현대 전자제품에서 인쇄 회로 기판(PCB)의 역할

모든 전자 부품 내부에는 100~300미터의 배선이 들어있습니다. 오늘날 전자 부품은 다기능으로 여러 부품을 동시에 구동합니다. 전자제품이 작동하려면 각 부품이 상호 연결돼야 하고, 모든 부품이 매끄럽게 연동돼야 합니다. 스마트폰 내 단일 배선 길이는 축구장만 할 수 있지만, 기기를 열어도 이 배선들은 보이지 않습니다.

이 배선들이 인쇄 회로 기판(PCB) 안에 있기 때문입니다. PCB는 전자제품 안에서 볼 수 있는 녹색 기판입니다. 이 기판은 수백 개의 서로 다른 구리 배선을 다층으로 품고 있습니다. PCB는 내부 모든 부품에 구조와 체계를 부여합니다. PCB 부품 사이를 오가는 배선들이 모든 부품을 상호 연결시킵니다.

PCB는 어떻게 작동하는가?

PCB 작동 원리를 알기 전, 부품과 PCB의 차이를 이해해야 합니다. PCB 부품에는 마이크로칩, 커패시터, 저항기, 커넥터 등이 있으며, 이들은 솔더마스크 도움을 받아 PCB 위에 실장됩니다. 부품이 없는 PCB는 단순히 아무 것도 실장되지 않은 평평한 기판일 뿐입니다.

기판에 실장되지 않고 부착된 다른 부품들도 있습니다. PCB를 X선 촬영하면 내부 도전성 배선들이 뭉쳐 있고, 밝은 음영은 비전도성 절연체, 어두운 음영은 서로 겹쳐 정렬된 다층 배선임을 알 수 있습니다.

층이 나뉘어 있어도 서로 접촉하지 않습니다. 마이크로칩은 볼 그리드 어레이(BGA)라 불리는 연결 패드 그리드 위에 실장됩니다. 마이크로칩은 고도로 특화된 부품의 중앙 처리 장치 같은 역할을 합니다. PCB에는 다른 마이크로칩용 패드와 구획이 많이 있습니다.

PCB의 도전층

PCB는 다수의 도전층으로 구성됩니다. 탑과 바텀 층은 부품 실장면입니다. 기판 위 모든 부품은 전원이 필요하므로, 전원 공급만 전담하는 층들이 있습니다. 이를 파워 플레인(Power Plane)과 그라운드 플레인(Ground Plane)이라 부릅니다. 추가 그라운드 플레인은 방열과 전자파 차폐용입니다. 나머지 층들은 신호 배선으로 통신 역할을 합니다. 각 도전층은 구리, 절연 유리섬유, 전류 차단용 에폭시 수지로 구성됩니다. PCB는 용도에 따라 2~50층까지 다양하지만, 대부분 10층 내외입니다.

탑과 바텀에는 유색 솔더마스크가 덮여 있어 실장 패드를 보호하고 절연합니다. 그 위에는 실크스크린 잉크로 부품 실장 위치를 표시합니다.

맺음말

오늘날 우리가 보는 대다수 전자제품에서 인쇄 회로 기판은 필수적인 역할을 합니다. 수년간의 세심한 엔지니어링과 진화를 거쳐 오늘날의 PCB가 완성됐기에, 그 완성도는 핵심까지 완벽합니다.