PCB 제조 공정의 일과

설계를 구현하여 제조하기 전에 먼저 실물 PCB 제작 프로세스를 이해해야 합니다. 각 시설의 기술은 각기 다르더라도, 업계를 선도하는 제조업체 중 대다수는 CAD 애플리케이션의 도면 형태로 존재하는 설계를 실제 기판으로 제작하기까지 특정한 단계를 거칩니다.

표준적인 PCB 제작 프로세스는 특정한 단계를 따르며, 설계자는 PCB 제작 프로세스의 모든 단계를 숙지하고 이해해야 합니다. 제작 프로세스의 단계를 숙지하면 기판을 처음부터 다시 제작해야 하는 생산 오류의 위험을 초래하는 PCB 설계 실수를 더 쉽게 발견할 수 있습니다. 모든 설계자는 제조를 위한 설계(DFM, Design For Manufactuaring) 단계를 이행하여 어디서든 PCB를 제조하고 조립할 수 있도록 해야 합니다.

이 문서에서는 PCB 제조에 관한 속성 시리즈의 일환으로 설계자가 알아야 할 기본적인 사항을 다룹니다. 가장 먼저 베어 기판을 만드는 PCB 제조 공정부터 알아보겠습니다. 이어서 테스트와 검사를 실시하기 전에 완성된 PCB에 컴포넌트를 납땜하는 PCB 조립 공정을 살펴보겠습니다. 어셈블리를 위한 설계(DFA, Design For Assembly)는 컴포넌트를 안정적으로 조립할 수 있는 설계 관행에 중점을 두며, 설계자는 베어 기판 제조와 마찬가지로 PCB 조립 공정을 숙지해야 합니다.

표준 PCB 제조 공정

PCB 제조에서는 베어 기판 구성, 에칭, 드릴링과 마감에 중점을 둡니다. 아래 표는 다중 레이어 PCB 제조의 표준적인 단계를 나타냅니다. 이 공정은 완전한 설계 사양과 초기 적층 재료로 시작하여 조립할 준비를 마친 제조된 기판으로 마무리됩니다.

기판의 마지막 경화가 완료되면 제조업체는 여러분이 PCB 레이아웃에서 지정한 테스트 포인트를 기반으로 전기 테스트 프로세스를 시작합니다. 보통 제조 단계에서의 전기 테스트는 지속성 테스트를 포함합니다. 지속성 테스트에서는 여러분의 PCB 넷리스트에 명시된 여러 노드 사이의 개방과 단락을 확인합니다.이 확인 프로세스를 통과한 모든 기판은 완성된 것으로 간주되어 어셈블리 단계로 이동됩니다.

PCB 제조 공정 전반에 걸쳐 생산 중 여러 결함이 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 에칭, 드릴링 및 도금 단계에서 가장 많이 발생합니다. 아래 표에는 발생 가능한 제조 결함과 이러한 결함에 대한 해결책이 정리되어 있습니다.

설계가 제조를 통과하고 전기 테스트가 완료된 후에는 품질을 보장하기 위한 추가 테스트를 기판에 실시할 수 있습니다. 이때 보통 베어 기판 제조 공정이 PCB의 재료나 에칭된 기능을 손상시키지 않는지 확인하기 위해 환경 테스트나 기계적 테스트를 실시합니다.

• PCB 어셈블리 테스트에 사용되는 방법에 대해 자세히 알아보기
• PCB 오류 분석에 대해 자세히 알아보기

표준 PCB 어셈블리 공정

PCB 어셈블리에는 자동화된 기계(Pick-and-Place 기계)로 컴포넌트를 배치한 후 자동화된 공정을 통해 납땜하는 과정이 수반됩니다. PCB 어셈블리 공정의 납땜을 위한 주요 자동화 기법은 다음과 같습니다.

• 웨이브 납땜(스루 홀 컴포넌트와 함께 사용)
• 리플로 납땜(SMD 컴포넌트와 함께 사용)
• 선택적 납땜(수동 납땜의 자동화 버전)

수동 납땜은 반드시 필요한 경우가 아니면 대량 PCB 조립 시설에서 사용되지 않습니다. 이유는 수동 납땜이 매우 느리기 때문이며, 작업자의 기술 수준 차이로 인해 일관성도 없기 때문입니다.

완성된 PCB의 납땜 공정이 완료된 후에는 자동화 장비가 PCB를 검수하고 잔여물(특히 유동 잔여물)을 세척한 후 포장하고 배송합니다. 완성된 PCBA 또한 검수 및 테스트 공정을 거쳐 곧 고장날 가능성이 있는 PCB를 식별합니다. 이러한 가속 수명 테스트에는 PCBA를 극단적인 열, 압력, 기계적 스트레스와 전기적 스트레스에 노출하여 장치의 작동 한계를 파악하는 과정이 포함됩니다. 이러한 한계를 파악한 후에는 설계와 최종 제품의 장기적인 신뢰성을 보장할 수 있도록 처리 매개변수나 설계를 수정할 수 있습니다.

설계가 표준 DFM/DFA 요구 사항을 준수하도록 하는 가장 쉬운 방법은 PCB 설계 규칙을 활용하는 것입니다. 레이아웃에 흔한 PCB 제조 결함이 발생하지 않도록 설계 소프트웨어의 DRC 엔진을 특정 규칙에 따라 맞춤 설정할 수 있습니다. PCB 레이아웃을 시작하기 전에 반드시 설계 규칙에 DFM/DFA 요구 사항을 설정하세요.

DFM 중심의 접근법을 활용하여 PCB를 설계할 준비가 되셨나요? 이 공정은 PCB 스택업을 만들기 시작하면서 재료를 선정하는 작업에서 출발합니다. 재료 선정은 고주파 설계와 고전압 PCB등 일부 특수 제품에서 DFM에 영향을 줄 수 있습니다. PCB 소재의 다양한 속성과 이러한 속성이 제조에 어떤 영향을 미치는지 반드시 이해해야 합니다.

• 2부 PCB 재료 선택 시 DFM

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