PCB 제조 공정의 이해: 핵심 인사이트와 구조 분석

인쇄 회로 기판(PCB)의 작동 원리와 응용을 이해하려면 제조 공정을 아는 것이 필수적입니다. PCB 제조 공정을 알면 기판의 기능에 대한 더 깊은 통찰을 얻을 수 있습니다. 제조 공정은 PCB 설계의 가장 기초적인 개념들을 소개해줍니다.

기본 기판 구조

PCB는 다층 구조이며, 이 층들이 제조 공정에 영향을 줍니다. 핵심 층은 구리층으로, 여기에 패턴(트레이스)이 형성됩니다. 패턴은 서로 다른 부품을 연결하는 회로 내 배선입니다.

양면 기판(2층)에는 탑 구리층과 바텀 구리층이 있습니다. 두 층 사이에는 유리섬유로 된 유전체 소재가 있는데, 이를 서브스트레이트(기재)라 부르며 엔지니어들은 흔히 FR4라고 지칭합니다.

대부분 기판에는 구리층 위아래로 추가 층이 있습니다. 이 층을 솔더마스크(Soldermask)라 하며, PCB 제조 공정의 핵심 요소입니다.

솔더마스크

솔더마스크는 구리층 위에 올려진 절연층으로, 기판 위 부품들이 서로 전기적으로 접촉하지 않게 합니다. 기판 위에는 실크스크린(Silkscreen) 층이 있는 경우가 많은데, 이는 PCB 내 부품을 식별하는 텍스트입니다.

솔더마스크는 PCB에서 볼 수 있는 녹색 층입니다. 노출된 구리에는 솔더마스크를 도포합니다. 제조 공정에는 기판에 구멍(스루홀)을 뚫는 과정도 포함됩니다.

이 구멍들은 기판을 관통해 도금되며, 구리가 구멍 벽 전체에 형성됩니다. 부품 납땜에 주로 쓰이는 구멍들입니다. 다른 유형의 구멍도 있는데, 엔지니어들은 이를 비아(Via)라고 부릅니다.

비아는 한 층의 배선을 다른 층과 연결합니다. 기판을 자세히 보면 연한 녹색 영역과 진한 녹색 영역이 있습니다. 연한 녹색 영역에는 구리가 FR4 서브스트레이트 위에 올려져 있습니다.

실크스크린

PCB의 구리는 넓은 면(플레인)과 패턴(트레이스) 형태로 존재합니다. 실크스크린은 최상층에 자리해 기판의 밝은 색상 반사를 만듭니다. 구리의 어두운 영역은 솔더마스크와 서브스트레이트입니다.

다층 기판 제조

다층 기판은 개별 기판을 샌드위치처럼 적층한 구조입니다. 즉, 한 기판 위에 다른 기판을 쌓아 올리는 방식으로 만듭니다. 컴퓨터 메인보드 같은 경우 약 16층까지 구성되며 매우 복잡합니다.

제조 공정의 의의

PCB 공정은 극도로 복잡합니다. 수많은 공정 단계와 다양한 설계의 대형 기판들이 공장을 통과합니다. 오늘날 고도로 자동화된 대형 설비 덕분에 하루에도 대량의 PCB를 생산할 수 있게 됐습니다. 이 단순한 현상이 전 세계 기술 혁신의 성장을 확장시키고, 기계·전자 발전의 가속화를 이끌었습니다.