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PCB 제조 공정 : PCB 제조 방법

PCB 제조 공정 : PCB 제조 방법

PCB 제조 공정은 전자 산업에 관련된 모든 사람에게 매우 중요합니다. 인쇄 회로 기판, PCB는 전자 회로의 기초로 매우 널리 사용됩니다. 인쇄 회로 기판은 회로를 구축 할 수있는 기계적 기반을 제공하는 데 사용됩니다. 따라서 거의 모든 회로는 인쇄 회로 기판을 사용하며 수백만 개의 수량으로 설계되고 사용됩니다.

PCB는 오늘날 거의 모든 전자 회로의 기초를 형성하지만 당연한 것으로 간주되는 경향이 있습니다. 그럼에도 불구하고이 전자 분야의 기술은 발전하고 있습니다. 트랙 크기가 줄어들고, 필요한 연결 증가를 수용하기 위해 기판의 레이어 수가 증가하고 있으며, 더 작은 SMT 장치를 처리 할 수 ​​있고 생산에 사용되는 납땜 프로세스를 수용 할 수 있도록 설계 규칙이 개선되고 있습니다.

PCB 제조 공정은 다양한 방법으로 달성 할 수 있으며 다양한 변형이 있습니다. 많은 작은 변형에도 불구하고 PCB 제조 공정의 주요 단계는 동일합니다.

PCB 구성 요소

인쇄 회로 기판, PCB는 다양한 물질로 만들 수 있습니다. FR4로 알려진 유리 섬유 기반 보드의 형태로 가장 널리 사용됩니다. 이는 온도 변화 하에서 합리적인 수준의 안정성을 제공하며 과도하게 비싸지 않으면 서 심하게 고장 나지 않습니다. 저가의 상업용 제품의 PCB에 다른 저렴한 재료를 사용할 수 있습니다. 기판의 유전 상수가 중요하고 낮은 수준의 손실이 필요한 고성능 무선 주파수 설계의 경우 작업하기가 훨씬 더 어렵지만 PTFE 기반 인쇄 회로 기판을 사용할 수 있습니다.

부품을위한 트랙이있는 PCB를 만들기 위해 먼저 구리 클래드 보드를 얻습니다. 이것은 일반적으로 양면에 구리 클래딩이있는 기판 재료 (일반적으로 FR4)로 구성됩니다. 이 구리 클래딩은 보드에 접착 된 얇은 구리 시트 층으로 구성됩니다. 이 결합은 일반적으로 FR4에 매우 좋지만 PTFE의 특성으로 인해이를 더 어렵게 만들고 이는 PTFE PCB의 처리에 어려움을 더합니다.

기본 PCB 제조 공정

베어 PCB 보드를 선택하고 사용 가능한 다음 단계는 보드에 필요한 트랙을 만들고 원하지 않는 구리를 제거하는 것입니다. PCB의 제조는 일반적으로 화학적 에칭 공정을 사용하여 이루어집니다. PCB에 사용되는 가장 일반적인 식각 형태는 염화 제 2 철입니다.

트랙의 올바른 패턴을 얻기 위해 사진 프로세스가 사용됩니다. 일반적으로 베어 인쇄 회로 기판의 구리는 얇은 포토 레지스트 층으로 덮여 있습니다. 그런 다음 필요한 트랙을 자세히 설명하는 사진 필름 또는 포토 마스크를 통해 빛에 노출됩니다. 이러한 방식으로 트랙의 이미지가 포토 레지스트에 전달됩니다. 이를 통해 포토 레지스트를 현상기에 배치하여 트랙이 필요한 보드 영역 만 레지스트로 덮습니다.

프로세스의 다음 단계는 트랙이나 구리가 필요하지 않은 영역을 에칭하기 위해 인쇄 회로 기판을 염화 제 2 철에 배치하는 것입니다. 염화 제 2 철의 농도와 기판의 구리 두께를 알면 필요한 시간 동안 식각 거품에 넣습니다. 인쇄 회로 기판을 에칭에 너무 오래두면 염화 제 2 철이 포토 레지스트를 약화시키는 경향이 있으므로 일부 정의가 손실됩니다.

대부분의 PCB 보드는 사진 처리를 사용하여 제조되지만 다른 방법도 사용할 수 있습니다. 하나는 고정밀 특수 밀링 머신을 사용하는 것입니다. 그런 다음 기계는 구리가 필요하지 않은 영역에서 구리를 분쇄하도록 제어됩니다. 제어는 분명히 자동화되고 PCB 설계 소프트웨어에 의해 생성 된 파일에서 구동됩니다. 이러한 형태의 PCB 제조는 대량 생산에 적합하지 않지만 매우 소량의 PCB 프로토 타입 수량이 필요한 많은 경우에 이상적인 옵션입니다.

PCB 프로토 타입에 때때로 사용되는 또 다른 방법은 실크 스크리닝 프로세스를 사용하여 에칭 방지 잉크를 PCB에 인쇄하는 것입니다.

다층 인쇄 회로 기판

전자 회로의 복잡성이 증가함에 따라 PCB의 양면만으로 필요한 모든 연결을 제공하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 이것은 고밀도 마이크로 프로세서 및 기타 유사한 보드를 설계 할 때 매우 일반적으로 발생합니다. 이 경우 다층 보드가 필요합니다.

다층 인쇄 회로 기판의 제조는 단층 기판과 동일한 공정을 사용하지만 상당히 더 높은 정확도와 제조 공정 제어가 필요합니다.

보드는 각 층에 하나씩 훨씬 더 얇은 개별 보드를 사용하여 만들어지며 전체 PCB를 생산하기 위해 함께 결합됩니다. 레이어 수가 증가함에 따라 완성 된 PCB가 너무 두꺼워지는 것을 방지하기 위해 개별 보드가 더 얇아 져야합니다. 또한 레이어 사이의 등록은 구멍이 정렬되도록 매우 정확해야합니다.

서로 다른 레이어를 함께 접착하기 위해 보드를 가열하여 접착 재료를 경화시킵니다. 이로 인해 일부 변형 문제가 발생할 수 있습니다. 대형 다층 보드는 올바르게 설계되지 않은 경우 뚜렷한 뒤틀림이있을 수 있습니다. 이는 예를 들어 내부 레이어 중 하나가 전원 평면 또는 접지 평면 인 경우 특히 발생할 수 있습니다. 이것은 그 자체로 괜찮지 만, 합리적으로 중요한 부분에 구리가 없어야하는 경우. 이로 인해 뒤틀림을 유발할 수있는 PCB 내 변형이 발생할 수 있습니다.

PCB 구멍 및 비아

종종 비아 홀 또는 비아라고 불리는 홀은 PCB 내에 서로 다른 지점에서 서로 다른 레이어를 함께 연결하는 데 필요합니다. 리드 구성 요소를 PCB에 장착 할 수 있도록 구멍이 필요할 수도 있습니다. 또한 일부 고정 구멍이 필요할 수 있습니다.

일반적으로 구멍의 내부 표면에는 구리 층이있어 보드의 층을 전기적으로 연결합니다. 이러한 "도금 관통 구멍"은 도금 공정을 사용하여 생산됩니다. 이런 식으로 보드의 레이어를 연결할 수 있습니다.

그런 다음 수치 제어 드릴링 머신을 사용하여 드릴링을 수행하며, 데이터는 PCB CAD 설계 소프트웨어에서 제공됩니다. 다른 크기의 구멍 수를 줄이는 것이 PCB 제조 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

보드의 내부 레이어를 연결해야하는 경우와 같이 일부 구멍은 보드 중앙에만 존재해야 할 수도 있습니다. 이러한 "블라인드 비아"는 PCB 레이어가 함께 결합되기 전에 관련 레이어에 드릴됩니다.

PCB 솔더 도금 및 솔더 레지스트

PCB가 납땜 될 때 납땜되지 않는 영역을 납땜 레지스트라고하는 층으로 보호해야합니다. 이 레이어를 추가하면 솔더로 인한 PCB 보드의 원치 않는 단락을 방지하는 데 도움이됩니다. 솔더 레지스트는 일반적으로 폴리머 층으로 구성되며 솔더 및 기타 오염 물질로부터 기판을 보호합니다. 솔더 레지스트의 색상은 일반적으로 진한 녹색 또는 빨간색입니다.

리드 또는 SMT와 같이 보드에 추가 된 구성 요소를 보드에 쉽게 납땜 할 수 있도록 보드의 노출 된 영역은 일반적으로 "주석 처리"되거나 납땜으로 도금됩니다. 때때로 보드 또는 보드 영역이 금으로 도금 될 수 있습니다. 이것은 가장자리 연결에 일부 구리 핑거를 사용하는 경우 적용 할 수 있습니다. 금이 변색되지 않고 우수한 전도성을 제공하므로 저렴한 비용으로 좋은 연결을 제공합니다.

PCB 실크 스크린

종종 텍스트를 인쇄하고 다른 작은 인쇄 된 ID를 PCB에 배치해야합니다. 이는 보드를 식별하는 데 도움이 될 수 있으며 결함을 찾는 데 도움이되도록 구성 요소 위치를 표시하는데도 도움이 될 수 있습니다. PCB 설계 소프트웨어에서 생성 된 실크 스크린은 베어 보드의 다른 제조 공정 후에 보드에 표시를 추가하는 데 사용됩니다. 완료되었습니다.

PCB 프로토 타입

모든 개발 프로세스의 일부로 일반적으로 전체 생산을 시작하기 전에 프로토 타입을 만드는 것이 좋습니다. PCB 프로토 타입이 일반적으로 전체 생산 전에 제조되고 테스트되는 인쇄 회로 기판의 경우도 마찬가지입니다. 일반적으로 PCB 프로토 타입은 제품 개발의 하드웨어 설계 단계를 완료해야하는 압박이 항상 있기 때문에 신속하게 제조해야합니다. PCB 프로토 타입의 주요 목적은 실제 레이아웃을 테스트하는 것이므로 소량의 PCB 프로토 타입 보드 만 필요하므로 약간 다른 PCB 제조 프로세스를 사용하는 것이 종종 허용됩니다. 그러나 최종 PCB 제조 공정에 최대한 가깝게 유지하여 변경 사항이 거의없고 최종 인쇄 회로 기판에 새로운 요소가 거의 도입되지 않도록하는 것이 항상 현명합니다.

PCB 제조 공정은 전자 제품 생산 라이프 사이클의 필수 요소입니다. PCB 제조는 많은 새로운 기술 영역을 사용하므로 사용되는 구성 요소 및 트랙의 크기를 줄이고 보드의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

비디오보기: 스스로하는 SMD PCB 조립방법 (십월 2020).