직접 만드는 PCB: 수제 인쇄 회로 기판 초보자 가이드

현대 인쇄 회로 기판(PCB)은 오늘날 기술의 생명줄입니다. 어떤 형태로든 PCB가 없는 전자 제품을 찾는 것은 거의 불가능합니다. 전문 PCB 제조업체가 고품질 인쇄 회로 기판을 생산하지만, 여러분도 직접 수제 PCB를 만들 수 있습니다. 다음 가이드에서 그 방법을 보여드리겠습니다.

수제 PCB - 인쇄 회로 기판이란 무엇인가?

부품이 실장된 인쇄 회로 기판 이미지

인쇄 회로 기판은 20세기 후반에 널리 보급되었습니다. 그 전에는 제조업체가 기기 부품을 전선으로 직접 연결했습니다. 그 결과 지저분하고 어수선했습니다. PCB의 탄생은 이 문제를 해결하고자 했습니다.

본질적으로 PCB는 유리 섬유의 평평한 조각을 관통하는 내장된 전선 모음입니다. 어떻게 작동하는지 이해하려면 제조업체가 어떻게 만드는지 알아야 합니다.

제조 과정에서 제조업체는 유리 섬유 조각을 쌓고 화학 레진으로 처리합니다. 레진이 이들을 결합시킵니다.

다음으로 제조업체는 유리 섬유 슬래브 양면에 구리 층을 적용합니다. 그런 다음 포토레지스트를 적용합니다. 제조업체는 보드의 트레이스와 일치하는 PCB 레이아웃 패턴을 에칭합니다. 그 후 UV 빛으로 보드를 경화하고 건조시킵니다.

완전 조립 후 리플로우 오븐으로 이동하는 인쇄 회로 기판

다음으로 제조업체는 따뜻한 물로 보드를 세척하여 노출된 부분을 씻어내고 구리 트랙만 남깁니다. 이 트랙은 구리 에칭 공정 후 PCB가 어떻게 보일지의 기초가 됩니다.

보드의 사양과 설계에 따라 제조업체는 마운팅 홀, 스루홀, 비아 홀을 뚫어 연결과 부품을 위한 구멍을 만듭니다.

그럼에도 불구하고 PCB는 기판 위의 전기 연결 모음에 불과하므로, 간단한 것을 만들기 위해 화려한 제조 공정이 필요하지 않습니다. 이 가이드의 나머지 부분에서 그 방법을 보여드리겠습니다.

수제 PCB - 집에서 PCB 만드는 방법?

세 개의 구리 인쇄 회로 기판 모음

이 섹션에서는 집에서 직접 DIY PCB를 만드는 방법을 다룹니다. 필요한 모든 재료 목록을 포함했습니다. 하지만 저희 추산으로는 가장 필수적인 구성 요소는 PCB 설계 소프트웨어입니다. 다행히 여러분을 위해 회로 설계를 돕는 훌륭한 오픈소스 설계 소프트웨어가 많이 있습니다. 이들은 다음과 같습니다:

• Autodesk Eagle
• KiCad
• Fritzing
• DesignSpark PCB
• ExpressPCB
• PCBWizard

이 도구들 각각은 PCB 레이아웃 설계 방법을 배우는 데 도움이 되는 튜토리얼과 문서를 제공합니다. 원하는 PCB 설계를 만들고 출력했다면 이 가이드의 나머지 부분을 진행할 수 있습니다.

인쇄 회로 기판 스케치

수제 PCB - 필수 도구 및 재료

• 광택 인쇄된 오래된 잡지 종이나 광고 브로셔
• 오래된 신문
• 레이저 또는 잉크젯 프린터
• 의류용 스팀 다리미
• 동박 적층 시트
• 염화 제2철 분말 용액 (FeCl3 에칭 용액)
• 식기 세척용 수세미/스틸 울
• 아세톤 (매니큐어 리무버/신나)
• 고무 장갑
• 플라스틱 상자/플라스틱 용기
• 티스푼
• PVC 전선
• A4 포토/광택 용지
• 사포
• 검정 영구 마커
• 커터 칼
• 사포
• 페이퍼 타월 한 롤
• 솜
• 투명 테이프
• 갈색 종이
• 오븐 장갑

지침

이 튜토리얼에서는 단순하게 유지하기로 했습니다. 555 타이머 칩에 연결되는 PCB를 만들 것입니다. 따라서 여러분만의 터치 스위치를 개발하거나 통합할 수 있습니다. 이 섹션의 지침을 진행하기 전에 모든 재료와 도구가 있는지 확인하세요.

칩 모음과 회로 기판 세트

수제 PCB - 1단계

PCB 설계 소프트웨어 도구 중 하나를 사용하여 만든 PCB 레이아웃을 잉크젯 또는 레이저 프린터로 출력하세요. 흑백/그레이스케일로 출력되는지 확인하세요. PCB 설계 소프트웨어와 프린터 드라이버 설정에서 설정을 구성할 수 있습니다.

또한 미러 출력(mirror printout)이어야 합니다. 게다가 광택 용지의 광택 면에 출력되어야 합니다. 출력이 완료되면 기사에서 디자인을 잘라내세요.

PCB 레이아웃 출력

수제 PCB - 2단계

커터를 사용하여 동박 적층 시트에서 정사각형 조각을 자릅니다. 자를 때 출력된 PCB 레이아웃을 크기 참조로 사용하세요.

수제 PCB - 3단계

스틸 울이나 주방 수세미로 자른 적층 시트의 구리 면을 문질러 상단 산화층과 포토레지스트 층을 제거합니다. 이렇게 하면 PCB 레이아웃 설계를 구리에 붙이기 쉬워집니다.

수제 PCB - 4단계

출력된 PCB 레이아웃을 처리된 구리 적층 층(최종 PCB가 될)의 위에 전사합니다. 용지의 광택 부분이 아래를 향하고 구리 적층 조각의 측면과 정렬되도록 하세요.

수제 PCB - 5단계

다음으로 구리 조각과 출력된 설계 용지 위에 갈색 종이를 올립니다. 갈색 종이가 보호 역할을 하며 디자인을 구리 조각에 다리미로 누릅니다. 이때 다음을 확인해야 합니다:

• 평평한 나무 또는 화강암 표면 사용
• 다리미를 스팀 모드로 설정하지 않음
• 꾸준한 압력을 가하며 천천히 다림질
• 구리 보드가 고정되어 있어야 함 - 롱노즈 플라이어 사용 가능

의류용 스팀 다리미 이미지. 다리미가 최대 온도에 도달할 때까지 예열.

제대로 하면 전체 전사 과정에 1시간 정도 걸립니다. 하지만 다리미 사용이 불편하다면 연필과 검정 영구 마커를 사용하여 디자인을 구리 면에 전사할 수도 있습니다.

6단계

오븐 장갑을 사용하여 구리 조각을 미지근한 물이 담긴 그릇, 싱크대, 또는 용기에 옮깁니다. 다음으로 10분간 담가둡니다. 마지막으로 종이를 구리에서 부드럽게 분리합니다. 가장 효과적인 방법은 낮은 각도에서 종이를 구리에서 벗겨내는 것입니다.

경우에 따라 디자인이 구리 면에 완전히 나타나지 않을 수 있습니다. 그런 경우 검정 영구 마커로 빠진 선을 채워야 합니다.

7단계

이제 플레이트를 에칭해야 합니다. 고무 장갑을 끼고 바닥, 책상, 카운터를 갈색 종이나 신문으로 덮으세요. 이렇게 하면 에칭 용액이 이를 망치는 것을 방지할 수 있습니다.

플라스틱 용기나 상자에 물을 채우고 염화 제2철 분말 3티스푼을 넣습니다. 용액이 녹을 때까지 조심스럽게 저으세요. 다음으로 PCB(구리 조각)를 용액에 30분간 담그거나 원치 않는 구리가 드러날 때까지 담급니다.

플라이어를 사용하여 에칭 과정이 완료되었는지 확인하세요. 최종 제품에서 원치 않는 구리가 제거되어야 합니다.

8단계

PCB 에칭이 완료되면 남은 염화 제2철 용액을 희석하여 조심스럽게 폐기하세요. 배수구나 변기에 버리지 마세요. 배관과 파이프를 손상시킬 수 있습니다. 가능하다면 지역 유해 화학 물질 수거 서비스에 문의하세요.

아세톤(매니큐어 리무버) 몇 방울을 솜에 묻혀 PCB의 잉크/토너를 닦아내 구리 레이아웃을 드러냅니다. 다음으로 따뜻한 물로 PCB를 조심스럽게 세척하고 페이퍼 타월로 말립니다.

마지막으로 사포를 사용하여 PCB 가장자리를 다듬고 매끄럽게 만듭니다. 마이크로 전동 드릴로 스루홀을 만들 수 있습니다. 또는 전자 부품을 PCB에 직접 납땜할 수 있습니다. PCB를 더 전통적인 외관으로 만들고 싶다면 녹색 또는 빨간색 UV 경화 솔더 페인트를 구매할 수 있습니다.

이렇게 하면 작업 공간을 정리하는 것만 남고, 견고한 수제 PCB가 완성됩니다.

부품 없는 인쇄 회로 기판

결론

브레드보드는 기초를 배울 때 훌륭합니다. 하지만 실제 납땜 가능한 PCB가 더 복잡한 프로젝트에는 더 좋다는 것을 알게 될 것입니다. 그럼에도 불구하고 이 가이드를 즐겁게 읽으셨기를 바랍니다. PCB 제조 공정에 대해 더 알고 싶으시면 저희 웹사이트의 나머지 부분을 방문해 주시기 바랍니다. 항상 읽어주셔서 감사합니다.