PCB(인쇄 회로 기판)는 휴대폰, 컴퓨터, 라디오, 조명 등 전자 기기의 핵심 부품으로, 더 이상 우리에게 낯선 존재가 아닙니다. PCB의 발전이 없었다면 이러한 전자 기기가 제공하는 편리함을 누릴 수 없었을 것입니다. 그렇다면 한 가지 의문이 떠오릅니다. PCB의 발전 역사는 무엇일까요? 이 글에서 자세히 살펴보겠습니다.
PCB 역사 개발 과정의 이정표
PCB 개발 프로세스는 아래에 나열된 몇 가지 중요한 단계로 나누어 배울 수 있습니다.
싹트는 단계(1900년대-1920년대):
1903년, 독일의 유명한 발명가 알베르트 한슨이 영국 특허를 출원했습니다. 그는 전화 교환 시스템에 사용되는 "와이어"를 사용하는 개념을 개척했습니다. 금속박을 사용하여 회선 도체를 절단한 후, 파라핀지를 회선 도체의 상단과 하단에 붙이고, 회선 교차점에 비아 홀을 설치하여 여러 층 간의 전기적 상호 연결을 구현했습니다. 이는 현대 PCB 제조 방식과는 다른데, 당시에는 페놀 수지가 발명되지 않았고 화학 에칭 기술도 아직 성숙되지 않았기 때문입니다. 알베르트 한슨이 발명한 이 방식은 현대 PCB 제조의 원형이라고 할 수 있으며, 이후 발전의 기반이 되었습니다.
개발 단계(1920년대-1940년대):
1925년, 미국에서 온 찰스 듀카스는 절연 기판에 회로 패턴을 인쇄한 후 도금을 하여 배선용 도체를 만드는 혁신적인 아이디어를 생각해냈습니다. 이때 "PCB"라는 용어가 등장했습니다. 이 방식으로 전기 제품을 쉽게 제조할 수 있게 되었습니다.
1936년, "인쇄 회로의 아버지"로 알려진 오스트리아의 파울 아이슬러 박사는 영국에서 포일 필름 기술을 발표하여 라디오에 사용되는 최초의 인쇄 회로 기판을 개발했습니다. 폴 아이슬러가 사용한 방식은 오늘날 우리가 인쇄 회로 기판을 만드는 방식과 매우 유사합니다. "빼기"라고 불리는 이 방법은 불필요한 금속 부분을 제거할 수 있습니다.
1943년경, 폴 아이슬러의 기술 발명품은 미국에서 제XNUMX차 세계 대전에 사용될 근접 신관을 만드는 데 대규모로 사용되었습니다. 동시에 이 기술은 군용 무전기에도 널리 사용되고 있습니다.
전환점(1948):
1948년은 미국이 인쇄 회로 기판 발명을 상업적 용도로 공식 인정하면서 PCB 역사 발전 과정에 있어 전환점이 되었습니다. 당시 PCB 역사를 활용한 전자 장비는 거의 없었지만, 이 결정은 PCB의 발전과 응용에 큰 영향을 미쳤습니다.
전성기(1950년대~1990년대):
1950년대부터 1990년대까지 PCB 산업이 형성되고 급속히 성장하였는데, 이는 PCB 산업화의 초기 단계로, 이 시기에 PCB가 산업으로 자리 잡았습니다.
1950년대에 트랜지스터가 전자 시장에 사용되면서 전자 제품의 크기를 효과적으로 줄이고 PCB를 훨씬 쉽게 통합할 수 있게 되었으며, 전자 제품의 신뢰성도 크게 향상되었습니다.
1953년, 모토로라는 전기 도금된 비아를 가진 양면 기판을 개발했습니다. 1955년경, 일본 도시바는 구리박 표면에 산화구리를 생성하는 기술을 도입하여 구리박적층판(CCL)이 등장했습니다. 이 두 가지 기술 덕분에 다층 인쇄 회로 기판이 성공적으로 발명되어 대량 생산되었습니다.
1960년대에는 인쇄 회로 기판이 널리 사용되었으며, PCB 기술은 점점 더 발전하였고, 다층 인쇄 회로 기판의 폭넓은 사용 덕분에 배선이 기판 면적에 차지하는 비율이 효율적으로 증가하였습니다.
1970년대에는 급속한 발전이 있었습니다. 다층 PCB더 높은 정밀도와 밀도, 정교한 선의 작은 구멍, 높은 신뢰성, 더 낮은 비용, 그리고 자동 생산을 추구했습니다. 당시 PCB 설계 작업은 여전히 수작업으로 진행되었습니다. PCB 레이아웃 엔지니어들은 색연필과 자를 사용하여 투명 폴리에스터 필름에 회로를 그렸습니다. 설계 효율을 높이기 위해 여러 패키징 템플릿과 일부 일반 소자용 회로 템플릿을 제작했습니다.
1980년대에는 표면실장기술(SMT)는 점차 스루홀 실장 기술을 대체하며 주류가 되었습니다. 또한 디지털 시대로 접어들었습니다.
성숙기(1990년대~현재):
개인용 컴퓨터, CD, 카메라, 게임 콘솔 등 전자 기기의 발전과 함께 큰 변화가 일어났습니다. 이러한 소형 전자 기기에 적합하도록 PCB의 크기를 줄여야 합니다.
컴퓨터화 설계는 PCB 설계의 여러 단계를 자동화하여 소형 및 경량 부품 설계를 용이하게 했습니다. 부품 공급업체는 전력 소비량을 줄여 장비를 개선해야 하지만, 동시에 비용 절감 문제도 고려해야 합니다.
2000년대에 들어서면서 PCB는 더욱 복잡해지고 더 많은 기능을 탑재하게 되었으며, 크기는 더욱 작아졌습니다. 특히 다층 및 플렉스 회로 PCB 설계는 이러한 전자 기기의 작동성과 기능성을 크게 향상시켰으며, PCB의 크기와 가격도 낮아졌습니다.
21세기 초, 스마트폰의 등장은 HDI PCB 기술의 발전을 촉진했습니다. 레이저 드릴로 구멍을 뚫은 마이크로 비아는 그대로 유지하면서, 적층 비아가 스태거링 비아를 대체하기 시작했고, "모든 층" 구조 기술과 결합되어 HDI 기판의 최종 선폭/선간격은 40μm에 도달했습니다.
이러한 임의층 방식은 여전히 감산 공정에 기반하고 있으며, 모바일 전자 제품의 경우 대부분의 고급 HDI가 여전히 이 기술을 사용하고 있음이 분명합니다. 그러나 2017년부터 HDI는 감산 공정에서 패턴 도금 기반 공정으로 전환하며 새로운 발전 단계에 접어들었습니다.
PCB 산업에 영향을 미칠 주요 동향
오늘날에는 다음을 포함한 다양한 유형의 인쇄 회로 기판이 있습니다. 단단한 PCB리지드-플렉스 PCB, 다층 PCB, HDI PCB는 시장에서 널리 사용되고 있으며, 여러 차례 진화를 경험하고 있습니다. 확실한 것은 이러한 진화가 사람들의 끊임없는 요구와 함께 앞으로도 계속될 것이라는 것입니다.
자, 또 다른 질문이 생깁니다. PCB가 어떤 방향으로 발전할지 생각해 보셨나요? 웨어러블 전자 기기, 전자 보청기, 혈당 측정기, 전기차용 지능형 기기, 항공우주 및 기타 분야와 같이 소비자 시장에서 새로운 전자 제품 애플리케이션이 등장함에 따라 PCB 설계, 소재 및 제조에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다. 향후 PCB 산업에 영향을 미칠 5가지 주요 트렌드는 다음과 같습니다.
사물의 인터넷
사물 인터넷(IoT)은 눈부시고 무한한 미래를 가진 산업입니다. 이 기술은 모든 사물을 인터넷에 연결하고, 각 사물은 데이터를 공유하며 서로 통신할 수 있습니다. 이는 사람들의 삶을 더욱 스마트하고 편리하게 만들어 줍니다. 일반적으로 IoT 기기에는 센서와 무선 연결 기능이 탑재되어야 합니다. 따라서 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 PCB(인쇄 회로 기판)의 발전이 필수적입니다.
예를 들어, BLE 팔찌나 기타 휴대용 기기처럼 크기가 작은 IoT 기기는 동일한 기능을 제공하면서도 더 작은 부품이 필요합니다. PCB의 경우, 기기의 크기는 점점 더 작아지는 동시에 더 복잡한 부품들을 탑재해야 합니다. 이는 IoT 시장에 진출하여 수익을 창출하려는 PCB 제조업체에게는 어려운 과제이지만, 동시에 기회이기도 합니다.
플렉스 PCB
최근, 플렉스 PCB PCB 개발 시장에서 빠르게 점유율을 확대하고 있는 가운데, https://www.www.grandviewresearch.com에서 2015년부터 2025년까지 아시아 태평양 지역의 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 시장 규모를 보여주는 아래 그림을 살펴보겠습니다. 이를 통해 전체 시장 규모가 지속적으로 증가하고 있으며, 플렉스 PCB가 사용되는 산업은 전자, 통신, 항공우주, 자동차 등 다양합니다. 플렉스 PCB 수요는 시간이 지남에 따라 엄청나게 증가할 것입니다.
그렇다면 플렉스 PCB가 왜 그렇게 인기가 있을까요? 몇 가지 이유는 다음과 같습니다. 플렉스 PCB는 다른 유형의 PCB보다 크기가 작아 공간을 절약할 수 있습니다. 또한, 향상된 성능과 높은 신뢰성으로 혹독한 환경에서도 견딜 수 있습니다.
고밀도 상호 연결(HDI) PCB
고밀도 인터커넥트 PCB의 장점은 안정적이고 고속 신호, 작은 크기, 그리고 가벼운 무게입니다. 또한, HDI PCB의 트레이스 폭이 훨씬 좁고 배선 밀도가 높아 엔지니어는 작은 공간에도 더 많은 기능과 전력을 구현할 수 있습니다. HDI PCB는 레이어링의 필요성이 줄어들어 생산 비용도 절감할 수 있습니다. 이처럼 뛰어난 특성 덕분에 HDI PCB 다양한 장치와 애플리케이션에서 필수적인 구성 요소가 되어가고 있습니다.
현재 사람들은 항공우주 애플리케이션, 군용 통신, 의료 진단 도구, 웨어러블 기술 등 어디에서나 사용 가능한 자동 장치를 선호합니다. 한편, 더 빠른 신호를 제공하는 더 작은 부품의 필요성이 점점 더 커졌고, 이것이 바로 고밀도 상호 연결 PCB가 필요한 이유입니다.
고성능 PCB
고전력 PCB는 48V 이상의 전압을 처리할 수 있는 PCB 유형으로, 더 높은 효율, 더 나은 열 흡수 성능, 그리고 내구성을 갖추면서 점점 더 얇고 가벼워지고 있습니다. 최신 고전력 PCB는 향상된 방열 성능으로 더 많은 열을 견딜 수 있습니다. 향상된 배터리 패키지 덕분에 이러한 PCB는 훨씬 더 오래 작동할 수 있습니다.
이러한 추세는 수백 볼트에 달하는 전압을 필요로 하는 전기 자동차에 대한 수요가 증가함에 따라 나타났습니다. 또한, 점점 더 많은 사람들이 지속 가능한 에너지 개념을 중시함에 따라 24V 또는 28V 전압을 필요로 하는 태양광 패널에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 고전력 PCB는 현재와 미래에 더욱 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.
상용 기성품 솔루션
PCB 역사 산업의 또 다른 트렌드는 PCB 모듈, 부품, 보드를 포함하는 COTS(Commercial Off-The-Shelf)라고도 하는 상용 기성품 솔루션입니다. COTS 부품의 가장 큰 장점은 기존 시스템에 쉽게 설치할 수 있도록 설계되어 매우 편리하다는 것입니다. COTS를 사용하면 부품의 표준화와 신뢰성을 높일 수 있습니다. 그렇다면 사람들이 COTS를 어떤 용도로 사용하는지 궁금하실 것입니다. 실제로 항공우주는 주요 프로젝트의 비용을 절감하고, 품질과 안전을 보장하며, 프로젝트를 더 빨리 완료하기 위해 COTS를 사용하는 주요 분야 중 하나입니다.
맺음말
PCB 산업의 발전 과정을 되돌아보면, PCB 역사는 끊임없이 업데이트되고 발전해 왔습니다. 기술이 끊임없이 발전하는 현대 사회에서 PCB는 중요한 역할을 합니다. 이러한 추세가 우리에게 어떤 영향을 미치든, 한 가지 변하지 않는 것은 PCB가 항상 필요하다는 것입니다.
그러나 PCB 산업의 진화와 발전에 따라 설계와 제조 모두에 큰 영향을 미칠 것입니다. 따라서 인쇄 회로 기판 제조업체가 경쟁력을 유지하려면 이러한 추세에 발맞춰 혁신을 추구해야 합니다. 여기에는 사람들의 증가하는 요구에 부응하기 위해 PCB 조립, 설계 및 제조 방식을 변화시키는 것도 포함됩니다.
MOKO는 중국 최고의 PCB 설계 및 제조업체로서 16년 이상의 PCB 업계 경험을 보유하고 있으며, 전문 R&D팀을 보유하고 있습니다. 저희는 항상 PCB 업계의 동향을 주시하고 있습니다. PCB에 대해 궁금한 점이 있으신가요? 문의하기, 함께 PCB 세계로 뛰어들어 볼까요!
