PCB 조립 공정 유형 및 PCBA가 비싼 이유
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인쇄회로기판이란 공정 또는 PCBA라는 용어는 조립된 인쇄회로기판의 제조 절차를 의미합니다. 이 작업 중에 필요한 전자 부품이 인쇄회로기판에 설치됩니다. 베어 보드의 구리선인 트레이스는 연결부와 부품을 전기적으로 연결하는 데 사용됩니다.
다양한 트레이스가 이러한 부품 간에 신호를 전송하여 회로 기판이 특별히 의도된 방식으로 작동할 수 있게 합니다. 인쇄회로기판 제작에는 자동 및 수동 단계가 모두 포함됩니다. 보드 제조업체는 공정의 모든 단계에 대해 수동 및 자동 옵션을 모두 제공합니다.
이 글에서는 인쇄회로기판이란 공정에 사용되는 세 가지 기본 기술에 대해 설명하겠습니다.
- 스루홀 기술(THT) 조립 공정
- 표면 실장 기술(SMT) 조립 공정
- 혼합 기술
스루홀 기술(THT)을 사용한 인쇄회로기판이란
핀 스루홀(PTH) 부품은 스루홀 기술(THT) 방식을 사용하여 전자 회로에 배치되며, 이는 인쇄회로기판(PCB)에 구멍을 뚫는 과정을 포함합니다.
그런 다음 리드라고 불리는 끝부분을 웨이브 솔더링 또는 리플로우 솔더링 도구와 용융 금속 솔더를 사용하여 반대쪽 패드에 연결합니다. 이 방법은 스루홀 조립이라고도 알려져 있습니다.
스루홀 기술(THT) 조립 공정의 세 가지 필수 단계는 다음과 같습니다:
부품 배치
- 1단계
현장에서 작업하는 엔지니어가 이 절차를 수동으로 수행합니다. 엔지니어는 고객의 PCB 설계 파일에 따라 인쇄회로기판에 부품을 신속하고 정확하게 삽입해야 합니다. 고품질 완제품을 보장하려면 부품 배치가 스루홀 실장 절차의 규칙과 작동 기준을 따라야 합니다.
- 2단계: 검사 및 수정
부품 배치가 완료되면 보드는 이에 맞는 운반 프레임에 놓여 자동으로 부품이 올바르게 연결되었는지 확인합니다. 부품 배치 문제가 발견되면 신속하게 수정하는 것도 쉽습니다. 결국 PCBA 공정에서는 이런 일이 솔더링 전에 발생합니다.
- 3단계: 웨이브 솔더링
이제 THT 부품을 회로 기판에 조심스럽게 납땜합니다. 웨이브 솔더링 기술에서는 보드가 화씨 500도가 넘는 고온의 액체 솔더 웨이브 위를 부드럽게 미끄러집니다.
표면 실장 기술(SMT)을 위한 인쇄회로기판이란 공정
전자 회로는 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여 구축되며, 여기서 부품은 솔더 페이스트를 통해 인쇄회로기판 표면에 직접 부착됩니다. 이 방식으로 만들어진 전자 장치는 표면 실장 장치(SMD)라고 합니다. SMT 부품은 리드가 더 작거나 아예 없을 수 있기 때문에 일반적으로 스루홀 부품보다 더 작습니다.
표면 실장 기술에서 세 가지 필수 단계는 페이스트 도포, 배치, 리플로우입니다.
- 1단계: 솔더 페이스트 인쇄
솔더 페이스트 프린터를 사용하여 보드에 솔더 페이스트를 도포합니다. 템플릿, 스텐실 또는 솔더 스크린을 통해 솔더 페이스트가 부품 실장을 위한 의도된 위치에 정확하게 도포될 수 있습니다.
- 2단계: 부품 실장
PCB는 솔더 페이스트 프린터에서 나온 후 자동으로 픽 앤 플레이스 기계로 전달되며, 솔더 페이스트의 장력 덕분에 부품이나 IC가 해당 패드에 설치됩니다. 기계 내부의 부품 스풀을 통해 부품이 PCB 기판에 설치됩니다. 부품 릴에는 부품이 감겨 있어 기계에 공급되며, 기계는 이를 신속하게 기판에 부착합니다.
- 3단계: 리플로 솔더링
모든 부품이 설치된 후, 기판은 500°F, 23피트 길이의 퍼니스(리플로 오븐)를 통과합니다. 솔더 페이스트를 가열하여 녹이고 기판 표면과 부품 사이에 견고하고 신뢰할 수 있는 연결을 형성해야 합니다. 리플로 오븐은 이를 수행하는 데 사용되며, 솔더를 적절한 온도로 가열한 후 다시 굳어질 때까지 냉각시킵니다.
SMD 부품은 이러한 방식으로 기판에 단단히 고정됩니다. 표면 실장 부품은 일반적으로 소형이고 가볍습니다. 표면 실장은 스루홀 실장에 비해 자동화 수준이 높아 인건비를 절감하고 생산성을 높입니다. 유사한 스루홀 부품과 비교하여 SMD는 크기, 무게 및 비용이 절반에서 4분의 1 수준입니다.
통신, 항공, 소비자 가전, 무선, 자동차 및 계측기 분야에서 SMD가 사용됩니다. 스루홀 실장은 표면 실장 기술에 사용되는 방법보다 더 강력한 기계적 결합을 제공하지만, 기판 제작에 필요한 추가 드릴링으로 인해 비용이 증가합니다. 또한 구멍이 모든 레이어를 통과하여 반대쪽까지 뚫려야 하기 때문에 다층 기판에서 신호 트레이스를 배선하는 데 사용할 수 있는 공간이 줄어듭니다. 이러한 이유로 스루홀 실장은 일반적으로 전해 커패시터나 대형 패키지의 반도체와 같이 물리적 스트레스를 견디기 위해 추가적인 실장 강도가 필요한 대형 부품에 사용됩니다.
기술 혼합
- 최근 혁신으로 인해 전기 제품의 복잡성이 증가하고 있습니다. 이러한 고급 전기 장치에는 더욱 정교하고 통합적이며 소형화된 PCB 기판이 필요합니다.
- 단 한 가지 종류의 부품으로만 구성된 PCBA가 이러한 복잡한 작업을 수행하는 것은 거의 불가능합니다.
- 따라서 이러한 애플리케이션에는 SMD와 스루홀 부품이 모두 포함된 혼합 기술 기판이 필요합니다.
- 이러한 유형의 기판은 SMD 부품과 스루홀 부품을 모두 포함하므로 표면 실장 기술과 스루홀 기술을 결합합니다.
- 그러나 솔더링은 너무 많은 요인의 영향을 자주 받는 까다로운 공정입니다. 따라서 표면 실장 기술과 스루홀 기술 도입 순서를 최적화하는 것이 매우 중요해집니다.
PCB 어셈블리 견적이 왜 이렇게 높은가요?
BOM 라인 수, PCB 수량, 양면 SMT 조립, THT 수, 리드리스, 파인 피치, BGA 부품, 무연 조립, 납기 시간 및 기타 요인이 중국 PCB 어셈블리 견적에 영향을 미칩니다. 제작 시에는 옵션을 신중하게 선택하는 것이 좋습니다. 예를 들어, 불필요한 부품은 조립 시간을 늘릴 수 있으므로 피해야 합니다. 사용할 솔더링 공정 유형은 프로젝트 요구 사항에 따라 결정해야 합니다. 또한 BOM 및 조립 비용을 절약하기 위해 당사 팀은 필요한 품질의 저렴한 상호 참조 부품을 사용할 것을 권장합니다. 또한 구매자는 리드리스 및 파인 피치 부품이 특정 조립 공정을 필요로 하여 비용을 증가시키므로 프로젝트에 꼭 필요한 경우에만 사용해야 합니다.
양면 실장을 선택하면 인쇄회로기판이란 견적이 비싸질 수 있습니다. 그 이유는 회로 기판의 양면에 부품을 부착하는 공정을 반복해야 하기 때문입니다. 이로 인해 SMT 장비에 필요한 추가 프로그래밍, 솔더 스텐실 제작 등이 필요해져 인쇄회로기판이란 비용이 증가합니다. 무연 실장을 선택하면 비용이 더 올라갈 수 있습니다. 단, 명확한 지침을 제공하시는 경우에만 무연 실장을 진행합니다. 무연 공정은 고급 납땜 장비와 고도로 숙련된 엔지니어의 활용이 필요하므로 비용이 상승합니다.
미세 피치 및 리드리스 부품으로 인해 인쇄회로기판이란 견적이 비쌀 수 있습니다. 이는 이러한 부품을 조립하고 검사하는 데 특정 방법이 필요하기 때문입니다. 최종 발주를 진행하기 전에 미세 피치 및 리드리스 부품이 최종 견적에 미치는 정확한 영향을 이해하는 것이 항상 권장됩니다.
인쇄회로기판이란 비용은 필요한 납기 시간에 비례하여 증가합니다. 모든 요소를 고려한 후 예상 납기 시간 및 비용과 함께 최종 견적이 제공됩니다.