제조업체나 유통업체의 장기 품질 보증에 대한 기본 요구는 건전한 품질 관리 시스템, 즉 국제적 관점에서의 ISO9001에 있습니다. 자동차 산업의 특수성으로 인해 북미의 세 주요 자동차 제조업체가 1994년 자동차 산업에 고유한 품질 관리 시스템을 공동 설립했는데, 이것이 QS9000입니다. 21세기 초, 세계 자동차 제조업체들은 ISO9001 규정을 기반으로 새로운 품질 관리 시스템을 발표했는데, 이것이 ISO/TS16949입니다.
자동차 산업의 전 세계 기술 규격으로서 ISO/TS16949는 자동차 산업의 특수 요구 사항을 통합하고 자동차 부품 공급망에서 결함 예방, 품질 변동, 폐기물 감소에 초점을 맞춥니다.
따라서 자동차 PCB 제조업체가 진정한 자동차 시장에 진입하기 전에 달성해야 할 첫 번째 인증은 ISO/TS16949입니다.
자동차 신뢰성은 주로 두 가지 측면으로 나뉩니다: 하나는 제어 유닛과 전자 컴포넌트가 정상적으로 작동하는 수명 기간이고, 다른 하나는 자동차 제어 유닛과 전자 컴포넌트가 극한 환경에서 우수하게 작동할 수 있는 환경 저항성입니다.
자동차의 평균 수명은 10~12년이며, 이 기간 동안 컴포넌트나 취약 부품만 교체할 수 있습니다. 즉, 전자 시스템과 PCB는 자동차와 같은 서비스 연수를 가져야 합니다.
차량은 적용 과정에서 기후와 환경의 영향을 받으며, 영하의 추위, 극한의 더위, 장기간의 일조와 비를 포함합니다. 이 외에도 작동하는 전자 컴포넌트와 시스템에서 발생하는 열로 인한 환경 변화를 견뎌야 합니다. 자동차 전자 시스템과 PCB도 마찬가지입니다. 자동차 전자 시스템은 온도, 습도, 비, 산성 연기, 진동, 전자파 간섭(EMI), 전류 서지 등 환경의 다음과 같은 가혹함을 극복해야 합니다.
경량화와 소형화는 연료 절약에 유리하며, 이는 각 컴포넌트와 회로 보드의 경량화와 소형화에서 기인합니다. 예를 들어, 21세기 초 자동차용 ECU(전자 제어 유닛) 부피는 1,200cm³였으나 최소 4배 이상 축소되었습니다. PCB의 경량화와 소형화는 밀도 향상, 면적 축소, 얇아짐, 다층화에서 비롯됩니다.
기계 및 전자 장치의 결합으로서 현대 차량 기술은 전통적 기술과 최신 과학 기술을 통합합니다. 서로 다른 부품은 서로 다른 기능을 가진 전자 장치에 의존하여, 서로 다른 임무를 가진 PCB의 적용을 이끕니다.
자동차용 PCB의 기판 재료 구분에 따라 무기 세라믹 기반 PCB와 유기 수지 기반 PCB로 분류할 수 있습니다. 세라믹 기반 PCB의 주요 특성은 높은 내열성과 우수한 치수 안정성으로, 고열 환경의 엔진 시스템에 적용 가능합니다. 그러나 세라믹 기반 PCB는 제조성이 나빠 회로 보드 비용이 높습니다. 내열성이 향상된 새롭게 개발된 수지 기판으로 인해 수지 기반 PCB가 대부분의 현대 차량에 주로 적용됩니다.
일반적인 규칙: 서로 다른 성능의 기판 재료를 사용하는 PCB는 차량의 서로 다른 섹션에 적용되어 서로 다른 기능 구현을 담당합니다. 다음 표는 차량 장치나 계기 일부와 호환되는 PCB 유형을 보여줍니다.
| 차량 장치 | PCB 유형 |
| 속도계; 에어컨 | 단면/양면 PCB 단면/양면 플렉시블 PCB |
| 카 스테레오; 모니터 | 양면 PCB 다층 PCB 플렉시블 PCB |
| 자동차 통신 장치; 무선 위치 기기; 보안 제어 시스템 | 다층 PCB HDI PCB 플렉시블 PCB |
| 엔진 시스템; 동력 전달 제어 시스템 | 메탈 코어 PCB 리지드-플렉스 PCB |
| 차량 전원 컨트롤러; 내비게이션 장치 | 임베디드 PCB |
공공 안전에 관련된 운송 수단 유형으로서 자동차는 고신뢰성 제품 범위에 속합니다. 일반적인 치수, 외관, 기계 및 전자 성능 요구 사항 외에도 일련의 신뢰성 테스트를 구현해야 합니다.
차량의 서로 다른 섹션에 따라 5단계가 설정됩니다. 아래 표는 차량 다양한 섹션의 PCB 열 사이클 온도를 요약합니다:
| 차량 섹션 | 레벨 | 저온 | 고온 |
| 차체 내부 | A | -40°C | 85°C |
| 차량 하부 | B | -40°C | 125°C |
| 엔진 상부 | C | -40°C | 145°C |
| 변속기 부품 | D | -40°C | 155°C |
| 엔진 내부 | E | -40°C | 165°C |
자동차 PCB가 극한 고열 환경에서 적용되는 것은 매우 정상이며, 이는 특히 외부 열과 자체 몸체에서 발생하는 열을 모두 견뎌야 하는 헤비 코퍼 PCB에 도전적입니다. 따라서 자동차 PCB의 내열성에 더 높은 요구 사항이 필요합니다.
열 충격 테스트에 참여하기 위해 자동차 PCB는 260°C 또는 288°C의 고온 솔더 페이스트에 10초간 3회 침지되어야 하며, 적격 PCB는 라미네이션, 돌기, 구리 균열 같은 문제가 없어야 합니다. 현재 무연 납땜이 PCB 어셈블리에 사용되며 상대적으로 높은 납땜 온도로 인해 열 충격 테스트에 더 많은 필요성이 추가되었습니다.
자동차 PCB는 비 오는 날과 습한 환경을 포함한 수많은 동적 환경을 거쳐야 하므로 THB 테스트를 수행할 필요가 있으며, 이는 PCB CAF(전도성 양극 필라멘트) 이동성 검사에도 능합니다. CAF는 회로 보드 상 인접 비아 사이, 인접 비아와 와이어, 인접 와이어, 인접 레이어 사이에서 발생합니다. 그 상황에서 절연성이 감소하거나 심지어 쇼트로 이어집니다. 절연 저항은 비아, 와이어, 레이어 간 거리에 의해 결정되어야 합니다.
군용 레이더와 유사하게, 근거리 레이더로서 자동차 충돌 방지 또는 예측 비상 제동 시스템은 PCB에 의존하여 마이크로웨이브 고주파 신호를 전송합니다. 따라서 낮은 유전 손실을 가진 기판 재료가 제안되며, 보통 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)가 적용됩니다. 일반적인 FR-4와 다른 기판 재료로서 PTFE나 유사한 고주파 재료는 자연스럽게 독특한 제조성을 요구합니다. 예를 들어, 비아 드릴링 공정에서 특수 드릴링 속도가 필요합니다.
차량은 높은 전자 밀도와 전력으로 인해 더 많은 열을 발생시키는 경향이 있습니다. 하이브리드 및 순수 전기 차량 수가 증가함에 따라 진보된 동력 전달 시스템이 요구되며, 이는 열 방산 능력과 더 큰 전류에 대한 높은 수요를 이끕니다. 이를 달성하기 위해 PCB의 구리 두께를 늘리거나 다층 PCB에 구리 리드와 금속을 임베드해야 합니다.
헤비 코퍼 양면 PCB 제조는 쉽지만 헤비 코퍼 다층 PCB 제조는 상당히 어렵습니다. 핵심은 헤비 코퍼 그래픽 에칭과 헤비 코퍼 갭 충전에 있습니다.
헤비 코퍼 다층 PCB의 내부 회로는 헤비 코퍼입니다. 이후 그래픽 전사는 극도로 높은 내식성을 가진 헤비 필름을 요구합니다. 에칭 시간은 충분히 길어야 하고, 에칭 장치와 기술 조건은 최적 상태를 유지하여 헤비 코퍼의 우수한 회로를 보장해야 합니다.
내부 도체와 절연 기판 재료 표면 사이에 큰 차이가 있고 일반적인 다층 PCB 스택업이 레진을 완전히 채우지 못해 공동 생성을 초래하므로, 높은 수지 함량을 가진 얇은 프리프레그가 제안됩니다. 일부 다층 PCB는 내부 회로에 서로 다른 구리 두께를 포함하므로 큰 차이와 작은 차이 영역에 서로 다른 프리프레그를 사용할 수 있습니다.
임베디드 컴포넌트 PCB는 조립 밀도를 높이고 제품 전체 크기를 줄이기 위해 휴대폰에 처음 적용되었으며, 이는 다른 전자 제품에도 본질적으로 중요합니다. 그래서 임베드먼트 기술이 자동차 전자 장치에 사용됩니다.
컴포넌트 임베드먼트 방법에 따라 많은 임베디드 PCB 제조 옵션이 있습니다:
엔터테인먼트 및 통신 기능 측면에서 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터와 유사하게, 차량도 HDI PCB를 요구합니다. 결과적으로 마이크로비어 드릴링, 전기 도금, 상호 연결 기술이 자동차 PCB에 적용되어야 합니다.
두 인덕터(또는 두 PCB 와이어조차)가 서로 가까이 오면 인덕턴스가 생성됩니다. 한 회로(회로 A)의 전류가 생성하는 자기장은 이후 다른 회로(회로 B)의 전류를 구동합니다. 이 과정은 변압기 1차와 2차 코일 간의 상호 효과와 유사합니다. 두 전류가 자기장을 통해 상호작용할 때 생성된 전압은 상호 인덕턴스(Lₘ)에 의해 결정됩니다: 
. 이 공식에서 Y_B는 회로 B에 입력되는 오차 전압이고, L_A는 회로 A를 통과하는 전류입니다. Lₘ은 회로 간격, 인덕턴스 루프 면적, 루프 방향에 매우 민감합니다.
따라서 회로 내 모든 인덕터를 배치하는 최적의 방법은 콤팩트한 회로 레이아웃과 커플링 균형 감소를 통해 달성할 수 있습니다.
상호 인덕턴스 분포는 인덕터 정렬과 관련됩니다. 따라서 회로 B의 방향을 수정하여 그 전류 루프가 회로 A의 자기력 선과 평행하게 만듭니다. 이를 달성하기 위해 인덕터를 수직으로 배치해야 하며, 이는 상호 인덕턴스 감소에 유리합니다.
자동차 PCB 인덕터 레이아웃 규칙:
인덕터 정렬이 자기장 커플링에 영향을 미치는 것과 유사하게, 리드들이 서로 가까이 있으면 커플링에도 영향을 미치며 상호 인덕턴스가 발생할 수 있습니다. RF 회로의 주요 문제는 입력 매칭 네트워크, 수신기의 공명 채널, 송신기의 안테나 매칭 네트워크 같은 민감한 컴포넌트 레이아웃에 있습니다.
귀환 전류 경로는 메인 전류 경로에 가능한 한 가깝게 하여 복사장을 최소화해야 하며, 이는 전류 루프 면적 감소에 유리합니다. 최적의 저임피던스 경로는 보통 리드 아래의 그라운드 영역으로, 루프 면적이 유전체 두께 × 리드 길이 영역으로 효과적으로 제한됩니다. 그러나 그라운드 영역이 분할되면 루프 면적이 확대됩니다. 분할 영역을 가로지르는 리드의 경우, 귀환 전류가 고임피던스 경로를 가로지르도록 강제되어 전류 루프 면적이 크게 증가합니다. 이러한 유형의 레이아웃은 회로가 상호 인덕턴스에 접근 가능하게 만듭니다.
한마디로, 리드 아래에 통합된 그라운드를 가능한 한 많이 보장해야 합니다. 통합된 매스 영역 그라운드는 회로 성능 향상에 유리합니다.
RF 회로가 해결해야 할 주요 문제는 보통 전자 컴포넌트와 상호 연결을 포함한 회로의 나쁜 특성 임피던스입니다. 낮은 두께의 구리 층은 인덕턴스 와이어와 동등합니다. 또한 구리 층과 인접 리드 간의 조합으로 분포 정전용량이 형성될 수 있습니다. 리드들이 관통 홀을 통과할 때 인덕턴스와 정전용량 특성도 나타납니다.
관통 홀 정전용량은 주로 관통 홀 패드 에지의 구리와 바닥 구리 사이의 정전용량에서 비롯됩니다. 관통 홀 정전용량에 영향을 주는 또 다른 요소는 금속 관통 홀의 실린더입니다. 기생 정전용량은 보통 고속 디지털 신호의 낮은 신호 에지만 유도하므로 영향이 적습니다.
관통 홀의 가장 큰 효과는 상호 연결에 의해 야기되는 해당 기생 인덕턴스입니다. 대부분의 금속 관통 홀이 RF PCB 설계에서 통합 컴포넌트와 같은 치수를 가지므로, 이 공식을 사용하여 관통 홀 효과를 추정할 수 있습니다: 
. 이 공식에서 L_VIA는 관통 홀의 통합 인덕턴스, h는 인치 단위 비아 높이, d는 인치 단위 비아 직경을 나타냅니다.
결과적으로 회로 레이아웃은 다음 원칙을 준수해야 합니다:
그라운딩 또는 전원 평면은 시스템의 모든 컴포넌트에 저임피던스 경로를 통해 전력을 공급하는 공통 기준 전압을 정의합니다. 이 방식을 기반으로 모든 전기장이 균형을 이루고 우수한 차폐 방식이 생성될 수 있습니다.
직류는 항상 저임피던스 경로를 통해 흐릅니다. 마찬가지로 고주파 전류도 처음 순간에 최저 임피던스 경로를 통해 흐르는 경로입니다. 따라서 그라운드 평면 위의 표준 PCB 리드의 경우, 귀환 전류는 리드 바로 아래의 그라운드 영역으로 흐르려 합니다. 이후 분할된 그라운드 영역은 모든 종류의 노이즈를 야기하며, 이는 자기장 커플링이나 전류 축적을 통해 크로스토크를 더욱 증가시킵니다. 결과적으로 그라운드 무결성을 가능한 한 많이 보장해야 하며, 그렇지 않으면 귀환 전류가 크로스토크를 유발합니다.
추가로, 필링 그라운드(보호 와이어라고도 함)는 연속적인 그라운드를 배치하기 어려운 영역이나 민감한 회로 차폐가 필요한 회로 설계에 보통 적용됩니다. 그라운딩 관통 홀을 와이어 단자나 와이어를 따라 배치하여 차폐 효과를 높일 수 있습니다. 보호 와이어는 귀환 전류 경로를 제공하도록 설계된 리드와 혼합될 수 없으며, 이는 크로스토크를 유발할 수 있습니다.
구리 영역이 그라운드에 연결되지 않거나 한 단자에서만 그라운드에 연결되면 그 유효성이 감소합니다. 일부 경우, 주변 임피던스 변화나 회로 간 전위 경로 형성을 동반한 기생 정전용량이 생성되어 나쁜 효과를 초래합니다. 간단히 말해, 보드에 구리를 배치해야 한다면 동일한 도금 두께를 유지해야 합니다.
마지막으로, 안테나 근처의 그라운드 영역을 고려해야 합니다. 어떤 모노폴도 그라운드 영역, 라우팅, 관통 홀을 시스템 균형의 한 부분으로 간주하며, 비이상적인 균형 라우팅은 안테나의 복사 효율과 방향에 영향을 미칩니다. 따라서 그라운드 영역을 회로 보드의 모노폴 안테나 바로 아래에 직접 배치해서는 안 됩니다.
요약하자면, 그라운딩과 필링 측면에서 다음 설계 원칙을 준수해야 합니다:
결론적으로, 자동차 PCB 설계 규칙은 다음 표로 요약할 수 있습니다:
| 인덕터 레이아웃 | • 인덕터 간격은 가능한 한 크게; • 인덕터 정렬은 직각으로 설정; |
| 통합 그라운딩 | • 리드 아래에 통합 그라운딩 배치; |
| 관통 홀 | • 민감 영역의 관통 홀에 인덕턴스 모듈 설정; • 필터/매칭 네트워크는 독립적 관통 홀 의존; • 더 얇은 PCB 구리는 관통 홀 기생 인덕턴스 효과 감소; |
| 그라운딩 및 필링 | • 저임피던스 연속 그라운드 영역 제공; • 필링 와이어 단자를 관통 홀 어레이로 그라운드에 연결; • 구리 코팅 라인은 그라운드에 연결; |
기사 작성: PCBCart 편집자 Dora Yang, 2017년 8월 Bodo's Power System Magazine 게재.
산업기술
지그(jig)는 드릴링이나 탭핑 같은 반복 작업을 수행할 때 제조 공구를 제자리에 고정하는 도구입니다. 반면 픽스처(fixture)는 제조 공구를 가이드하지 않고 워크피스를 고정된 위치, 방향, 장소에 고정합니다. 일반적인 바이스(bench vise)는 픽스처의 흔한 가정용 예시입니다. 차이점은 있지만, 지그와 픽스처 모두 큰 차이를 만드는 도구입니다. 생산성을 높이고, 부품 반복성을 개선하며, 부품 조립과 분해를 쉽게 하고, 안전한 작업 환경 조성에도 도움이 됩니다. 거의 모든 자동화된 산업 제조 공정은 제대로 기능하는 부품을
2016년 3월 15일 PCB 제조 및 어셈블리 서비스 제공업체는 누군가의 아이디어를 현실로 구현하는 큰 책임을 집니다. PCB 설계 및 제조 공정의 각 단계에는 다른 파일과 정보가 필요합니다. 따라서 PCB 문서화는 제조업체에게 고객이 정확히 무엇을 원하는지 전달하는 데 도움이 됩니다. 그리고 필요한 정보를 미리 준비하면 전체 리드타임을 단축할 수 있습니다. 이는 더 쉽고 빠르며 정확한 견적을 받을 수 있게 할 뿐만 아니라 오류 없는 PCB 설계 및 제조를 보장합니다. PCB 설계에 필수적인 문서 항목 인쇄 회로 기판을 효율적으
