베어 PCB란 무엇인가요?

전자 장비의 핵심 부품 중 하나인 인쇄 회로 기판(PCB)은 제품의 기능과 작동을 제어하는 필수적인 부품입니다. 하지만 회로 기판은 단순한 기판이 아닙니다. 기판은 설계부터 제품 조립까지 여러 단계를 거치기 때문에 다양한 이름으로 불립니다. 이 블로그에서는 베어 PCB(Bare PCB)에 대해 살펴보고, 조립된 기판과 어떻게 다른지 알아보겠습니다.

베어보드 개요

베어 PCB(Bare PCB)는 베어 보드 또는 베어 인쇄 회로 기판이라고도 하며, PCB 제조 초기 단계에 있는 기본 회로 기판으로, 구리 배선, 패드, 홀 및 기타 기본 회로 구조만 조립된 상태입니다. 전자 기기의 회로를 구성하고 지지하는 핵심 구조인 베어 PCB는 기계적 지지 및 전기적 연결 기능을 제공합니다. 또한, 전자 기기 조립의 첫 단계인 베어 PCB는 전체 제품의 성능에 중요한 역할을 합니다.

베어 PCB의 주요 특징

항목 : 베어 PCB는 이후 단계의 요구에 따라 단일층, 이중층 및 다중층 구조를 갖습니다.

전도성 경로 및 패드: 전도성 경로와 패드는 베어 PCB에 배치됩니다. 전도성 경로는 일반적으로 구리 호일로 구성되며 전기 신호 전달을 위한 통로입니다. 패드는 회로 기판 후반부에서 전자 부품을 고정하고 연결하는 데 사용되며, 조립 공정에서 핵심적인 전기적 인터페이스 역할을 합니다. 전도성 경로와 패드의 설계는 특정 회로 기능을 달성하기 위해 매우 정밀해야 합니다.

재료: 베어 회로 기판 기판은 일반적으로 유리 섬유 강화 에폭시 수지(FR4) 또는 절연과 구조적 강도를 제공하는 다른 재료로 만들어집니다.

표면 마감: 보호하기 위해 맨 구리 전도층을 산화로부터 보호하고 납땜성을 개선하기 위해 맨 회로 기판은 일반적으로 HASL(Hot Air Solder Leveling) 및 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)와 같은 표면 마감 처리를 거칩니다.

베어 PCB 보드는 무엇에 사용되나요?

베어 회로 기판은 전자 설계 및 제조 분야에서 중요한 역할을 합니다. 앞서 언급했듯이, 베어 회로 기판은 전자 장치의 핵심 구조로 회로를 구성하고 지지하며, 장치의 기계적 지지 및 전기적 연결 기능을 제공합니다. 베어 회로 기판의 고유한 특성 덕분에 부품 탑재에만 국한되지 않고 설계 유연성, 생산 효율성, 품질 관리 등 다양한 용도로 활용됩니다.

1.    유연한 디자인과 맞춤형

패드와 전도성 구리선만 있는 베어 보드이므로 설계자는 회로 요구 사항에 따라 저항기, 커패시터, 트랜지스터 및 집적 회로와 같은 전자 부품을 자유롭게 추가하여 간단한 회로에서 복잡한 시스템까지 다양한 기능을 구현할 수 있습니다.

베어 PCB는 다재다능하여 주문 시마다 보드를 재설계할 필요가 없으며, 베어 PCB 제조업체는 통일된 생산 방식을 통해 다양한 고객의 요구를 충족할 수 있습니다. 이를 통해 설계 및 제조 시간을 크게 단축하고 개발 비용을 절감할 수 있습니다.

2.    제조 효율성과 자동화를 개선합니다.

베어 PCB 설계 과정에서 설계자는 설계 및 생산이 정확하고 후속 조립 및 제조 공정의 고도 자동화에 대비할 수 있도록 많은 노력을 기울입니다. 예를 들어, 자동화를 통해 픽앤플레이스 머신 웨이브 솔더링 장비를 사용하면 부품을 PCB에 빠르게 조립할 수 있어 대량 생산이 가능하고 생산 효율성이 크게 향상됩니다.

3. 베어보드 테스트 및 품질 관리

베어 PCB는 제품의 기반일 뿐만 아니라 생산 공정에서 대체 불가능한 역할을 합니다. 회로 기판 생산 초기 단계에서 엔지니어는 베어 PCB의 전도성 구리 트레이스와 패드 무결성을 테스트하여 설계가 정확하고 사양을 충족하는지 확인합니다. 이를 통해 각 PCB가 높은 성능 및 신뢰성 기준을 충족하고 후속 부품 조립 및 제품 기능의 견고한 기반을 제공합니다.

4. 교육 및 실험

위의 응용 분야 외에도 베어 PCB는 구성 요소가 간단하기 때문에 학생과 엔지니어가 회로 설계 및 제조 공정에 익숙해지도록 돕기 위해 교육 및 실험에 자주 사용됩니다.

베어보드 테스트를 사용하는 이유는 무엇입니까?

베어 보드 테스트(BBT)는 베어 PCB를 테스트하여 전기적 연결, 기능, 보드의 무결성을 포함한 설계가 요구 사항을 충족하는지 확인하고 조립 중이나 조립 후에 발생할 수 있는 설계 문제를 방지하며 비용과 생산 시간을 절약합니다.

베어보드 테스트는 일반적으로 다음을 채택합니다. 비행 프로브 테스트, 고정 장치 기반 테스트, 자동 광학 검사(AOI) 엑스레이실 베어보드에 대한 다음 테스트를 수행하기 위한 검사:

1. 전기 문제 테스트

베어 보드 테스트의 주요 작업은 개방 회로, 단락 회로 및 납땜 접합 불량과 같은 보드의 전기적 문제가 있는지 감지하여 베어 PCB가 설계 요구 사항과 이후 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것입니다. 이는 이후 구성 요소 조립 및 제품 기능에 영향을 미치지 않도록 하기 위함입니다.

2.    전기 연결 및 레이아웃 감지

PCB 설계 시 관통 구멍, 전도성 트레이스, 신호선을 포함한 모든 전기 연결은 특정 전기 도면 및 설계 규칙에 따라 설계되어야 하며, 다층 회로 기판의 여러 층 간의 연결이 적절한지 확인해야 합니다. 베어 보드 테스트는 이러한 설계 요구 사항이 올바르게 구현되었는지 확인하고, 테스트 과정에서 오류나 누락된 연결을 발견할 수 있도록 합니다.

3.    생산 효율성을 높이고 비용을 절감하세요

앞서 언급했듯이 베어보드 테스트를 실시하면 전기적 설계 결함을 조기에 감지하고, 문제가 있는 보드가 조립 공정에 들어가서 발생하는 대규모 재작업이나 폐기를 방지하여 시간과 재료 비용을 절감할 수 있습니다.

베어 회로 기판 제조 공정

베어 회로 기판(BARR) 제조는 칩, 저항, 커패시터와 같은 전자 부품이 납땜되지 않은 베어 인쇄 회로 기판을 만드는 전체 공정입니다. 베어 PCB는 PCB의 가장 기본적인 형태로, 부품 조립 전에 진행됩니다. 이 공정에는 설계, 재료 선정, 기판 제작, 테스트 등 여러 단계가 포함됩니다.

디자인 및 레이아웃 준비

디자인 입력: Altium Designer, Eagle, CAD와 같은 EDA 소프트웨어를 기반으로 회로 기판 레이아웃을 설계합니다. 이는 설계 파일의 물리적 표현입니다.

Gerber 파일 생성: 디자인이 완성되면 그것은 변형됩니다 거버 파일PCB 제조용 표준 파일 문자열입니다. 이 파일에는 회로 패턴을 만드는 데 사용되는 데이터가 포함되어 있습니다.

기판 준비

재료 선택: 베어 PCB의 기본 재료는 일반적으로 구리 도금 적층판이며, 후자는 일반적으로 기판용으로 FR4(에폭시 유리 섬유) 또는 CEM-1입니다.

기판 절단: 기본 소재는 원하는 크기로 다듬어지며, 일반적으로 큰 패널을 작은 보드로 자릅니다.

세척 및 탈지

PCB 기판을 철저히 세척하여 표면 오염물, 오일 및 기타 불순물을 제거합니다. 이 단계는 에칭과 같은 후속 공정의 성공을 보장하며, 일반적으로 탈지제 또는 수성 세척 방법을 사용하여 수행됩니다.

포토리소그래피

포토레지스트 코팅: 구리 표면에 포토레지스트 층을 도포합니다. 이 포토레지스트는 빛에 민감합니다. 즉, 빛에 노출되면 일부 포토레지스트에만 반응하여 회로 패턴을 설계하게 됩니다.

노출: 기판을 포토마스크를 이용하여 자외선에 노출시킵니다. 노출되지 않은 포토레지스트 영역은 경화되고, 노출된 포토레지스트 영역은 연화되어 제거할 수 있습니다.

개발 중: 그런 다음 PCB를 현상액에 담가서 빛에 노출되지 않은 포토레지스트 부분을 씻어내고 의도한 회로 흔적만 남깁니다.

에칭

구리 에칭: 기판은 포토마스크를 기반으로 에칭 공정을 거치는데, 이때 포토레지스트로 덮이지 않은 보호 구리 부분만 제거되고 원하는 회로 패턴만 남게 됩니다. 에칭에는 염화제이철(II) 용액 또는 염화구리 용액이 널리 사용됩니다.

패턴 검사: 인쇄 회로 기판을 검사하여 회로 패턴이 올바르고 단락이나 개방이 없는지 확인합니다.

교련

설계 사양에 따라 CNC 드릴링 머신이나 레이저 드릴링을 사용하여 PCB에 구멍을 뚫습니다. 이 구멍들은 패드라고 하며, 부품 리드나 비아(PCB의 여러 층을 연결하는 연결부)에 사용됩니다.

도금

무전해 구리 도금: 무전해 구리 도금은 관통 구멍과 막힌 구멍에 증착되어 구멍에 전도 경로를 생성합니다.

전기도금: PCB 표면은 가끔 금, 은, 주석과 같은 금속으로 전기 도금되는데, 이는 표면의 전도도, 산화 저항성, 납땜성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

표면 처리

노출된 PCB 표면은 일반적으로 납땜성을 향상시키거나 산화를 줄이기 위해 처리됩니다. 일반적인 표면 마감재는 다음과 같습니다.

HASL(열풍 솔더 레벨링): PCB를 녹은 땜납에 담근 다음 뜨거운 공기를 사용하여 잉여 땜납을 불어내어 납땜할 수 있는 평평한 표면을 얻습니다.

침지 금: 고성능 애플리케이션을 위해 PCB 상단에 얇은 금 층을 생성하는 도금 공정으로, 우수한 전기 전도성과 납땜성을 갖추고 있습니다.

OSP(유기 납땜성 방부제): 이는 금속층을 적용하지 않고 노출된 구리를 산화로부터 보호하는 일종의 화학적 처리입니다.

ENIG(무전해 니켈 침지 금): 니켈 층은 PCB 표면에 증착되고 그 위에 얇은 금 층이 증착되어 납땜 성능을 향상시키고 부식으로부터 보호합니다.

지원

베어 PCB에 전기적 테스트를 실시하여 개방 회로, 단락 회로 또는 이와 유사한 전기적 결함이 없는지 확인합니다.

베어 회로 기판(BARR) 제작은 설계 입력, 기판 선정, 패턴 전사, 드릴링, 도금, 표면 마감, 전기적 테스트 등 여러 공정을 거칩니다. 각 단계를 제어하기 위해 최종 베어 PCB를 제작해야 합니다.

베어 PCB 대 PCBA

베어 PCB와 PCBA(인쇄 회로 기판 조립)의 주요 차이점은 완성도와 기능성의 정도입니다.

위의 내용을 읽어보면, 베어 PCB는 전도성 구리 트레이스와 패드만 포함하고 있으며, 이는 전자 부품 납땜의 기본이라는 것을 이미 알고 있습니다. 베어 PCB는 조립 공정의 초기 단계입니다.

PCBA는 부품 납땜이 완료된 회로 기판으로, 저항, 커패시터, 집적 회로, 커넥터 등 필요한 모든 전자 부품이 베어 PCB에 납땜되어 있습니다. 조립 공정에는 베어 PCB를 완전한 기능 회로로 만들기 위한 부품 납땜 및 연결이 포함됩니다.

베어 PCB와 PCBA의 포괄적인 비교는 다음과 같습니다.

제로 PCB 대 베어 PCB

전문적으로 제조된 베어 PCB와 달리, 제로 PCB는 프로토타입 제작 및 DIY 전자 제품에 널리 사용되는 범용 회로 기판입니다. 규칙적으로 배열된 그리드 레이아웃을 갖추고 있으며, 각 그리드 지점에는 사용자가 부품을 납땜하고 연결할 수 있도록 구멍과 구리 패드가 미리 뚫려 있습니다.

기존의 전문가용 PCB와 달리 제로 PCB는 미리 정의된 회로 트레이스나 전기 레이아웃이 없으며, 사용자는 특정 요구에 따라 회로 연결을 자유롭게 설계하고 조정할 수 있습니다. 그리드 포인트를 와이어나 솔더로 연결하여 간단한 회로 프로토타입을 빠르게 제작할 수 있습니다. 유연한 설계와 사용 편의성 덕분에 제로 PCB는 신속한 테스트, 전자 프로토타입 제작, 그리고 개인 DIY 프로젝트에 이상적입니다.

제로 PCB 대 베어 PCB: 종합 비교

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맺음말

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