PCB 설계 및 조립에 대한 포괄적인 가이드

PCB 설계에서는 회로도와 PCB 레이아웃도를 작성해야 합니다. 이 PCB 설계에는 부품의 배치 위치와 전기 회로 경로가 포함됩니다. 한편, PCB 조립에서는 PCB 제조업체가 PCB 설계에 따라 전자 부품을 설치합니다. 이러한 부품에는 커패시터, 저항, 집적 회로 등이 포함됩니다.

PCB가 무엇인지, PCB를 설계하는 방법, PCB 조립이 무엇인지 이해하면 도움이 될 수 있습니다.

 정확한 인쇄 회로 기판 조립. PCB 설계자의 역할은 PCB 설계 및 레이아웃이 신뢰할 수 있는 PCB 조립 서비스에 적합한지 확인하고, 회로 기판의 재질을 고려하는 것입니다.

  

  

PCB란 무엇인가?

기본부터 시작해 보겠습니다. PCB란 무엇일까요? 인쇄 회로 기판(PCB)은 구리 호일에 에칭된 전도성 회로, 패드 및 기타 구조물을 통해 전자 부품의 기계적 지지 및 전기적 연결을 구현하는 평판 기판입니다.

이러한 회로 기판은 현대 전자 제품의 핵심입니다. PCB가 조립되는 방식을 이해하면 엔지니어가 웨어러블 기기부터 산업용 컨트롤러에 이르기까지 다양한 제품을 개발하는 데 도움이 됩니다.

회로기판은 무엇으로 만들어졌나요?

인쇄 회로 기판은 단일 판이 아닙니다. 여러 층으로 이루어져 있습니다. 흥미롭게도 각 층은 특정 기능을 수행하도록 설계되었습니다. 자세한 내용은 아래에서 확인하세요.

기판

기판은 기본 기판입니다. 기판의 기능은 무엇일까요? 전도성 층을 안정적으로 유지하는 것입니다. 또한 열, 변형, 전기 부하에 대한 저항력을 제공합니다.

일반적인 기판 재료:

FR4:

FR4는 매우 널리 사용되는 에폭시입니다. 최신 기기에서는 발수 기능이 매우 중요해졌습니다. 따라서 오늘날 PCB 제조업체들은 FR4 소재를 선호합니다.

폴리이미드:

폴리이미드 소재는 PCB 기판을 유연하게 만들어 PCB가 휘어지고 표면에 잘 밀착되도록 합니다. 이 소재는 전자 소음이 적고 고온에서도 우수한 성능을 발휘합니다.

세라믹 :

PCB 표면에 전도성 경로를 형성합니다. 이 소재는 뛰어난 전기적 특성을 가지고 있어 통신 시스템이나 RF와 같은 PCB 부품이 과도한 열을 흡수하지 않습니다.

금속 코어 기판:

금속 코어 기판은 일반적으로 알루미늄이나 구리로 제작됩니다. 이는 문제가 되는 발열을 해결합니다. 이는 전력 장비 및 LED와 같은 응용 분야에 필수적인 기능입니다.

 

구리층

부품을 연결하는 전기적 경로는 구리층으로 이루어져 있습니다. 이 구리층은 PCB에서 신호와 전력을 전달하는 데 사용됩니다.

구리층의 특성:

전도도: 구리는 전도성이 높은 금속으로 신호와 전력 전송이 더 좋습니다.

구리 두께: 구리 두께는 PCB가 전달하는 전류량에 영향을 미칩니다.

일반적인 구리 두께:

표준 구리(1온스/ft²):

1온스/ft²는 35제곱피트에 퍼진 구리의 무게를 나타내며, 두께는 약 XNUMX마이크론에 해당합니다.

무거운 구리(2-10 oz/ft²):

큰 전류를 흐르게 하는 데 적합한 두꺼운 피막입니다. 이 소재는 전원 공급 장치와 모터 제어기에서 찾아볼 수 있습니다.

유전체층

구리층 사이에는 절연체인 유전체층이 있습니다. 이는 단락을 방지하여 PCB가 정상적으로 작동하도록 합니다.

유전체 재료 속성 목록:

유전 상수

유전율은 재료의 전기 에너지 저장 용량을 측정합니다. 유전율이 높을수록 재료가 진공에 비해 얼마나 많은 전하를 흡수하는지를 나타냅니다. 유전율이 낮을수록 더 높은 신호 속도를 필요로 하는 부품에 적합합니다. 예를 들어, 마이크로파 전송선, RF, 디지털 회로 등이 있습니다.

손실 탄젠트

신호 전력의 전파를 나타냅니다. 이는 재료에 의해 열에너지로 흡수됩니다. 재료의 구조와 유리 수지의 유도에 따라, Df는 고주파 어셈블리에 적합합니다.

재료 옵션:

•  에폭시 수지

•  PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)

•  유전체 세라믹

솔더 마스크

솔더 마스크는 얇은 래커입니다. 폴리머로 만들어져 구리 배선을 보호합니다. 많은 경우 산화될 가능성이 항상 존재합니다.

솔더 마스크의 기능:

교량을 줄입니다: 솔더가 잘못된 방향으로 흐르는 것을 방지합니다.

구리 보호: 산화 및 부식을 방지합니다.

보기가 더 쉽습니다: 구리 흔적과 패드가 더 잘 보입니다.

실크 스크린

실크스크린—솔더 마스크 위에 인쇄되는 최상층. 문제를 조립하고 정리하는 데 도움이 되는 라벨과 힌트를 제공합니다.

실크스크린의 목적:

구성요소 라벨링: 부품, 핀 및 지침 라벨

조립 지침: 수동 또는 자동화를 통해 구성 요소를 배치하는 데 도움이 됩니다.

테스트 지원: 테스트 목적으로 테스트 지점과 중요 연결을 표시합니다.

고급 제조 소재의 예

PCB의 특수 사용 사례에는 충족해야 할 추가 요구 사항이 있으므로 고급 PCB 소재가 필요합니다.

  

 

PCB를 설계하는 방법은?

PCB 조립은 어디서부터 시작해야 할까요? 몇 단계는 동일합니다. 하지만 정밀성, 창의성, 그리고 기술력이 무엇보다 중요합니다. 각 단계, 즉, 제대로 작동하고, 생산적이며, 예산에 맞춰야 합니다.

자세한 설계 단계:

•  디자인 요구 사항 파악

•  라우팅

•  전원 및 접지 평면

•  시뮬레이션 및 검증

•  설계 규칙 검사

•  파일 생성

디자인 요구 사항 식별

PCB 기능 목록을 작성하여 첫 번째 단계를 시작하십시오. 이는 특정 제품의 환경 조건에 따라 달라집니다. 필요한 크기, 세부 치수, 레이어의 필요성, 그리고 부품 배치를 명시하십시오.

개략적 설계:

PCB 설계자는 PCB의 시각적 디자인을 만듭니다. 왜 그렇게 할까요? 부품들이 어떻게 상호 연결되는지 보여주고, 오류를 쉽게 감지할 수 있도록 하기 위해서입니다. 따라서 정확한 문서화에 집중하는 것이 좋습니다.

전력 및 지상 계획:

더 넓은 연속 영역을 나타냅니다. 전원 전압과 전기 신호를 분배하는 데 중점을 둡니다. 신호의 잡음은 분리를 통해 최소화할 수 있는 경우가 많습니다.

시뮬레이션 및 검증:

전문 소프트웨어를 사용하여 가상 모델을 구축하세요. 이를 통해 신호 반사, 전자적 동작, 열적 핫스팟 또는 혼선 문제를 분석할 수 있습니다.

설계 규칙 검사:

자동화된 검사를 통해 최소 트레이스 폭, 트레이스 간 거리(간격), 비아 크기 등 제조 가능한 허용 오차를 레이아웃이 준수하는지 확인합니다.

파일 생성:

Gerber, 드릴 파일 등의 파일과 기타 제조 문서를 내보내는 경우, 설계 내용과 일치하는지 꼼꼼히 확인해야 합니다.

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PCB 조립이란?

PCB 조립(PCB)은 일반 PCB를 부품 실장 및 납땜을 통해 완전한 전자 회로로 변환하는 과정입니다. 즉, 각 부품이 효율적으로 제 역할을 수행할 수 있도록 하는 기술과 구체적인 조치가 필요합니다.

PCB 조립 방법에는 다음과 같은 주요 유형이 있습니다.

표면 실장 기술

부품은 PCB 표면에 부착됩니다. 표면실장기술(SMT)은 단위 면적당 더 많은 부품을 집적할 수 있도록 지원하므로 최신 소형화 장치에 적합합니다.

THT

리드가 있는 부품을 납땜하려면 미리 뚫어 놓은 구멍에 삽입해야 합니다. 기계적 강도를 높이기 위해 커넥터 부품은 THT에서 분리합니다.

혼합 기술:

SMT와 THT를 통합하여 두 가지의 장점을 모두 누리세요.

PCB를 조립하는 방법?

PCB 설계를 하고 제작했다면 이제 무엇을 해야 할까요? 다음 단계는 조립입니다. PCB 제조업체는 기판 전체에 작은 부품들을 장착합니다. PCBA의 여러 단계를 살펴보겠습니다.

솔더 페이스트 적용

PCB 제조업체는 보드에 솔더 페이스트를 도포하여 부품에 대한 일시적인 접착력을 제공할 수 있습니다.

프로세스 :

구멍이 뚫린 스테인리스 스틸 스텐실을 PCB 위에 놓습니다. 플럭스와 솔더 파우더를 섞은 솔더 페이스트를 스퀴지를 사용하여 스텐실 위에 바릅니다. 이 페이스트는 패드가 노출된 곳에만 붙습니다. 그 위에 부품을 놓습니다.

컴포넌트 배치

부품은 솔더 페이스트가 이미 도포된 PCB의 빈 공간에 배치됩니다. 이 단계는 설계에 따라 기계 또는 수작업으로 수행할 수 있습니다.

공장의 한 지점에서 다른 지점으로 제품을 자동으로 옮기는 기계를 자동 픽앤플레이스 기계라고 합니다. 소형 고속 기계를 통해 부품이 정밀하게 배치됩니다.

이 기계들은 설계 파일을 읽어 각 부품이 어디에 위치하는지 파악합니다. 부품들은 릴이나 트레이에서 꺼내 솔더 페이스트 위에 직접 놓입니다.

수동 배치:

일회성, 대량 및 소량 설계에 적합합니다. 작업자는 커넥터나 변압기와 같은 대형 부품을 수동으로 배치합니다.

리플로 납땜

리플로우 솔더링은 표면 실장 기술(SMT) 부품에 사용됩니다. 이 공정을 통해 솔더 페이스트가 액화되었다가 나중에 굳어집니다. 매우 오래 지속될 뿐만 아니라 기계적 강도도 갖춘 전기적 연결이 형성됩니다.

프로세스 :

솔더 페이스트 PCB를 리플로우 오븐으로 들어가는 벨트 위에 올려놓았습니다. 보드는 오븐에서 다음과 같은 단계적 가열 과정을 거칩니다.

예열: 열 충격을 피하기 위해 천천히 가열을 시작하세요.

침액: 솔더 페이스트로부터 플럭스 활성화를 얻기 위해 온도를 일정하게 유지합니다.

리플 로우: 솔더를 액화시키는 온도까지 상승합니다(무연 솔더의 경우 ~250°C)

냉각: 온도를 천천히 낮추어 납땜을 얼립니다.

웨이브 납땜

스루홀(THT) 부품의 경우 웨이브 솔더링을 사용합니다. 이 방법은 부품의 리드가 PCB의 구멍에 들어갈 때 가장 효과적입니다.

프로세스 :

PCB를 비스듬히 세워 녹은 땜납의 흐름을 따라가며 땜납을 노출된 리드에 도포하고 구멍을 메워 견고한 연결을 형성합니다.

청소관련

PCB 조립 업체들은 깨끗하게 납땜된 부품에 IPA를 첨가합니다. IPA는 기판에서 플럭스 잔여물과 먼지를 제거하는 데 큰 도움이 됩니다.

아오이

카메라는 보드를 스캔하여 잘못 설치된 부품을 찾아냅니다. AOI는 또한 납땜 불량, 브리징 등 납땜 접합 불량을 식별합니다.

엑스레이 검사:

BGA(볼 그리드 어레이) 부품처럼 눈에 보이지 않는 솔더 접합부에 적용합니다. 부품 아래의 보이드, 균열 또는 솔더 부족을 현장에서 감지합니다.

기능 테스트

기능 테스트는 구성 요소가 아닌 전체 조립품을 점검하는 데 중요합니다. 이 단계에서는 장치 작동을 위해 전원이 공급됩니다.

이제 최종 검사 단계입니다. 시뮬레이션된 실시간 실습 환경에서 부품이 제대로 작동하는지 확인하는 것이죠.

  

PCB 설계부터 조립까지의 팁

여러분은 PCB 설계 기본 및 조립 분야의 전문가가 되실 것입니다. 하지만 여기에서는 설계 및 조립을 개선하는 데 매우 유용한 팁을 알려드립니다.

첫 번째 단계는 디자인입니다.

1. 정확한 회로도는 매우 신중하게 작성해야 합니다. 눈에 잘 띄는 기호와 라벨을 사용하는 것이 좋습니다.

2. 두 번째 팁은 레이아웃을 다시 한번 확인하는 것입니다. 이것이 중요한 이유는 크로스토크와 신호 길이를 줄이기 때문입니다.

3. 가장 좋은 팁은 DRC를 통합하여 문제를 제때 파악할 수 있다는 것입니다.

2단계는 조립입니다.

1. 항상 신뢰할 수 있는 공급업체를 선택하세요. 그러면 최고 등급의 부품을 공급받을 수 있습니다.

2. 동시에 리플로우 또는 웨이브 솔더링을 선택하여 매우 강력한 접합을 만드세요.

3. 점검 테스트를 잊지 마세요. 누락된 부품을 파악하는 데 도움이 됩니다.

PCBasic: 신뢰할 수 있는 PCB 및 PCBA 제조 파트너

신뢰할 수 있는 것에 관해서 PCB 제조 및 인쇄 회로 기판 조립, PCBasic은 신뢰할 수 있는 파트너입니다. 다양한 산업 분야에 맞춰 설계된 고품질 솔루션을 제공하여 모든 보드가 성능과 신뢰성 측면에서 고객의 기대를 충족하도록 보장합니다.

PCB 설계부터 생산까지 전체 서비스 지원

10년 이상의 PCB 설계 경험과 프로젝트 관리 노하우를 바탕으로 PCBasic은 회로도 작성 및 PCB 레이아웃부터 제작 및 PCB 조립까지 엔드 투 엔드 서비스를 제공합니다. 풍부한 경험을 바탕으로 PCB 설계자 프로젝트가 개념 단계부터 최종 제품까지 원활하게 진행되도록 하세요.

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PCBasic은 두 개의 전문 시설을 운영합니다.

•  심천은 빠른 처리, 소량 PCB 조립 서비스에 중점을 둡니다.

•  후이저우는 간소화된 생산 라인으로 대량 PCB 제조를 처리합니다.

이러한 구조를 통해 스타트업, 엔지니어, 대기업을 동등한 효율성으로 지원할 수 있습니다.

확장 가능하고 스마트하며 정밀한 PCB 조립 서비스

저희는 복잡한 PCB 조립 요구 사항을 처리하기 위해 첨단 장비와 공정을 사용합니다. 표면 실장, 스루홀 또는 혼합 기술 등 어떤 기술이든, 정밀한 접근 방식을 통해 모든 단계에서 고품질 PCB 조립을 보장합니다.

 

 

왜 PCBasic을 선택해야 하나요?

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결론 :

결론을 내리기 전에 PCB 설계 및 조립의 기본 사항을 이해해야 합니다. 위에서 설명한 PCB 설계 단계와 코어 기판 소재에 대한 내용을 숙지하셨을 것입니다. 또한, PCB 조립을 성공적으로 완료하려면 어떻게 해야 할까요?

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