인쇄 회로 기판 (PCB)는 거의 모든 전자 장치의 초석입니다. 이 놀라운 PCB는 Android 휴대폰, 랩톱, 컴퓨터, 계산기, 스마트워치 등을 포함한 많은 고급 및 기본 전자 제품에서 찾을 수 있습니다. 매우 기본적인 언어에서 PCB는 장치의 전자 신호를 라우팅하는 보드로, 그 결과 장치의 전기적 성능과 요구 사항이 설계자가 설정합니다.

PCB는 FR-4 재질로 만들어진 기판과 기판 전체에 신호가 있는 회로 전체의 구리 경로로 구성됩니다.

PCB 설계에 앞서 전자 회로 설계자는 PCB 제조 작업장을 방문하여 PCB 제조의 용량과 한계를 완전히 이해해야 합니다. 시설. 이것은 많은 PCB 설계자가 PCB 제조 시설의 한계를 인식하지 못하고 PCB 제조 공장/시설에 설계 문서를 보낼 때 PCB 제조 공정의 용량/한계에 맞게 돌아가서 변경을 요청하기 때문에 중요합니다. 그러나 회로 설계자가 사내 PCB 제조 공장이 없는 회사에서 일하고 회사가 작업을 외국 PCB 제조 공장에 아웃소싱하는 경우 설계자는 제조업체에 온라인으로 연락하여 제한 사항 또는 사양을 요청해야 합니다. 분당 최대 동판 두께, 최대 레이어 수, PCB 패널의 최소 조리개 및 최대 크기.

이 백서에서는 PCB 제조 프로세스에 중점을 둘 것이므로 회로 설계자가 설계 실수를 피하기 위해 PCB 제조 프로세스를 점차적으로 이해하는 데 이 백서가 도움이 될 것입니다.

PCB 제조 공정 단계

1단계: PCB 설계 및 GERBER 파일

< 피> 회로 설계자는 레이아웃 PCB ​​설계를 위해 CAD 소프트웨어에서 개략도를 그립니다. 설계자는 호환성 문제가 없도록 PCB 설계를 배치하는 데 사용되는 소프트웨어에 대해 PCB 제조업체와 조정해야 합니다. 가장 널리 사용되는 CAD PCB 설계 소프트웨어는 Altium Designer, Eagle, ORCAD 및 Mentor PADS입니다.

PCB 설계가 제조를 위해 승인된 후 설계자는 PCB 제조업체가 승인한 설계에서 파일을 생성합니다. 이 파일을 GERBER 파일이라고 합니다. Gerber 파일은 구리 추적 레이어 및 용접 마스크와 같은 PCB 레이아웃 구성 요소를 표시하기 위해 대부분의 PCB 제조업체에서 사용하는 표준 파일입니다. Gerber 파일은 2D 벡터 이미지 파일입니다. 확장된 Gerber는 완벽한 출력을 제공합니다.

이 소프트웨어에는 트랙 너비, 플레이트 가장자리 간격, 트레이스 및 구멍 간격, 구멍 크기와 같은 주요 요소가 포함된 사용자/설계자 정의 알고리즘이 있습니다. 알고리즘은 설계자에 의해 실행되어 설계에 오류가 있는지 확인합니다. 설계가 검증된 후 DFM을 확인하는 PCB 제조업체로 보내집니다. DFM(제조 설계) 검사는 PCB 설계에 대한 최소 허용 오차를 보장하는 데 사용됩니다.

< 나> 2단계: GERBER에서 사진으로

PCB 사진을 인쇄하는 데 사용되는 특수 프린터를 플로터라고 합니다. 이 플로터는 필름에 회로 기판을 인쇄합니다. 이 필름은 PCBS를 이미지화하는 데 사용됩니다. 플로터는 인쇄 기술이 매우 정확하며 매우 상세한 PCB 설계를 제공할 수 있습니다.

플로터에서 제거된 플라스틱 시트는 검정 잉크로 인쇄된 PCB입니다. 내부 레이어의 경우 검정색 잉크는 전도성 구리 트랙을 나타내고 공백 부분은 비전도성 부분을 나타냅니다. 반면에 외부 레이어의 경우 검정 잉크가 제거되고 빈 영역이 구리로 사용됩니다. 이러한 필름은 불필요한 접촉이나 지문을 피하기 위해 적절하게 보관해야 합니다.

각 레이어에는 자체 필름이 있습니다. 용접 마스크에는 별도의 필름이 있습니다. 이러한 모든 필름은 PCB 정렬을 그리기 위해 함께 정렬되어야 합니다. 이 PCB 정렬은 필름이 맞는 작업대를 조정하여 이루어지며 작업대를 약간 교정한 후에 최적의 정렬을 얻을 수 있습니다. 이러한 필름에는 서로를 정확하게 고정하기 위해 정렬 구멍이 있어야 합니다. 위치 핀이 위치 구멍에 맞습니다.

3단계: 내부 인쇄: 포토레지스트 및 구리

이 사진 필름은 이제 구리 호일에 인쇄됩니다. PCB의 기본 구조는 라미네이트로 만들어집니다. 심재는 에폭시수지와 모재라고 하는 유리섬유입니다. 라미네이트는 PCB를 구성하는 구리를 받습니다. 기판은 PCBS를 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다. 양면은 구리로 덮여 있습니다. 이 과정에는 필름의 디자인을 드러내기 위해 구리를 제거하는 작업이 포함됩니다.

오염 제거는 구리 라미네이트에서 PCBS를 청소하는 데 중요합니다. PCB에 먼지 입자가 없는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 회로가 단락되거나 열릴 수 있습니다.

이제 포토레지스트 필름이 사용됩니다. 포토레지스트는 자외선이 가해지면 경화되는 감광성 화학물질로 만들어집니다. 사진 필름과 포토레지스트 필름이 정확히 일치하는지 확인해야 합니다.

이러한 사진 및 포토리소그래피 필름은 핀을 고정하여 라미네이트에 부착됩니다. 이제 자외선이 적용됩니다. 사진 필름의 검정 잉크는 자외선을 차단하여 아래의 구리를 방지하고 검정 잉크 흔적 아래의 포토레지스트를 경화시키지 않습니다. 투명 영역은 UV 광에 노출되어 제거될 과잉 포토레지스트를 경화시킵니다.

그런 다음 플레이트를 알칼리성 용액으로 세척하여 과도한 포토레지스트를 제거합니다. 이제 회로 기판이 마를 것입니다.

PCBS는 이제 부식 방지제로 회로 트랙을 만드는 데 사용되는 구리 와이어를 덮을 수 있습니다. 보드가 두 개의 레이어인 경우 드릴링에 사용되며, 그렇지 않으면 더 많은 단계가 수행됩니다.

4단계: 원치 않는 구리 제거

알칼리 용액이 과도한 포토레지스트를 제거하는 것처럼 강력한 구리 용매 용액을 사용하여 과도한 구리를 제거합니다. 경화된 포토레지스트 아래의 구리는 제거되지 않습니다.

이제 경화된 포토레지스트는 필요한 구리를 보호하기 위해 제거됩니다. 이것은 다른 솔벤트로 PCB를 씻어내면 됩니다.

5단계: 레이어 정렬 및 광학 검사

모든 레이어가 준비되면 서로 정렬됩니다. 이것은 이전 단계에서 설명한 대로 등록 구멍을 스탬핑하여 수행할 수 있습니다. 기술자는 “광학 펀치”라고 하는 기계에 모든 레이어를 배치합니다. 이 기계는 정확하게 구멍을 뚫습니다.

배치된 레이어 수와 발생한 오류는 되돌릴 수 없습니다.

자동 광학 감지기는 레이저를 사용하여 결함을 감지하고 디지털 이미지를 Gerber 파일과 비교합니다.

6단계: 레이어 및 바인딩 추가

이 단계에서 외부 레이어를 포함한 모든 레이어가 함께 접착됩니다. 모든 레이어는 기판 위에 쌓입니다.

외부 층은 사전 함침이라고 하는 에폭시 수지로 “사전 함침”된 유리 섬유로 만들어집니다. 기판의 상단과 하단은 구리 트레이스 라인으로 에칭된 얇은 구리 층으로 덮입니다.

층을 접착/압착하기 위한 금속 클램프가 있는 무거운 강철 테이블. 이 레이어는 보정 중 움직임을 방지하기 위해 테이블에 단단히 고정되어 있습니다.

캘리브레이션 테이블에 프리프레그 층을 설치하고 그 위에 기판 층을 설치하고 동판을 놓습니다. 비슷한 방식으로 더 많은 프리프레그 플레이트를 배치하고 마지막으로 알루미늄 호일로 스택을 완성합니다.

컴퓨터는 프레스 프로세스를 자동화하여 스택을 가열하고 제어된 속도로 냉각합니다.

이제 기술자가 핀과 압력판을 제거하여 패키지를 엽니다.

7단계: 구멍 뚫기

이제 적층된 PCBS에 구멍을 뚫을 차례입니다. 정밀 드릴 비트는 100미크론 직경의 구멍을 고정밀도로 가공할 수 있습니다. 비트는 공압식이며 스핀들 속도가 약 300K RPM입니다. 그러나 그 속도에도 불구하고 각 구멍을 완벽하게 뚫는 데 시간이 걸리기 때문에 드릴링 프로세스에는 시간이 걸립니다. X선 기반 식별자로 비트 위치를 정확하게 식별합니다.

드릴링 파일도 PCB 제조업체의 초기 단계에서 PCB 설계자가 생성합니다. 이 드릴 파일은 비트의 미세한 움직임을 결정하고 드릴 위치를 결정합니다.이 구멍은 이제 구멍과 구멍을 통해 도금됩니다.

8단계: 도금 및 구리 증착

조심스럽게 청소한 후 PCB 패널은 이제 화학적으로 증착됩니다. 이 시간 동안 구리의 얇은 층(두께 1미크론)이 패널 표면에 증착됩니다. 구리는 시추공으로 흐릅니다. 구멍의 벽은 완전히 구리 도금됩니다. 담그고 제거하는 전 과정을 컴퓨터로 제어

9단계: 외부 레이어 이미지화

내층과 마찬가지로 포토레지스트가 외층에 도포되고, 프리프레그 패널과 함께 연결된 검정 잉크 필름이 이제 자외선으로 노란색 방에서 터졌습니다. 포토레지스트가 경화됩니다. 이제 검정 잉크의 불투명도로 보호되는 경화 레지스트를 제거하기 위해 패널을 기계로 세척합니다.

10단계: 외층 도금:

얇은 구리층이 있는 전기도금된 판. 초기 구리 도금 후 패널에 주석 도금을 하여 플레이트에 남아 있는 구리를 제거합니다. 에칭 단계에서 주석은 패널의 필요한 부분이 구리로 밀봉되는 것을 방지합니다. 에칭은 패널에서 원하지 않는 구리를 제거합니다.

11단계: 에칭

불필요한 구리와 구리는 잔류 레지스트 층에서 제거됩니다. 화학 물질은 과도한 구리를 청소하는 데 사용됩니다. 반면에 주석은 필요한 구리를 덮습니다. 이제 마침내 올바른 연결과 추적으로 이어집니다.

12단계: 용접 마스크 적용

패널을 청소하면 에폭시 솔더 차단 잉크가 패널을 덮을 것입니다. UV 방사선은 용접 마스크 사진 필름을 통해 판에 적용됩니다. 겹쳐진 부분은 경화되지 않은 상태로 남아 제거됩니다. 이제 회로 기판을 오븐에 넣어 납땜 필름을 수리합니다.

13단계: 표면 처리

HASL(Hot Air Solder Leveling)은 PCBS에 대한 추가 납땜 기능을 제공합니다. RayPCB(https://raypcb.com/pcb-fabrication/)는 Gold immersion 및 Silver immersion HASL을 제공합니다. HASL은 균일한 패드를 제공합니다. 결과적으로 표면 마감이 됩니다.

14단계: 스크린 인쇄

< 피>

PCBS는 최종 단계에 있으며 표면에 잉크젯 인쇄/쓰기를 허용합니다. PCB와 관련된 중요한 정보를 나타낼 때 사용합니다.

15단계: 전기 테스트

마지막 단계는 최종 PCB의 전기적 테스트입니다. 자동 프로세스는 PCB의 기능이 원래 설계와 일치하는지 확인합니다. RayPCB에서는 플라잉 니들 테스트 또는 네일 베드 테스트를 제공합니다.

16단계: 분석

마지막 단계는 원래 패널에서 판을 자르는 것입니다. 라우터는 보드 가장자리를 따라 작은 레이블을 만들어 보드를 패널에서 쉽게 꺼낼 수 있도록 하여 이러한 용도로 사용됩니다.