PCB의 제조 공정은 무엇입니까?

PCB (Printed Circuit Board)는 전자 구성 요소를 지원하고 연결하는 물리적 플랫폼 역할을하는 거의 모든 전자 장치의 기본 구성 요소입니다. PCB 생산 프로세스를 이해하는 것은 엔지니어, 구매자 및 기술 전문가에게 제품 품질, 안정성 및 성능을 보장하는 데 중요합니다. 이 기사는 PCB 제조와 관련된 주요 단계를 소개하여 이러한 필수 구성 요소를 설계, 제작 및 테스트하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다.

설계 및 레이아웃 준비

첫 번째 중요한 단계 PCB 생산은 설계 및 레이아웃 준비이며, 전자 회로는 제조를위한 상세한 청사진으로 변환됩니다.

1. PCB 디자인 소프트웨어

Altium Designer, Kicad 및 Eagle과 같은 전문 소프트웨어 도구는 정확한 PCB 레이아웃을 만드는 데 널리 사용됩니다. 이 프로그램을 통해 엔지니어는 전기 연결을위한 회로 회로도, 구성 요소 배치 및 라우팅 경로를 정의 할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 또한 시뮬레이션 및 오류 확인을 허용하여 잠재적 인 문제를 조기에 식별하는 데 도움이됩니다.

2. Gerber 파일 생성

설계가 완료되면 PCB 제조업체가 사용하는 표준 형식 인 Gerber 파일로 내보내집니다. 이 파일에는 구리 층, 솔더 마스크, 실크 스크린 및 드릴 데이터에 대한 필요한 모든 정보가 포함되어 있으며 생산 기계의 정확한 지침으로 사용됩니다.

3. 제조 가능성 설계 (DFM) 점검

PCB를 안정적이고 비용 효율적으로 제조 할 수 있도록 DFM 검사가 수행됩니다. 이 점검은 제작 중에 오류를 최소화하기 위해 간격 규칙, 구멍 크기, 추적 폭 및 구성 요소 발자국을 확인합니다. 적절한 DFM은 지연 및 결함을 줄여 PCB 생산의 전체 수율을 향상시킵니다.

재료 선택 및 라미네이트 준비

PCB 생산 공정에서 적절한 재료를 선택하고 기본 라미네이트를 준비하는 것은 보드의 성능, 내구성 및 특정 응용 프로그램에 대한 적합성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 단계입니다.

1. 올바른 기판 선택

기판은 PCB의 기초 단열층 역할을하며 기계적지지를 제공하고 열, 전기 및 환경 특성에 영향을 미칩니다. 일반적인 기판 재료는 다음을 포함합니다.

• FR4 :  유리 섬유 강화 에폭시 수지로 만들어진 가장 널리 사용되는 기질. 기계적 강도, 전기 절연 및 비용 효율성을 제공하여 광범위한 전자 제품에 적합합니다.

• 세라믹 :  고주파 또는 고온 응용에 사용되는 세라믹 기판은 우수한 열전도율과 안정성을 제공하지만 더 비쌉니다.

• 폴리이 미드 :  유연성과 우수한 열 저항으로 알려진 폴리이 미드 기판은 굽힘 또는 폴딩이 필요한 유연한 PCB 및 응용 분야에 이상적입니다.

올바른 기판을 선택하는 것은 장치의 작동 환경, 기계적 응력, 전기 요구 사항 및 비용 제약과 같은 요소에 따라 다릅니다.

2. 구리 손상 라미네이트 준비

기판을 선택한 후, PCB 생산의 다음 단계는 기판에 결합 된 구리 포일로 구성된 구리-입은 라미네이트를 준비하는 것입니다. 구리 두께 (일반적으로 평방 피트 당 0.5 온스와 3 온스 사이)는 현재 요구 사항과 설계 복잡성에 따라 선택됩니다. 적절한 준비는 정확한 에칭과 신뢰할 수있는 전도성에 중요한 접착력과 균일 성을 보장합니다.

이미지 전송 및 에칭

PCB 생산에서, 회로 설계를 구리 라미네이트로 전송하고 에칭하는 것은 정확하게 전기 경로를 형성하는 데 중요한 단계이다.

1. 포토 레지스트 적용 및 UV 노출

포토 레지스트 층이 구리 위에 적용됩니다. UV 라이트를 사용하여 회로 패턴을 보드에 투사하여 다른 부품을 부드럽고 제거 할 수있는 미량 영역의 포토 라스트를 강화합니다. 이것은 디자인을 보드로 전달합니다.

2. 화학 에칭

그런 다음 보드를 화학적으로 에칭하여 보호되지 않은 구리를 제거하여 원하는 전도성 트레이스 만 남겨 둡니다. 신중한 제어는 과도한 에칭, 추적 무결성을 보존하는 것을 방지합니다.

3. 청소 및 검사

에칭 후, 포토 레지스트가 제거되고 보드가 청소됩니다. 시각적 및 자동 검사는 흔적이 손상되지 않고 결함이 없도록하여 PCB 생산의 품질을 보장합니다.

시추 및 도금을 통해

드릴링 및 도금은 PCB 생산의 필수 단계, 특히 다층 보드의 경우 정밀한 인터레이어 전기 연결이 필요한 다층 보드의 필수 단계입니다.

1. CNC 시추

컴퓨터 수치 제어 (CNC) 기계는 PCB 기판에서 정확한 구멍을 뚫습니다. 이 구멍은 다른 구리 층을 전기적으로 연결하는 구성 요소 리드 및 VIA에 대한 통과 역할을합니다. 신뢰할 수있는 전기 경로뿐만 아니라 구성 요소의 적절한 정렬 및 적합성을 보장하는 데 드릴링의 정확도가 중요합니다.

2. 전기 구리 도금

드릴링 후, 구멍은 전기 도금 공정을 통해 얇은 구리 층으로 코팅된다. 이 전도성 층은 구멍 벽을 일치시켜 PCB의 내부 층 사이에 안정적인 전기 연결을 만듭니다. 이 단계는 신호 무결성과 전기 연속성이 잘 형성된 VIA에 의존하는 다층 PCB에 중요합니다.

3. 다층 PCB 생산에서 정확도의 중요성

복잡한 다층 보드에서는 드릴링 또는 도금 중에 약간의 오정렬조차도 전기 고장을 유발하거나 성능을 줄일 수 있습니다. 따라서 PCB 생산 단계에서 엄격한 품질 관리 및 정밀 장비가 필수적이며 보드의 무결성과 기능을 유지합니다.

층 정렬 및 라미네이션 (다층 PCB 용)

다층 보드의 PCB 생산에서 층 정렬 및 라미네이션은 보드의 구조적 강도와 전기 기능을 보장하는 중요한 단계입니다.

1. 정확한 층 정렬

다층 PCB는 라미네이션 전에 완벽하게 정렬되어야하는 다중 내부 구리 및 기판 층으로 구성됩니다. 오정렬은 회로 고장 또는 단락으로 이어질 수 있습니다. 특수 장비 및 광학 시스템은 각 레이어를 정확하게 배치하는 데 사용되어 VIAS와 트레이스가 스택 전체에 일치하도록합니다.

2. 열과 압력 라미네이션

일단 정렬되면, 라미네이션 프레스에서 열과 압력을 사용하여 층이 함께 결합됩니다. 이 공정은 층을 단일 고체 보드로 융합시켜 프리 -PREG (사전 임명 된 본딩 시트)를 접착제 재료로 사용합니다. 박리 또는 뒤틀림을 피하려면 적절한 온도와 압력 설정이 필수적입니다.

3. 구조적 무결성과 전기 성능 보장

라미네이션 프로세스는 PCB를 기계적으로 굳히는 것뿐만 아니라 필요한 경우 층 사이의 전기적 분리를 유지합니다. 이 단계는 완성 된 보드가 복잡한 전자 시스템에서 기계적 응력을 견딜 수 있고 안정적으로 수행 할 수 있음을 보장합니다.

솔더 마스크 및 실크 스크린 인쇄

PCB 생산 공정에서, 솔더 마스크 및 실크 스크린 층을 적용하는 것은 회로를 보호하고 어셈블리를 지원하는 데 중요합니다.

1. 솔더 마스크를 바릅니다

솔더 마스크는 구리 트레이스 위에 적용되는 보호 중합체 층이다. 주요 기능은 구성 요소가 장착 된 패드 만 노출하여 구성 요소 납땜 중에 산화를 방지하고 솔더 브리지를 피하는 것입니다. 일반적으로 녹색이지만 다양한 색상으로 제공되는 솔더 마스크는 PCB의 내구성과 전기적 신뢰성을 향상시킵니다. 정확한 응용 프로그램은 솔더가 의도 된 경우에만 흐르도록하여 조립 결함을 줄입니다.

2. 실크 스크린 추가

솔더 마스크 적용 후, 실크 스크린  층은 PCB 표면에 인쇄된다. 이 레이어에는 조립, 테스트 및 수리 중 기술자를 돕는 라벨, 구성 요소 윤곽선, 로고 및 식별 마크가 포함되어 있습니다. 명확하고 정확한 실크 스크린 인쇄는 제조 효율성을 향상시키고 오류를 줄여 적절한 구성 요소 배치를 보장합니다.

표면 마감

표면 마감은 PCB 생산의 중요한 단계로, 납땜 성을 향상시키고 노출 된 구리 표면을 산화 및 부식으로부터 보호합니다.

1. 일반적인 표면 마감

몇 가지 마무리 기술은 다음을 포함하여 업계에서 일반적으로 사용됩니다.

• Hasl (Hot Air Solder Leveling) :  PCB가 용융 솔더에 담그고 뜨거운 공기로 레벨링되는 널리 사용되는 마감 처리. 그것은 양호한 용매를 제공하며 비용 효율적이지만 매우 미세한 피치 구성 요소에는 이상적이지 않을 수 있습니다.

• ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) :  탁월한 평탄도, 부식성 및 장기 유효 기간을 제공하는 인기있는 무연 마감재. ENIG는 고출성 응용 프로그램 및 미세 피치 구성 요소에 이상적입니다.

• OSP (유기 용해성 방부제) :  구리 표면을 보호하고 환경 친화적 인 얇은 유기 코팅. OSP는 간단한 PCB에 적합하며 탁월한 납땜 가능성을 제공하지만 금속 마감재에 비해 저장 수명이 짧습니다.

2. 표면 마감의 목적

PCB 생산에서 표면 마감의 주요 목표는 다음과 같습니다.

• 납땜 성 향상 :  솔더가 어셈블리 중에 PCB 패드에 잘 부착되도록하여 관절 신뢰성을 향상시킵니다.

• 구리 보호 :  구리 추적 및 패드의 산화 및 부식 방지 시간이 지남에 따라 전기 성능을 저하시킬 수 있습니다.

• 저장 수명 향상 :  품질을 손상시키지 않고 어셈블리 전에 PCB의 저장 시간을 연장합니다.

결론

PCB 생산 공정에는 설계 및 재료 선택에서 에칭, 드릴링, 레이어링, 마감 및 테스트에 이르기까지 여러 가지 정확한 단계가 포함됩니다. 각 단계는 최종 회로 보드가 엄격한 품질 및 성능 표준을 충족하도록하는 데 중요한 역할을합니다.

제조 전반에 걸쳐 정밀하고 엄격한 품질 관리는 오늘날의 고급 전자 장치에 전력을 공급하는 안정적인 PCB를 생산하는 데 필수적입니다.

최상의 결과를 얻으려면 경험이 풍부하고 전문적인 PCB 생산 제조업체와 파트너십을 맺는 것이 혁신적인 기술을 지원하는 고품질의 신뢰할 수있는 서킷 보드를 달성하는 데 핵심입니다.