1. PCB 또는 PBA (인쇄 회로 기판) 이란?
ㅇ 전자 부품 단자를 연결, 고정시키는 회로 기판
- 플라스틱 재질인 페놀 수지 또는 에폭시 수지의 절연 기판 위에,
- IC(집적회로),저항 등의 각종 전자소자/부품을 집결,배열,실장시키고,
- 이들 간에, 구리(Cu)를 가공한 도체 연결로(패턴)을 형성시킨, 회로 기판
ㅇ 주로, TV,라디오,PC 및 전자교환기 등 각종 전자제품에 장착되는 구성품 임
2. PCB 역할
ㅇ 부품 간 전기적인 연결 : 구리 패턴과 비아홀을 통해 부품 간 전기 신호를 전달
ㅇ 기계적 지지 : 부품을 안정적으로 고정하여 물리적 충격을 흡수
3. PCB 요구 특성
ㅇ 물리적 특성 : 내구성, 고강도, 가공성
ㅇ 전기적 특성 : 절연성, 낮은 유전 상수, 내전압성
ㅇ 환경적 특성 : 내열성, 내구성
4. PCB 구성
ㅇ 절연층 (PCB 기판)
- 플라스틱 기반 절연 기판(주로, 페놀 수지, 에폭시 수지)을 사용하여 절연성 확보
ㅇ 전도층
- 기판 위,아래에 전도성을 가진 구리(Cu) 패턴을 넣어 전자 부품 간 연결로 형성
. 높이 : 온스 단위 (2oz,1oz,½oz,¼oz, 1oz = 0.035 ㎜)
ㅇ 실크 스크린
- 부품 모양을 표현하기 위한 인쇄 영역
. 부품 식별, PCB 정보 제공 (제조사 이름,로고,버전 번호,생산 날짜 등), 디버깅,수리 지원 등
ㅇ 솔더 마스크 (Solder Mask)
- PCB 표면 보호를 위해, 대부분의 표면을 덮는 녹색 또는 기타 색상의 절연 코팅
. 단락,부식,산화 방지, 절연 제공, 납땜 영역 정의, 내구성 향상 등
. 액체형 레지스트 또는 필름형 레지스트로 되어서, UV 경화를 통해 PCB 표면에 고정됨
5. PCB 종류 및 구분
ㅇ 층수에 따른 구분
- 단면 PCB (Single-sided PCB) : 하나의 면에만 구리 패턴을 형성
. 저가형 전자기기에서 사용
- 양면 PCB (Double-sided PCB) : 두 면에 패턴을 형성하며, 층간 연결은 비아홀로 구현
- 다층 PCB (MLB, Multi Layer Board) : 여러 층에 걸쳐 복잡한 회로를 구현
. 고성능, 고밀도 장치에 적합
ㅇ 재질에 따른 구분
- Rigid PCB (단단한 PCB) : 페놀 수지, 에폭시 수지를 사용한 딱딱한 절연판 기반
- Flexible PCB (플렉시블 PCB) : 폴리이미드와 같은 유연한 필름 기반으로 제작
. 휘어질 수 있어 공간 활용도가 높음
- Rigid-Flex PCB (복합 PCB) : Rigid와 Flexible 구조를 결합하여 설계 유연성을 확보
ㅇ 면 구분
- 부품면 (Component Side, Top Layer) : 전자 부품이 장착된 면
- 납땜면 (Solder Side, Bottom Layer) : 부품과 회로 패턴을 연결하는 납땜이 이루어진 면.
- 비아홀 (Via Hole) : 층간 전기적 연결을 위한 관통 구멍
6. PCB 기술 경향
ㅇ 고 밀도화 : 더 작고 복잡한 회로 구현토록, 미세 패턴 기술 발전
ㅇ 고주파/고속 성능 : 5G, 데이터 센터 등을 위한 고주파 특성 개선
ㅇ 친환경 소재 : 할로겐 프리(Halogen-free), 무연(Lead-free) 등 환경 친화적 소재 개발
7. PCB 설계 (PCB Artwork)
ㅇ 회로 동작 상의 고유 기능을 유지하면서,
- 전자부품의 적절한 배치 및 단자 사이를 형상화시키는 것
ㅇ 설계 과정
- 회로 설계 : 요구사항에 따라 전기적 회로를 설계
- PCB 설계 소프트웨어 : CAD 소프트웨어를 활용하여 회로를 시각화
. 부품 제작사가 제공하는 부품 라이브러리를 이용해 경로를 자동으로 생성
- 배치 및 라우팅 : 부품의 효율적 배치 및 연결 경로 최적화
. 신호 간섭 최소화와 열 관리 고려
- 제작 및 검증
. 설계된 도면에 따라 PCB를 제작하고 회로의 동작을 테스트
ㅇ 현재는,
- 제품 개발 단계 중 PCB 제작 전에,
- 전자 캐드(CAD)에 의해, 설계된 (로직) 회로도를 바탕으로,
- 자동으로 경로를 추적해서 구성품(부품) 배치/형상 등을 설계하는 것을 말함
- (통상, 부품 제작사는 CAD용 부품 라이브러리를 제공함)