산업기술
산업 제조
PCBA(Printed Circuit Board Assembly)는 이해하기 복잡한 개념일 수 있습니다. 그 이유는 PCBA가 인쇄회로기판 제조(PCB)와 다르기 때문입니다. PCBA와 PCB 제조는 서로 다른 요구사항과 표준을 가진 두 가지 별개의 분야입니다.
PCB 제조는 회로 기판 자체의 제작에 관한 것이지만, PCBA는 이미 제작된 기판에 부품이나 구성 요소를 장착하거나 배치하는 과정을 다룹니다.
인쇄회로기판은 전자공학에서 중요한 개념입니다. 안타깝게도 많은 사람이 PCB의 중요성을 이해하지 못합니다. 더 안타까운 것은 PCB의 구성과 조립 전 준비사항을 모르는 사람이 많다는 것입니다. SMT(표면실장기술)를 위해 다음 사항을 이해해야 합니다. 이는 픽앤플레이스 기계가 PCB에 부품을 쉽게 선택하고 배치할 수 있게 합니다.
기판(Substrate): PCB 기판은 구성 요소와 트레이스를 지탱하는 고체 재료입니다. 조립 전 올바른 기판 재료를 사용하는지 확인해야 합니다. 올바른 기판 선택은 최고의 PCB를 향한 첫걸음입니다. 기판 재료는 주로 PCB 성능에 영향을 미칩니다.
구리(Copper): 구리는 트레이스 제작에 가장 흔히 사용되는 요소입니다. 왜 구리가 PCB 업계에서 인기 있는 선택일까요? 가장 큰 장점은 높은 전도성입니다. 구리는 전기 손실 없이 신호를 제대로 전송할 수 있습니다.
솔더 마스크(Solder Mask): 구리 호일 위에 있는 층으로 PCB에 녹색을 부여합니다. 구리 층 위에 오버레이되어 구리 트레이스를 절연하고 산화로부터 보호합니다. 또한 인접한 솔더 패드 사이에 솔더 브리지가 형성되는 것을 방지합니다.
인쇄회로기판 제작은 회로 기판 제조와 다릅니다. PCB 제작에는 설계, 프로토타입 생성 등 여러 공정이 포함됩니다. PCB 조립에 필요한 전자 부품과 소모품은 다음과 같습니다.
인쇄회로기판은 주로 주파수, 사용된 기판, 속도에 따라 분류됩니다. 가장 인기 있는 유형은 다음과 같습니다.
DFM(Design for Manufacturing)은 제조를 용이하게 하고 최종 제품을 저비용으로 만들기 위해 부품, 제품, 구성 요소를 설계하는 과정입니다. DFM 검사는 인쇄회로기판의 기능성을 확인하는 과정입니다. 자재 명세서(BOM) 검토, 제조에 부적합한 부품, 즉시 교체가 필요한 구성 요소 등을 포함합니다.
DFM 검사에는 많은 이점이 있습니다. 설계자가 제품의 재현성과 반복성을 이해하도록 돕고, 제조 공정 중 공차를 안내하며, 제품 요구사항이 합리적인지 판단합니다. 공차 문제가 계측 시스템에 미치는 영향, 부적합 사항 감지 등을 다룹니다.
DFM은 신제품 설계 계획 시 필수적입니다. PCB 제조에서 DFM은 제품 생산을 보장하고, 제품이 도면 단계로 돌아가는 것을 방지합니다. 제품의 느낌, 외관, 기능, 정밀도에 영향을 미치며, 일정에도 큰 영향을 줍니다.
PCB 조립은 복잡한 과정이 아닙니다. 하지만 잘못하거나 서두르면 전체 과정을 반복해야 할 수 있습니다. PCB 조립을 반복하는 것만큼 나쁘고 비용이 많이 드는 일은 없습니다. 안전을 위해 아래의 실제 PCB 조립 단계를 따르세요.
PCB 조립 공정에서 먼저 기판에 솔더 페이스트를 직접 도포합니다. 이 과정은 의류 스크린 인쇄와 유사합니다. 스테인리스 스틸 스텐실을 PCB 위에 놓고, 새로운 부품의 솔더 페이스트 인쇄 기반을 만듭니다.
솔더 구성은 은 3%, 주석 95%, 구리 0.5%입니다. 기계적 고정장치가 솔더 스텐실과 PCB를 완벽하게 고정합니다. 이후 도포기가 의도된 영역에 이상적인 비율로 솔더 페이스트를 도포합니다.
솔더 페이스트 도포 후 픽앤플레이스 기계로 공정이 이동합니다. 초기에는 핀셋으로 손으로 모든 PCB 요소를 조립하는 수동 방식이었습니다. 하지만 기술 향상으로 이제 로봇이 자동으로 PCB 부품을 선택하고 배치합니다. 로봇은 PCB를 적절히 위치시키고 표면실장 부품을 PCB 표면에 부착합니다.
PCB 요소와 솔더 페이스트가 제자리에 있으면 제대로 부착되어야 합니다. 이를 위해 페이스트가 고체화되어 리플로우를 통해 부품이 기판에 부착됩니다. 대부분의 PCBA는 리플로우 공정에서 특별한 고려가 필요하며, 특히 양면 PCB 조립 시 더욱 그렇습니다.
요소들이 납땜되면 기판 기능을 확인하기 위해 테스트가 필요합니다. 리플로우 중 이동으로 연결 불량이나 접촉 불량이 발생할 수 있습니다. 검사와 품질 관리는 수동 또는 자동으로 수행할 수 있습니다. 스마트한 자동화 제조에도 불구하고 SMT 조립 시 주기적인 수동 검사는 여전히 필요합니다.
수동 조립은 부정확한 경향이 있습니다. 자동 광학 검사(AOI)는 대량 생산에 더 적합합니다. 자동화된 기계로 대량 PCB를 단시간에 처리합니다. 마지막으로 X선 검사가 있습니다. 이 방법은 흔하지 않지만 복잡하고 다층 PCB에 많이 사용됩니다. X선으로 층을 투시해 하부 층을 시각화하고 숨겨진 문제를 발견할 수 있습니다.
제작 중인 회로 기판에 따라 표면실장소자가 아닌 다양한 요소가 있을 수 있습니다. 도금 스루홀(PHT) 부품 등이 포함될 수 있습니다. 솔더 페이스트 외에도 PHT 구성 요소는 수동 납땜이나 웨이브 솔더링 같은 특수 납땜 방식이 필요할 수 있습니다. 수동 납땜은 복잡하지 않지만 긴 과정이라 많은 회사가 피하려 합니다.
웨이브 솔더링은 또 다른 PHT 삽입 방식입니다. 수동 납땜의 자동화 버전으로 오해하기 쉽지만 완전히 다른 공정입니다.
PCB 제조에 필요한 필름 작업 완료 후 PCBA의 경우 마지막 검사를 통해 PCB 기능을 평가합니다. 이 검사는 PCB가 겪을 가능성이 있는 시나리오를 복제해 테스트합니다. 테스트는 PCB의 성공 또는 실패를 결정합니다. 실패 시 PCB는 폐기 또는 재활용됩니다.
PCBA를 고려 중이라면 PCB 고장의 높은 비용을 인지해야 합니다. 경고 없이 PCB가 고장 나는 것은 원치 않는 일입니다. 여기 13가지 효과적인 PCBA 테스트 방법이 있습니다.
PCBA 테스트는 PCB 개발 주기에서 필수적입니다. 테스트를 통해 제조사는 재작업이나 재활용에 드는 비용을 절약할 수 있습니다. 불필요한 비용을 방지합니다.
부품이 장착되기 전 빈 PCB에서 전자 연결의 연속성과 절연을 테스트합니다.
PCB 기능성을 확인하는 필수 테스트로 수동 또는 자동 테스트 장비로 수행 가능합니다. 기계 테스트 장비는 다소 비싸지만 결과가 훌륭합니다.
PCB 제조 공정 완료 후 수행하는 자동화 테스트입니다. 플라잉 프로브나 어댑터 E-테스트 장비를 사용해 철저히 검사합니다.
플라잉 프로브 테스트라고도 하며, 커스텀 고정구 없이 작동해 전체 검사 비용을 최소화합니다. 간단한 설치로 보드를 고정하고 테스트 핀이 이동하며 PCB의 관련 지점을 테스트합니다.
PCB 제조 공정의 최종 관문입니다. 완성된 PCB에 대해 통과/불합격 판정을 내립니다. 전체 제품을 분석해 모든 것이 올바르게 작동하는지 확인합니다.
PCB 배선 라인을 검사하며, PCB의 모든 노드에 도달하기 어려울 때 선호되는 테스트 방법입니다. 보드의 모든 노드에 닿거나 도달할 필요 없이 전체 보드를 빠르게 평가할 수 있습니다.
공동 테스트 행동 그룹(Joint Test Action Group) 테스트로, PCB 제조에 또 다른 중요한 테스트입니다. 설계를 검증하고 PCB 제조 완료 후 테스트하는 데 필요합니다. 비용 효율적이며 완제품 PCB의 전반적 품질을 강화합니다.
PCB 내부 구조(층, 비아 포함)를 보는 것이 목적입니다. PCB 진위 확인에도 필수적입니다. PCB 제조 초기 단계에서 결함을 찾아 위치를 파악할 수 있습니다. 고도로 훈련된 전문가가 수행해야 합니다.
X선 형광 투과와 밀접한 관련이 있으며, 초점 평면을 생성해 작동합니다. X선 검출기가 동기식으로 회전하며 스캔해 초점 평면을 만듭니다. 누락된 솔더 조인트, 정렬 불량, 부적절한 웨팅 등의 오류를 식별합니다.
PCB 고장의 약 25%가 이온 오염으로 발생합니다. 용매 추출 저항(ROSE) 테스트라고도 하며, 납땜 공정 후 남은 이온 조직을 감지합니다.
솔더 마스크의 화학 저항성을 확인하는 것이 주목적입니다. 복잡하지 않지만 잘못 수행하면 예상과 다른 결과가 나올 수 있습니다.
PCB 솔더 마스크의 경도를 검사합니다. 이름 그대로 PCB 경도를 확인해 의도한 대로 기능할 수 있는지 판단합니다.
리드와 테일이 있는 부품을 PCB에 뚫린 구멍에 삽입하는 공정입니다. 이 보드를 스루보드 부품이라고 합니다. 리드는 보드 하단의 랜드나 패드에 납땜되며, 주로 웨이브 솔더 공정을 통해 이루어집니다.
기능성 구성 요소와 PCB의 상호 연결 회로 간 전기적 상호 연결을 위해 전자 부품을 PCB에 설치하는 전자 제조 공정입니다.
PCB의 오류를 확인하고 수정하는 단계입니다. 시장에 출시되기 전 실수를 찾아 수정하는 것을 목표로 합니다.
전자 부품을 PCB에 납땜해 전자 조립을 만드는 대규모 납땜 공정입니다. 용융된 솔더 파도를 사용해 금속 부품을 PCB에 부착하는 것에서 이름이 유래했습니다.
전자 회로 조립에 사용되는 방법으로, 특수 장비를 사용해 부품을 PCB 위에 직접 장착합니다. SMT 부품은 주로 작아서 개별 기계가 필요합니다.
스텐실 애퍼처를 사용해 솔더 페이스트를 PCB에 직접 도포하는 공정입니다.
PCB는 커패시터, 다이오드, 퓨즈, 저항기 등 여러 구성 요소로 이루어집니다. 부품 배치는 PCB를 구성하는 모든 부품을 설치하는 과정입니다.
솔더 페이스트를 사용해 수백 또는 수천 개의 PCB 부품을 기판에 임시로 부착한 후, 전체 기판을 제어된 열에 노출시키는 공정입니다.
전자 부품을 PCB에 납땜해 전자 조립을 형성하는 대규모 납땜 공정입니다. 용융 솔더를 사용해 금속 부품을 PCB에 부착하는 것에서 이름이 유래했습니다.
하이브리드 집적회로는 트랜지스터, 저항기, 커패시터 같은 개별 소자가 기판이나 PCB에 접합된 소형 전자 회로입니다.
PCB 조립 기술 선택 시 고려할 사항이 많습니다. 잘못 선택하면 원하는 대로 작동하지 않는 약한 PCB가 될 가능성이 높습니다. 아웃소싱 시 올바른 파트너와 협력해야 합니다.
안전을 위해 오랜 기간 사업을 해온 경험 많은 회사와 파트너십을 맺는 것이 좋습니다. 적절한 일정을 따르고 잠재적 파트너의 품질을 평가하세요. 고객 지원, 제조 비용, 긴 무응답 기간이나 레퍼런스 부족 같은 위험 신호도 확인하세요.
웨이브 솔더링 시 용융 솔더가 전자기 돌기나 기계적 돌기를 통해 제트 흐름 특징을 가진 필요한 솔더 파도로 변환됩니다.
용접은 솔더를 사용해 하나 또는 여러 전자 부품을 PCB에 배치하는 공정입니다. PCB 용접은 PCB 납땜과 동일합니다. PCB 납땜은 용융 용접, 압력 용접, 브레이징으로 나뉩니다. 용융 용접에서는 전기 아크 형태의 열이 가해집니다. 압력 용접에서는 온도와 압력 적용으로 부품이 결합됩니다. 브레이징 용접은 플럭스로 코팅된 황동 필러 봉을 사용해 PCB 부품을 결합합니다.
솔더는 금속 공작물 간 영구적 결합을 만드는 매우 낮은 융점의 합금입니다. 솔더가 녹아 부착된 후 냉각되면서 부품을 연결합니다.
엔지니어가 사용하는 용접 장비는 주어진 공작물에 접합부를 만드는 데 도움을 줍니다. 납땜 장비에는 스틱 용접기, 납땜 인두, MIG 용접기, TIG 용접기, 필러 금속, 전극, 토치 등이 포함됩니다.
부품이 장착된 인쇄회로기판을 조립된 인쇄회로기판이라고 합니다. 제조 공정은 PCBA 또는 인쇄회로기판 조립으로 불립니다.
조립 비용에 영향을 미치는 요인: 두께, 레이어 수, 임피던스 제어, 구리 무게, 실크스크린 색상 등 여러 요인이 SMT 조립 가격에 영향을 줍니다.
인건비: 인력에 지급되는 금액이 PCB 전체 가치를 결정합니다.
납기: PCB 배송 속도도 가격에 영향을 줍니다. 제조사가 주문을 우선 처리하면 비용이 증가합니다.
수량: 많은 PCB를 원하면 큰 비용을 감수해야 합니다.
기술: PCB 제조에 사용된 기술이 비용에 영향을 줍니다. 최신 기술 선호 시 추가 비용이 듭니다.
부품 포장: 잘못된 포장은 배송 시 재앙입니다. 올바른 PCB 부품 포장에 비용이 더 듭니다.
자재 선택: 보드에 원하는 자재 유형, 특히 난연 자재는 비용이 더 들 수 있습니다.
주문 수량: 더 많이 주문하면 더 많이 지불해야 합니다. 공급이 비용에 영향을 줍니다.
PCB 조립 비용을 줄이는 방법은 여러 가지가 있습니다. 첫째, 제조사에 완전한 자재 명세서(BOM)를 제공하세요. 둘째, 제조사의 소싱 서비스를 활용하세요. 셋째, 검사 관련 사항을 소홀히 하지 마세요. 넷째, 베어 보드 회로도를 최적화하세요.
PCB 제조 전 설계 공정을 동반할 투명한 조립 도면이 필수적입니다. PCB 설계자는 드릴 크기, 특수 가공 요구사항 등 도면에 필요한 모든 것을 알아야 합니다.
BOM은 PCB 제조에 필요한 원자재, 조립품, 구성 요소, 기타 필수 자재의 포괄적인 목록입니다. 잘못된 BOM은 제조사가 결함 제품을 생산하게 할 수 있습니다.
PCB 설계자가 설계 데이터를 얻기 위해 사용하는 파일 형식입니다. 어셈블러가 PCBA 중 사용하는 모든 PCB 레이어 정보를 포함합니다. 거버 파일은 PCB의 모든 세부사항을 물리적 구성 요소로 변환합니다.
BOM과 전자 장비 회로도를 작성할 때 PCB 설계자는 승인된 공급업체 목록을 개선하려 합니다. 올바른 공급업체와 파트너십을 맺기 위해 공급 기반을 개선하는 것이 필수적입니다.
PCB가 전체적으로 올바른 품질을 가지려면 PCB 문서 표준을 잘 이해해야 합니다. 전자 장비 조립에 대한 IPC 규칙을 준수하는 것이 한 방법입니다. IPC 표준으로 고성능 PCB를 보장받을 수 있습니다.
PCB 어셈블러는 많은 데이터를 다룹니다. 하지만 인간으로서 일부 파일을 잊을 수 있습니다. 이를 방지하려면 필수 데이터를 담은 특정 폴더를 만드세요. 쉽게 접근할 수 있도록 사용 가능한 이름으로 저장하고, 아마도 PC 바탕화면에 저장하세요.
자재 명세서, 레이아웃 형식, 회로도, 조립 도면, 완전한 넷리스트, 거버 파일 등 고품질 파일을 수반하는 몇 가지 속성이 있습니다.
PCB는 우리가 매일 사용하는 전자 장치가 의도대로 작동하게 합니다. 따라서 PCB의 일부 부품이 오작동하면 PCB에 의존하는 전자 장치가 제대로 작동하지 않을 가능성이 높습니다. 다음은 PCBA에서 가장 흔한 문제들입니다.
최근 기술 발전으로 PCB 조립에 많은 변화가 있습니다. 어셈블러는 이제 여러 기술과 도구를 사용해 조립을 빠르고 정확하게 만듭니다. 최고의 보드를 찾으려면 SMT 기술, 웨이브 솔더링, 스루홀 솔더링, DFM 등 최신 PCB 설계 이슈를 준수하는 제조사와 파트너십을 맺어야 합니다.
엔지니어가 PCB 조립 중 직면하는 또 다른 문제입니다. LED 문제는 단락, LED 소등, 개방 회로 등으로 나타납니다. 타는 냄새가 나거나 경고 없이 LED가 꺼집니다.
PCB의 구리 가장자리가 너무 작거나 크면 전체 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 외부 층 최소 권장 크기는 0.010인치, 내부 층 선호 크기는 0.020인치입니다.
PCB 제조사로서 솔더 조인트 이상은 피하고 싶은 문제입니다. 과열 조인트, 냉납, 솔더 볼링, 과도한 솔더 사용 등으로 흔한 오류가 발생합니다. 불충분한 웨팅, 솔더 스킵, 솔더 스플래시도 용접 조인트 결함을 유발합니다.
작은 PCB 부품 조립은 많은 설계자가 해결하려 애쓰는 문제입니다. 주요 어려움은 제조사에 특수 SMT 장비가 없을 때 발생합니다. 이러한 작은 부품의 수동 배치는 의도한 대로 작동하지 않는 보드를 생성할 수 있습니다.
PCB 디스펜싱은 접착제를 PCB 솔더 마스크에 전사하는 공정입니다. 디스펜싱으로 모든 구성 요소가 PCB가 웨이브 솔더링될 때까지 올바른 위치에 머물게 합니다. 잘못된 디스펜싱 방법 선택도 PCBA 문제입니다. 로봇 디스펜싱이 최고의 디스펜싱 방법 중 하나입니다.
PCB는 정형과 부정형 조각으로 구성됩니다. 일부 부품은 서로 맞물려야 하고, 일부는 독립적으로 서 있어야 합니다. 불행히도 많은 제조사가 PCB 조립 시 부정형 조각 조립에 실패합니다. 주로 특수 기계와 전문 지식이 필요하지만 많은 회사가 부족합니다.
접착은 서로 다른 유형의 재료를 서로 매칭하는 과정입니다. PCB 조립 시 고품질 접착제가 필요합니다. 재료가 고품질이고 올바른 PCB 기능을 약속하기 때문입니다.
PCBA에서 열 관리는 필수적입니다. 열을 효과적으로 방산하도록 설계되지 않은 PCB는 제대로 작동하지 않는 장비를 생산합니다. 열을 방산할 수 없는 보드는 결국 실패합니다.
DFM은 PCB 설계자가 사용하기 쉬운 제품을 만들기 위해 사용하는 엔지니어링 관행입니다. DFM은 제품의 기능성, 공차, 재료를 기반으로 설계를 검토합니다. PCB 구매 전 생산자가 DFM을 고려했는지 확인해야 합니다.
전자 부품이 실장된 인쇄회로기판을 인쇄회로기판 조립이라고 합니다. 자유로운 사용에서 PCBA는 일반적으로 구성 요소로 구성된 "인쇄회로 조립"을 의미합니다.
PCB 조립은 전자 부품을 PCB 배선과 연결하는 전체 공정을 포함합니다. 이를 달성하기 위해 특수 장비와 도구가 사용됩니다.
PCB는 다이오드, 애노드, 솔더 마스크, 와이어 등 여러 구성 요소로 이루어집니다. 부품 조달은 PCBA에 필요합니다. 필요 식별, 계약 협상, 심사, 최적 공급업체 선정이 포함됩니다.
최고의 PCBA 서비스 선택이 포함됩니다. 많은 PCBA 서비스 제공업체가 있지만 모두가 일을 잘하는 것은 아닙니다. 서비스 선택은 현장에서 최고를 고르는 것입니다.
전자 부품이 올바르게 작동하려면 인상적인 조립 역량을 가진 회사가 제조한 PCB를 소싱하거나 사용해야 합니다. 컨포멀 코팅과 포팅이 가능한가? PTH 기술 지식은? 자동 솔더 페이스트 도포, 자동 광학 검사, SMT 리플로우 또는 웨이브 솔더링 장비를 갖춘 회사와 협력하세요.
조립 장비 유형이 매우 중요합니다. 표준 이하 장비는 시장에 적합하지 않은 PCB를 생산할 수 있습니다. 제조사는 최첨단 장비를 사용해 고품질 PCB를 생산해야 합니다.
PCB 어셈블러로서 제품의 원하는 품질 수준을 유지해야 합니다. 제조 공정의 모든 단계에 특별한 주의를 기울여 달성할 수 있습니다.
위 모든 측면을 이해하면 인쇄회로기판이 전기 부품에서 제대로 작동할 것입니다. 관심이 있으시면 문의해 주세요. 전문 PCB 생산 공장이 있으며 방문을 환영합니다. 이 글이 도움이 되길 바랍니다.
산업기술
2013년 7월 24일 현대 전자 기기의 능력은 인쇄 회로 기판(PCB)의 발명과 최적화 덕분에 극적으로 확장되었습니다. 구상 초기 단계에서 인쇄 회로 기판은 1903년 독일 발명가 알버트 한슨(Albert Hanson)에 의해 평평한 포일 도체가 절연 보드에 다층으로 적층된 형태로 상상되었습니다. 전도성 경로를 비전도성 보드에 부착하여 전자 부품을 연결한다는 발상은 무수한 엔지니어링 가능성의 문을 열었습니다. 토마스 에디슨(Thomas Edison) 같은 다른 발명가들도 이를 이해했고, 이듬해 화학적 접근으로 리넨 종이에 도체를
2019년 6월 25일 인쇄 회로 기판은 오랫동안 전자제품의 일부였으나, 요즘 설계에는 많은 복잡성이 수반됩니다. 끊임없이 증가하는 수요로 오늘날 설계와 제조 지원, 오류 없는 보드를 경쟁력 있는 가격에 보장하겠다는 여러 제조사들을 만날 수 있습니다. 이 PCB 조립 제조사들이 설계와 가격으로 경쟁하면서, 선택 시 혼란스러운 건 당연합니다. 귀사 프로젝트에 적합한 PCB 조립 제조사 결정 전 여러 요소들을 고려해야 합니다. 이것들은 무엇일까요? 글을 읽고 더 알아보세요. PCB 조립 제조사 선택 전 고려해야 할 중요 포인트들&n