PCB 제조 성공을 위한 7가지 필수 팁

전 세계적으로 설계된 PCB의 약 절반이 결함이 있다는 사실을 아셨나요? 이들은 PCB 제조 단계를 결코 통과하지 못합니다. 그리고 시장에 출시된 것들의 30%는 출시 후 실패합니다.

왜 그렇게 많은 PCB가 생산 과정에서 실패할까요?

회로 기판 제조 공정 중에 우리가 무시하는 단순하고 사소한 세부 사항들이 있습니다. 이러한 세부 사항에 대한 무지는 너무 큰 비용으로 돌아옵니다.

수십억 달러의 실수

약 5년 전, 제너럴 모터스(General Motors)는 41억 달러의 실수를 저질렀습니다. 그들의 한 모델 자동차 시동 키에 엔지니어들이 간과한 PCB 설계 결함이 있었습니다.

이 PCB 실수 덕분에 제너럴 모터스는 해당 모델의 모든 자동차를 리콜하고 수십억 달러로 구매자들에게 보상해야 했습니다. 또한 수많은 소송을 처리하기 위해 고액의 변호사들을 고용해야 했습니다.

생각해 보세요: 완벽하게 작동하는 수백만 달러짜리 자동차가 고작 시동 키 때문에 망가졌습니다! 겨우 시동 키 하나! 참으로 큰 낭비 아닙니까?

제너럴 모터스만이 고립된 사례일까요? 아닙니다. 몇 년 후 삼성은 53억 달러 상당의 역사적인 PCB 설계 실수를 저질렀습니다. 이어 맥도날드(McDonald's)도 피트니스 기기 PCB 설계 결함으로 3,300만 달러의 손실을 입었습니다.

이번 편에서는 PCB 제조 시 주의해야 할 7가지 일반적인 영역을 살펴보겠습니다.

스타브드 서멀(Starved Thermals) 주의

서멀(Thermals)은 패드 주변의 미세한 트레이스로 패드를 평면과 연결합니다. 이름에서 알 수 있듯 주요 역할은 열 순환입니다. 주된 설계 목적은 히트싱크에서 히트싱크로 열을 효율적으로 방출하도록 하는 것입니다. 서멀은 납땜 시 많은 열이 사용되므로 납땜 과정에서 매우 중요합니다.

그러나 일부 사람들은 WellPCB에서 패드에 관심을 가집니다. 원스톱 서비스와 고품질 제품을 제공합니다. 제작에 필요한 서류를 보내주시면 즉시 견적을 받아보실 수 있습니다! 무엇을 망설이십니까? 10년간 PCB 제조 경험을 보유하고 있습니다. 그 결과, 서멀 상호연결의 중요성을 (때때로) 간과하게 됩니다. 그렇게 하면 패드와 평면 사이에 공극이 생깁니다. 이 공백은 불완전한 서멀 상호연결을 만듭니다.

이를 '열적으로 굶주린(thermally starved)' 상호연결이라고 부릅니다.

서멀 스타베이션은 대부분의 PCB에서 열 관련 문제의 근본 원인입니다. 회로가 열 스트레스를 받거나 납땜 중일 때 열 전달 속도를 낮춥니다.

열 순환이 감소함에 따라 서멀 패드가 이상하게 납땜되거나 리플로우하는 데 더 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 이 불필요한 지연은 결국 조립 공정을 늦추거나 작동 중 과열 위험이 있는 기기를 생산하게 만듭니다.

서멀 스타베이션은 PCB 설계 단계나 WellPCB 제조 단계에서 발생할 수 있습니다. 원스톱 서비스와 고품질 제품을 제공합니다. 제작에 필요한 서류를 보내주시면 즉시 견적을 받아보실 수 있습니다! 무엇을 망설이십니까? 10년간 PCB 제조 경험을 보유하고 있습니다.

일반적인 PCB 설계 도구는 스타브드 서멀을 식별하지 못합니다. 그러나 경험 많은 올바른 PCB 서비스 제공업체, 다양한 PCB 제조 회사가 이러한 결함을 식별하고 시정하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

에시드 트랩(Acid Traps)은 피할 수 있습니다

'에시드 트랩'은 회로 설계에서 예각(acute angles)을 지칭하는 용어입니다. 이 각도들이 에칭 공정 중에 불필요하게 과도한 산을 가두기 때문에 이 용어를 사용합니다. 갇힌 산이 축적되어 필요한 시간보다 더 오래 벤드 모서리에 머물게 됩니다.

이 정체된 산은 필요 이상으로 회로를 구성하는 재료를 부식시킬 수 있습니다. 산 부식의 결과로 PCB 연결 부분이 약해지거나 결함이 생길 수 있습니다. 이러한 결함은 생명 유지 장치에서는 치명적일 수 있습니다.

대부분의 에시드 트랩은 제조 과정에서 발생합니다. PCB 설계자로서 에시드 트랩은 종종 귀하의 잘못이 아닙니다. 귀하가 직접 만들지는 않지만, 설계하시는 것은 맞습니다. 귀하가 직접 책임이 없더라도 발생을 최소화할 더 높은 권한을 가지고 있으므로 이는 걱정스러운 일입니다.

귀하의 PCB는 귀하의 비즈니스입니다. 따라서 대부분의 PCB 설계자들은 에시드 트랩을 피하도록 교육받습니다. 하지만 때로는 실수를 저지를 수 있습니다. 특히 '자동 생성' 기능이 있는 단순한 PCB 설계 애플리케이션을 사용할 때 그렇습니다.

PCB 설계를 항상 이중으로 확인하면 에시드 트랩을 제거할 수 있습니다. 하지만 혹시 놓치셨더라도, 제조 전에 DFM 도구를 통해 저희가 도와드릴 수 있습니다.

실버(Silvers)

실버는 PCB 제조의 에칭 공정 중에 생성되는 구리 또는 솔더 마스크의 얇은 쐐기 모양 조각입니다. 보통 구리나 솔더의 길고 얇은 스트립이 에칭되어 완전히 용해되기 전에 떨어져 나갈 때 발생합니다.

이 떨어져 나간 실버들이 화학 욕조에 녹았다가 나중에 의도치 않게 다른 보드에 첨가될 수 있습니다. 이는 의도하지 않은 연결을 생성할 수 있습니다.

때로는 PCB 섹션을 너무 좁거나 너무 강하게 절단할 때 실버가 발생하기도 합니다. 보드에 남게 의도되었더라도, 이러한 실버는 약간 또는 완전히 분리되기 쉽습니다. 이러한 사고는 전체 회로를 무용지물로 만들 수 있는 의도하지 않은 회로 단선을 만듭니다. 실버는 식별하고 시정하기도 어렵습니다.

PCB 설계 시 최소 너비로 PCB를 설계하면 실버를 방지할 수 있습니다.

충분한 플레이트-투-에지(Plate-to-Edge) 간격으로 설계하기

구리는 가장 널리 사용되는 PCB 도전성 금속입니다. 높은 전도성과 대부분의 반응 물질에 노출되어도 불활성으로 유지되는 능력 덕분에 다른 금속보다 선호됩니다. 반면 구리는 비교적 부드럽고 부식되기 쉽습니다. PCB 제조 중 구리를 다른 절연 재료로 도금하여 부식 위험을 최소화합니다.

그렇더라도 PCB 트리밍 시 돌출된 구리 층과 표면 근처의 연결부가 노출될 수 있습니다. 이 노출은 PCB 안정성에 상당한 위험을 초래할 수 있습니다.

첫째, 노출된 구리 연결부가 같은 보드의 다른 부품과 우발적으로 연결되어 보드 부품이 단락될 수 있습니다. 또는 노출된 구리 섹션이 부식될 위험이 있습니다. 이 둘 다 실패하면 노출된 구리 끝이 PCB 취급자에게 감전 위험을 줄 수 있습니다.

구리 플레이트와 보드 가장자리 사이에 적절한 거리를 유지하며 PCB를 설계하여 이러한 실수를 피해야 합니다. 이 거리는 '구리-투-에지(copper-to-edge)' 또는 '플레이트-투-에지(plate-to-edge)'로 불리기도 합니다. 제조 전 표준에 대한 DFM 검사로 이러한 설계 결함을 파악할 수 있습니다.

도금 시 보이드(Voids) 발생

비아 생성 과정에서 스루홀 비아를 위한 공간을 만들어야 합니다. 이 구멍들은 PCB의 한 면을 다른 면과 연결하는 데 도움을 줍니다.

스루홀 비아를 만들 때, 제조업체는 PCB의 모든 섹션을 관통하여 구멍을 뚫습니다. 구리 도금 필름 구멍이 분리되어 있습니다. 이 행위는 박막 증착으로 알려진 공정에서 비도전성 구리 재료의 얇은 층을 증착시킵니다. 몇 개의 구리 층이 더 추가되어 순환을 완성합니다.

때때로 증착 공정에 결함이 있습니다. 따라서 보이드(voids)나 기포가 도금될 수 있습니다. 이는 내부에서 발생하는 예기치 않은 회로 단선을 초래하며, 감지하거나 수리하기 어렵습니다.

이러한 문제는 제조 중에 발생합니다. 그런 다음 제조 단계로 연쇄적으로 이어집니다. 따라서 적절한 도구와 인력을 갖춘 검증된 PCB 제조업체를 선택하여 이러한 결함을 탐지하는 것이 필요합니다.

전자기 문제

전자기 적합성(EMC)과 전자기 간섭(EMI)은 신뢰할 수 있는 PCB 생산에 있어 두 가지 주요 과제입니다. EMC는 전자기 에너지의 생성, 전파, 수신에 관한 것이고, EMI는 EMC의 부작용에 관한 것입니다.

통제되지 않은 EMI는 결함 있는 PCB로 이어질 수 있습니다. 초보 PCB 설계자에게 이 둘을 구분하는 것은 어려운 일일 수 있습니다. 하지만 90도 각도 부품 배치 최소화, 접지 면적 확대 등 몇 가지 일반적인 설계 고려사항을 적용할 수 있습니다. 확신이 서지 않는다면 차폐 케이블을 사용하여 EMI를 줄이는 것이 좋습니다.

DFM 회피

DFM 또는 '제조 가능 설계(Design for Manufacturability)'는 회로 기판의 표준 준수 여부를 검사하는 프로세스를 나타내는 용어입니다. DFM 과정에서 PCB 설계를 설계 또는 조립 중 발생 가능한 문제에 대해 분석합니다. 주로 PCB가 설정된 목표에 도달할 수 있는지 테스트합니다.

기능 테스트 외에도 DFM은 PCB가 어떻게 고장날지 테스트합니다. DFM은 최악의 시나리오에서 PCB를 평가합니다. 일반적인 CAD 소프트웨어 애플리케이션이 보통 무시하는 대부분의 설계 결함을 식별하기 위해 PCB 토폴로지를 평가할 수 있습니다. 방대한 PCB 고려사항 풀에서 추출한 기존 데이터베이스 검사와 설계 결함을 확인하고 비교합니다. DFM 검사는 양산 전 최종 검사입니다.

참고 사항

PCB 제조업체를 계속 변경하면 PCB 시제품이 최종 양산품과 다르게 작동할 수 있습니다.

PCB 제조업체는 생산되는 PCB 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 제조업체는 제조 전에 귀하의 원본 PCB 설계를 표준에 맞게 변경할 수 있습니다. 이러한 변경사항은 귀하의 제조업체에 남습니다.

따라서 제조업체를 변경하면 이러한 변경사항이 사라집니다. 따라서 단일하고 신뢰할 수 있는 PCB 제조회사에서 PCB를 주문하는 것이 권장됩니다.

요약

PCB 생산을 앞두고 계시다면, 저희가 결함 없이 완료할 수 있도록 도와드릴 수 있습니다. 저희 전문가 팀은 귀하가 막혔을 때 문의사항에 기꺼이 응답해 드립니다. 평판 좋은 제조업체로서, DFM 검사 수행 시 최첨단 기술에 투자하여 PCB의 품질 생산을 보장합니다.

오늘 부담 없이 연락주시면 도와드리겠습니다.