCB를 검사할 수 있습니다. 설계 결함이 발견되면 더 많은 보드가 프로세스를 거치기 전에 문제를 수정해야 합니다.

표면 실장 기술

표면 실장 기술은 손상 없이 제자리에 설치하기 어려울 수 있는 작고 민감한 구성 요소를 포함하는 인쇄 회로 기판에 대한 실용적인 옵션입니다. 이러한 과정을 거치는 부품의 예로는 다이오드와 저항이 있습니다.

표면 실장 기술의 기본 단계는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1. 첫 번째 단계는 솔더 페이스트 도포용으로 설계된 프린터입니다. 솔더 스크린 템플릿은 작은 구성 요소가 적절한 위치에 놓이도록 하는 데 사용됩니다. 구성 요소를 실제로 배치하기 전에 스텐실을 검사하여 템플릿이 올바르게 정렬되었는지 확인합니다.
2. 이제 보드는 솔더 스크린 템플릿의 설계에 따라 부품이 제자리에 놓이는 기계로 옮겨집니다. 기계의 릴은 부품이 해당 패드에 정렬되고 부착되도록 합니다.
3. 구성 요소가 보드에 적절하게 설정되면 가열 프로세스가 사용되어 모든 것이 제자리에 고정됩니다. 이 단계에서 PCB는 땜납을 액화시키는 가열 챔버를 통해 보내져 공정에서 부품을 고정시킵니다.

부품을 PCB에 배치하기 전에 기판 자체의 일부 영역을 먼저 기판의 고유한 부분에 대한 접착제 역할을 하는 솔더 페이스트로 코팅해야 합니다. 솔더가 필요한 영역은 주로 해당 구성 요소에 대한 패드가 존재하는 지점입니다.

솔더 페이스트는 작은 입자와 플럭스로 만들어집니다. 인쇄 회로 기판에 솔더 페이스트를 배치하는 프로세스는 인쇄 응용 프로그램의 프로세스와 매우 유사합니다. 솔더 스크린은 기판 위에 정확하고 지정된 정렬로 설정됩니다. 그런 다음 롤러가 스크린 위로 실행되어 솔더 페이스트를 보드에 누릅니다.

솔더 스크린은 PCB의 디자인에 따라 미리 인쇄됩니다. 따라서 화면의 조리개는 보드의 구성 요소 패드에 맞춰집니다. 이렇게 하면 솔더 마스크가 해당 영역에만 분포됩니다. 이 과정에서 분배되는 솔더의 양은 각 조인트가 덮이거나 덮이지 않도록 조절되어야 합니다.

페이스트가 도포되면 기판은 픽 앤 플레이스 기계를 통해 보내지며 여기에서 지정된 구성 요소가 납땜 영역에 적용됩니다. 이 과정에서 외부 힘이 보드를 흔들지 않는 한, 땜납의 장력은 구성 요소를 제자리에 고정하기에 충분해야 합니다.

일부 픽 앤 플레이스 기계에서는 구성 요소를 고정하기 위해 지정된 영역에 소량의 접착제가 추가됩니다. 이것은 주로 웨이브 솔더링 공정을 거치는 인쇄 회로 기판을 위한 것입니다. 이 추가된 접착제의 단점은 구성 요소가 원래 디자인의 사양과 잘못 정렬된 보드에서 수정을 어렵게 만들 수 있다는 것입니다.

구성 요소가 적절한 지점에 고정되면 PCB가 납땜 기계를 통해 전송됩니다. 구형 보드에서 제조업체는 웨이브 솔더링을 사용하는 경우가 많았지만 실제로는 많이 사용되지 않았습니다. 이 방법을 사용하는 생산에서는 웨이브 솔더링 기계에서 솔더를 도포하기 때문에 솔더 페이스트를 사용하지 않습니다. 그러나 오늘날에는 리플로우 솔더링이 PCB 제조업체에서 더 일반적으로 사용되는 방법입니다.

인쇄 회로 기판이 납땜 기계에서 나오면 기술자는 기판 구성에 결함이 있는지 검사합니다. 보드에 100개 이상의 서로 다른 구성 요소가 포함된 경우 보드가 자동 광학 검사기(AOI)를 통해 전송되어 잘못 정렬된 접합, 잘못된 구성 요소 및 잘못된 배치와 같은 사소한 결함도 감지할 수 있습니다.

각 인쇄 회로 기판은 어셈블리를 떠나기 전에 일련의 테스트를 거쳐야 합니다. 보드는 원래 설계에서 의도한 대로 작동할 수 있는지 확인하기 위해 여러 테스트를 거칩니다.

작업이 진행되는 동안 장비를 검사하여 모든 것이 의도한 대로 작동하는지 확인해야 합니다. 가장 먼저 확인해야 할 곳은 산출물입니다. 산출물은 주어진 생산의 성공 여부를 확인하는 데 도움이 되기 때문입니다. 납땜 기계의 출력은 출력을 통해 나오는 초기 보드와 함께 각 생산 시작 시 검사해야 합니다. 이렇게 하면 잘못된 인쇄 오류가 커지고 비용이 많이 들기 전에 불완전한 부분을 조기에 발견할 수 있습니다.

혼합 기술

컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 인해 점점 더 작은 부품으로 만들어지는 인쇄 회로 기판의 수가 증가하고 있습니다. 이는 오늘날 많은 PCB가 일반적으로 혼합 기술이라고 하는 여러 방법의 조합으로 만들어짐을 의미합니다. 혼합 기술이 포함된 어셈블리에는 다음 접근 방식 중 하나가 포함됩니다.

• 인쇄 회로 기판이 기판의 동일한 면에서 표면 실장 기술과 스루홀 기술을 모두 거치는 단면 혼합 어셈블리입니다.
• 인쇄 회로 기판의 한 면은 표면 실장 기술로 조립되고 다른 면은 스루홀 기술로 조립되는 분할 어셈블리입니다. 이와 같은 PCB의 한 면에는 일반 크기의 부품이 있고 다른 면에는 더 작은 부품이 있습니다.
• 스루홀 기술과 표면 실장 기술의 조합으로 인쇄 회로 기판의 양면을 조립하는 양면 혼합 어셈블리. 이 유형의 보드는 일반 구성요소와 양면에 작고 섬세한 구성요소가 있습니다.

PCB 설계가 생산에 들어가기 전에 사용하려는 기판의 품질 검사를 받아야 합니다. 구성 요소에서 발 산화 또는 기름진 잔류 물이 위험 신호로 작용할 수 있습니다. 서늘한 환경에 보관하는 경우 솔더 페이스트는 해동 및 교반 후에만 적용할 수 있습니다. 표면에 페이스트를 도포하기 전에 PCB가 건조되어야 합니다.

혼합 기술을 사용하는 인쇄 회로 기판에서는 픽 앤 플레이스 기계 내에서 보다 복잡한 프로세스 세트가 필요합니다. 여기에서 보드의 한 면 또는 양면에서 서로 다른 구성 요소 크기의 혼합을 고려해야 합니다.

인쇄 회로 기판이 양면 어셈블리로 구성된 경우 납땜 공정을 양면에 적용해야 합니다. 기본적으로 한쪽에서 발생하는 모든 일은 다른 쪽에서도 발생합니다. 한 면에는 다른 면보다 작은 구성 요소가 포함될 수 있으므로 유일한 차이점은 특정 구성 요소와 해당 배치입니다. 양면 PCB의 경우 웨이브 솔더링이 불가능합니다. 두 번째 면의 기판을 다시 제출하면 첫 번째 면의 섬세한 부품이 손상되기 때문입니다.

혼합 기술로 구성된 인쇄 회로 기판은 자동 광학 검사기에 제출해야 합니다. 이런 식으로 기술자는 미세한 부품의 사소한 잘못 배치와 같은 아주 작은 결함도 감지할 수 있는 완벽한 검사를 보장받을 수 있습니다.

양면 혼합 기술 기판의 복잡성을 설명하기 위해 이러한 라인에서 생산된 초기 PCB에 대해 보다 철저한 테스트 세트가 필요합니다. 설명해야 할 구성 요소가 더 많기 때문에 한 부분이라도 정렬이 맞지 않으면 더 많은 잠재적인 문제가 발생할 수 있습니다.

Millennium Circuits Limited의 PCB 제조

오늘날의 첨단 기술 세계에서 기술자가 더 작고 더 작은 칩에 더 많은 데이터와 에너지를 로드하는 방법을 찾음에 따라 인쇄 회로 기판은 점점 더 복잡해지고 있습니다. 컴퓨터 장치와 전자 제품이 작아짐에 따라 이러한 장치에 전력을 공급하고 무선 그리드에 연결하는 PCB도 작아질 것입니다. PCB 제조업체의 경우 이는 인쇄 회로 기판 생산에 고급 수준의 엔지니어링이 필요함을 의미합니다.

현재 표준에 따라 PCB를 효율적으로 만들려면 조립 프로세스에서 각 단계를 보다 효율적으로 수행하기 위해 적절하게 지정된 베어 PCB가 있어야 합니다. Millennium Circuits에서는 최신 기술을 사용하여 고객 사양에 따라 각각의 베어 PCB 주문을 이행합니다. PCB 제조에 ​​대한 자세한 내용은 Millennium Circuits에 문의하십시오.

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