PCB 제조 공정에서 인쇄회로기판은 어떻게 만들어지나요?

키워드: 인쇄회로기판 제조업체, PCB 제조업체, PCB 제조

오늘날 PCB가 사실상 모든 전기 회로의 기초가 됨에도 불구하고, 그것들은 종종 과소평가됩니다. 그럼에도 불구하고, 이 하드웨어 분야의 혁신은 계속 발전하고 있습니다. 요구되는 복잡성이 증가함에 따라, 트레이크 크기는 더 작아지고, 보드는 더 많은 층을 가지게 되며, 설계 표준은 개선되고 있습니다. 이러한 변화는 더 작은 SMT 장치를 처리하고 납땜 제조 기술을 지원하는 것을 가능하게 합니다.

PCB 제조 공정을 완료하기 위한 몇 가지 방법과 변형이 있습니다. 사소한 차이에도 불구하고 PCB 제조 공정의 기본 단계는 동일합니다.

PCB 구성 요소

인쇄회로기판 또는 PCB를 만드는 데 다양한 재료가 사용될 수 있습니다. 가장 일반적인 것은 유리 섬유 기반 보드의 일종인 FR4에서 발견됩니다. 이것은 온도 변화에 대한 적절한 수준의 견고성을 제공하며, 많이 분해되지 않고, 지나치게 비싸지 않습니다. 저가의 상업용 제품에 사용되는 PCB의 경우, 다른 더 저렴한 재료들을 이용할 수 있습니다. PTFE 기반 인쇄회로기판은 고성능 무선 주파수 설계에 사용될 수 있지만, 다루기가 훨씬 더 어렵고 낮은 손실 수준과 기판의 유전 상수가 중요합니다.

첫째, 부품용 트레이크를 가진 PCB를 만들려면 동박 적층판을 구해야 합니다.

이것은 일반적으로 양면에 동박이 도포된 기판 재료(보통 FR4)를 포함합니다. 얇은 구리판 층이 블록에 접착되어 이 동박 도포층을 형성합니다. FR4의 경우, 이 접착은 매우 강한 경우가 많지만, PTFE는 본질적으로 접착하기 어려워 PTFE PCB 제조는 상당히 어려워집니다.

기본 PCB 제조 공정

기본 PCB 보드가 선택되고 준비된 후, 다음 단계는 보드에 기본 트레이크를 만들고 불필요한 구리를 제거하는 것입니다. 생산 과정에서 PCB를 만드는 데는 인쇄회로기판 제조업체에 의해 일반적으로 화학적 에칭이 사용됩니다. 염화제2철은 PCB에 가장 흔히 사용되는 에칭액의 종류입니다.

올바른 트레이크 패턴은 포토 공정을 통해 얻어집니다. 일반적으로, 얇은 포토레지스트 코팅이 기판 동박 표면을 덮는 데 사용됩니다. 그런 다음 적절한 트레이크 패턴이 비주얼 필름이나 포토 마스크에 상세히 그려지고, 이는 빛에 노출됩니다. 이렇게 하여 트레이크의 이미지가 포토레지스트로 전사됩니다. 이 작업이 완료되면, 포토레지스트는 현상액에 담가져 보드의 필수 트레이크 영역만 덮도록 합니다.

그런 다음 인쇄회로기판은 다음 단계에서 염화제2철에 담가 불필요한 구리나 트레이크를 에칭하여 제거합니다. 필요한 에칭 시간은 염화제2철의 농도와 보드 위의 구리 두께에 따라 결정됩니다. 인쇄회로기판이 에칭액에 지나치게 오래 담겨 있으면, 염화제2철이 포토레지스트를 손상시키는 경향이 있습니다.

PCB 제조업체로부터 대부분의 PCB 보드를 제조하는 데 포토 공정이 사용되지만, 다른 대안도 있습니다. 하나는 매우 정밀하고 정교한 밀링 기계를 사용하는 것입니다. 그런 다음, 기계는 필요하지 않은 부분의 구리를 제거하도록 프로그래밍됩니다. 이 제어는 확실히 자동화되어 있으며, PCB 설계 소프트웨어에서 생성된 파일에 의해 구동됩니다.

다층 인쇄회로기판

전자 회로의 복잡성이 증가함에 따라 PCB의 양면만을 활용하여 필요한 모든 네트워크를 구성하는 것은 일반적으로 상상하기 어렵습니다. 두꺼운 마이크로칩 및 이와 유사한 기판이 제작될 때, 이러한 상황은 상당히 빈번하게 발생합니다. 이러한 상황에서 다층 기판은 필수적입니다.

다층 인쇄회로기판 제조가 단층 기판 제조와 유사한 기술을 따르지만, 훨씬 더 높은 수준의 정밀도와 제조 공정 제어가 필요합니다.

각 층의 기판은 훨씬 더 얇은 개별 기판으로 만들어지며, 이들은 모두 결합되어 PCB를 형성합니다. 완성된 PCB가 지나치게 두꺼워지는 것을 방지하려면, 층 수가 증가함에 따라 개별 기판이 더 얇아져야 합니다. 모든 구멍이 정렬되도록 하기 위해, 층 간의 정합 또한 매우 정확해야 합니다.

기판은 가열되어 접착 재료를 경화시키며, 이로 인해 여러 층이 서로 결합됩니다. 이 과정은 특정 뒤틀림 관련 문제를 일으킬 수 있습니다. 대형 다층 기판이 적절하게 제작되지 않으면 뒤틀릴 수 있습니다. 예를 들어 내부 층 중 하나가 접지면이나 전원면인 경우에 이런 현상이 발생할 가능성이 더 높습니다.

PCB 구멍과 비아

PCB는 서로 다른 위치에서 다양한 층을 연결하기 위해, 스루홀 또는 비아라고도 알려진 구멍이 필요합니다. 또한, 구멍은 PCB에 리드 부품을 장착할 수 있도록 필요할 수 있습니다. 밀봉되어야 하는 구멍도 있을 수 있습니다.

기판의 각 층을 전기적으로 연결하기 위해, 구멍의 내부 표면에는 종종 구리 층이 있습니다. 도금 공정은 이러한 "도금 스루홀"을 만드는 데 사용됩니다. 이렇게 하여 기판의 층들이 연결될 수 있습니다.

예를 들어 기판의 내부 층을 연결할 때, 특정 구멍이 기판의 중심부에만 존재해야 할 수도 있습니다. PCB 층들이 서로 접착되기 전에, 이 소위 "블라인드 비아"는 해당 층에 드릴링됩니다.

PCB 솔더 도금 및 솔더 레지스트

PCB가 납땜될 때, 솔더 레지스트 층을 추가하여 납땜되어서는 안 되는 부분을 보호하는 것이 필수적입니다. 이 층의 포함은 솔더로 인해 발생하는 PCB 기판의 의도치 않은 단락을 방지하는 데 도움이 됩니다. 기판은 일반적으로 폴리머 층으로 구성된 솔더 레지스트에 의해 솔더 및 기타 오염으로부터 보호됩니다. 일반적으로 솔더 레지스트는 짙은 녹색 또는 빨간색을 띱니다.

노출된 기판 부분은 일반적으로 부품(리드 또는 SMT)이 기판에 납땜되기 쉽도록 하기 위해 "틴 처리"되거나 솔더로 "도금"됩니다.

PCB 실크스크린

PCB에는 텍스트를 인쇄하고 추가적인 미세한 인쇄된 표시를 하는 것이 종종 필요합니다. 이는 기판을 식별하고, 부품 위치를 지정하여 결함 발견 등을 용이하게 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 노출된 기판의 다양한 제조 공정이 완료된 후, PCB 설계 소프트웨어에서 생성된 실크스크린을 사용하여 기판에 표시가 추가됩니다.

PCB 제조 공정은 전자 제조 라이프사이클에서 중요한 단계입니다. PCB 제조에 있어 몇 가지 최첨단 기술 발전을 도입함으로써, 기판의 내구성 향상뿐만 아니라 부품 및 트랙 크기의 축소에서도 상당한 진전을 이루었습니다.