인쇄회로기판은 밝은 미래를 가지고 있습니다

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전자 기기를 한 번이라도 들여다본 적이 있다면, 그 안에 인쇄회로기판(PCB)이라고 불리는 부품이 포함되어 있다는 것을 알아차렸을 것입니다. 이들은 녹색이고 평평하며 얇은 직사각형 기판으로, 종종 미로처럼 얽힌 은색 패드와 가느다란 구리선으로 덮여 있습니다. 이러한 회로는 대부분의 전자 기기의 핵심이자 심장으로 간주됩니다. 이 회로에 사용되는 부품, 제조 공정 및 방법에 대해 알아보기 전에 먼저 PCB의 기본 사항, 유형 및 다양한 분야에서의 응용에 대해 이해해야 합니다. 이 글은 PCB가 무엇인지, 그 역사, 유형 및 응용 분야에 대해 설명합니다.

인쇄회로기판의 역사

1950년대 동안, 대부분의 전자 제품에서 점대점 배선 방식은 인쇄회로기판으로 대체되었습니다. 금속 루프와 단자대에 납땜된 와이어가 스탬프된 기판은 점대점 배선 방식에 사용되었습니다. 점대점 방식으로 작동하는 장치에서는 작은 전자 부품의 와이어와 변압기와 같은 대형 장치의 와이어가 단자에 직접 납땜되었습니다. 따라서 엉킨 와이어가 포함된 시스템을 쉽게 상상할 수 있습니다. 모든 부품과 와이어를 단자대의 올바른 부분에 따라 납땜하고 루프로 만들어야 했기 때문에 이 시스템은 사용하기 불편했습니다.

1960년대에는 회로 기판 제조에 사용된 또 다른 방법으로 와이어 랩이 있었습니다. 절연 기판에 장착된 모든 전자 부품을 와이어로 상호 연결했습니다. 와이어는 소켓 핀이나 리드 주위에 여러 번 감겨 사용되었습니다. 그런 다음 인쇄회로가 적용된 기판이 발전하여 와이어 랩 및 점대점 배선 방식에서 사용된 거의 모든 배선을 대체했습니다. 이는 대량 생산을 용이하게 했습니다.

인쇄회로기판의 제조

PCB의 제조 공정은 대규모로 자동화될 수 있습니다. 이는 결함이 있는 기판이나 실패한 프로토타입으로 이어질 수 있는 엔지니어링 오류의 위험을 줄여줍니다. 회로의 사양은 소프트웨어에 입력됩니다. 이 소프트웨어는 기판을 제작하기 전에 최적의 성능을 보장하기 위해 설계에 대한 광범위한 검사를 실행합니다. 자동화된 생산은 다른 제조 방법에 비해 낮은 비용을 가능하게 합니다.

인쇄회로기판의 유형

현재 다양한 종류의 PCB가 사용되고 있습니다. 인쇄회로기판은 제조 방식에 따라 다층, 양면 및 단면 기판 구성으로 분류됩니다.

단면 PCB

단면 PCB에는 기판 층이 하나만 있습니다. 기판의 한쪽 면은 얇은 금속 층으로 덮여 있습니다. 구리는 전기 전도성이 높기 때문에 일반적으로 사용됩니다. 다양한 전자 부품 간의 신호 및 전원을 위해 이 층이 전도성 경로를 생성합니다. 다음은 납땜 마스크의 보호 층이며, 기판 부품에 레이블을 지정하기 위한 최종 층으로 실크스크린 코팅이 추가됩니다. 단면 PCB는 단순한 전자 제품에 사용됩니다. 다른 PCB 유형에 비해 저렴한 비용으로 대량 생산됩니다.

다층 PCB

다층 PCB에는 여러 개의 기판 층이 있습니다. 층들은 절연 재료로 분리됩니다. 이들은 양면 PCB와 동일한 기술을 사용합니다. 다층 기판의 부품을 연결하기 위해 표면 실장 또는 스루홀 방식이 사용됩니다. 일반적으로 다층 기판에는 4개에서 10개의 층이 있습니다. 제품 요구 사항에 따라 더 많은 층을 가질 수도 있습니다. 이들은 일반적으로 의료용 PCB, 서버 및 컴퓨터와 같은 특수 응용 분야에 사용됩니다.

양면 PCB

단면 기판과 비교할 때, 양면 PCB(인쇄회로기판)가 더 일반적으로 사용됩니다. 그 이유는 양면 PCB의 양면이 더 복잡한 회로를 가능하게 하기 때문입니다. 또한 하나의 기판을 포함하지만, 회로 부품과 전도성 금속이 양면을 모두 덮습니다. 부품을 연결하기 위해 표면 실장 또는 스루홀 실장 방식이 사용됩니다.

스루홀 실장 방식에는 작은 와이어 또는 리드가 사용됩니다. 각각의 해당 회로 또는 부품에 리드의 양 끝이 납땜됩니다. 이는 실장 기계의 도움을 받은 자동 삽입을 통해 수행되거나 수동으로 수행됩니다. 더 많은 응력을 견뎌야 하는 회로의 경우 스루홀 방식이 사용됩니다. 이는 회로 기판을 통과하는 리드와 납땜의 조합이 안전한 연결을 촉진하기 때문입니다. 이러한 PCB는 일반적으로 항공우주 및 군사 제품에 사용됩니다.

표면 실장 방식은 기판에 구멍을 뚫을 필요가 없습니다. 부품을 PCB에 직접 실장할 수 있습니다. 이 방식은 리드를 사용하지 않거나 더 작은 리드를 포함합니다. 스루홀 방식과 비교하여 표면 실장 PCB는 낮은 처리 및 핸들링 비용으로 인해 더 인기가 있습니다. 부품은 수동으로 또는 대량으로 기판에 납땜됩니다.

인쇄회로기판의 응용 분야

다양한 유형의 PCB는 컴퓨터 및 소비자 가전 제품에서의 사용 외에도 다양한 다른 분야에서 사용됩니다. 그 예는 다음과 같습니다:

• 산업 기계: 고출력 산업 기계는 일반적으로 PCB를 사용합니다. 두꺼운 구리 PCB는 현재의 1온스 구리 PCB가 적용되지 않는 영역에서 사용됩니다. 산업용 부하 테스터, 고전류 배터리 충전기 및 모터 컨트롤러는 더 두꺼운 PCB의 이점을 활용하는 사례입니다.
• 의료 기기: 이전 세대와 달리 전자 제품은 이제 전력 소모가 적고 밀도가 높아졌습니다. 이를 통해 흥미롭고 새로운 의료 기술을 테스트할 수 있습니다. 대부분의 의료 기기는 고밀도 PCB를 사용합니다. 이 PCB는 가능한 가장 조밀하고 작은 설계를 만듭니다. 의료 분야에서는 가볍고 작은 크기에 대한 요구로 인해, 기기 개발 시 관련된 몇 가지 독특한 제약 조건이 완화됩니다. 심박 조율기와 같은 소형 기기부터 CAT 스캔 기계나 X선 장비와 같은 대형 기기에 이르기까지 PCB는 의료 분야에서 광범위하게 응용됩니다.
• 항공우주 및 자동차 산업: 유연성 PCB는 항공우주 및 자동차 산업 모두에서 사용됩니다. 이러한 PCB는 높은 진동 환경을 견디도록 설계되었습니다. 설계 및 사양에 따라 경량화가 가능합니다. 이는 운송 산업에서 사용될 부품을 생산할 때 필수적입니다. 또한 계기판 뒤나 계기판 내부와 같이 좁은 공간에도 적합합니다.
• 조명: LED 기반 조명은 낮은 전력 소비와 높은 효율 수준으로 인해 매우 인기가 있습니다. 마찬가지로 이러한 LED에 사용되는 알루미늄 PCB도 인기가 있습니다. 표준 PCB와 달리 이러한 PCB는 방열판 역할을 하여 더 많은 열 전달을 촉진합니다. 이러한 알루미늄 PCB는 기본 조명 및 고루멘 LED 솔루션 모두에 사용됩니다.

결론

디지털 전자 기기에 대한 수요와 인기는 인터넷, 인공 지능 및 로보틱스가 우리의 삶을 변화시키면서 계속해서 증가하고 있습니다. 이는 인쇄회로기판에 대한 수요도 증가하고 있으며 밝은 미래를 가지고 있음을 의미합니다.