단면 PCB(Single-sided PCB)는 단일 레이어 PCB라고도 하며 가장 일반적인 PCB 중 하나입니다. PCB의 종류한쪽 면에는 전도성 소재가 있고, 다른 쪽 면에는 서로 전기적으로 연결된 전자 부품이 있습니다. 이 글에서는 단면 PCB의 다양한 측면을 자세히 다룹니다. 따라서 여기에서는 이 기술의 전체 제조 공정, 장단점을 알아보고, 단층 PCB의 적용 사례도 살펴보겠습니다.
단면 PCB의 구성
단면 PCB는 주로 다음과 같은 층으로 구성됩니다.
- 기판
기판 층은 PCB에 대한 기계적 지지를 제공하며, 일반적으로 FR-4(유리 강화 에폭시), 폴리이미드, CEM 등과 같은 절연 재료로 만들어집니다.
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- 구리 호일 층
기판의 한쪽 면에 얇은 구리 호일 층을 적층합니다. 이 구리 호일에는 에칭된 회로 트레이스와 부품의 연결 패드가 있습니다. 일반적으로 사용되는 구리 중량은 평방 피트당 1온스 또는 2온스입니다.
- 솔더 마스크
구리 위에 솔더 마스크 코팅을 적용하여 필요한 패드 영역만 노출시킵니다. 솔더 마스크는 트레이스를 절연하고 부품 조립 중 우발적인 솔더 브릿지 형성을 방지합니다.
실크스크린 폴리머 잉크 층이 PCB에 인쇄되어 텍스트, 기호, 로고 및 기타 표시를 표시합니다. 이는 부품 식별, 조립 설명서 및 브랜딩 목적에 유용합니다.
단일 레이어 PCB 설계 및 제조를 위한 팁
단층 PCB 제조로 넘어가기 전에 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 이 팁들을 활용하면 최단 시간 내에 보드를 준비할 수 있습니다. 게다가 비용도 절약할 수 있습니다. 자, 그럼 더 이상 미루지 말고 바로 8가지 실용적인 팁으로 넘어가 보겠습니다.
- 품질 좋은 재료를 절대 아끼지 마세요
제조업체에 더 저렴한 대체 재료를 선택하라고 절대 요구하지 마세요. 저렴한 재료를 선택했는데 몇 주 안에 고장이 난다면 어떻게 될까요? PCB의 기본 구성 요소를 잘 알고 있어야 합니다. 항상 고품질 재료를 선택하세요. PCB는 내구성이 뛰어난 부품이므로 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
- 항상 표준 보드 모양을 사용하세요
표준 보드 모양을 선택하는 것이 중요합니다. 디자인에 맞는 특정 모양의 인클로저가 없는 한 말입니다. 따라서 항상 표준 직사각형 또는 정사각형 디자인을 선택하세요. 표준에서 벗어난 디자인을 하면 비용이 더 많이 듭니다.
- 너무 작은 구멍은 피하세요
회로 기판에 작은 구멍이 있을수록 제조 비용이 높아집니다. 많은 제조 업체는 구멍 지름이 0.4mm보다 작으면 추가 비용을 청구하기도 합니다. 따라서 특정 구멍 크기가 필요하지 않다면 일반 구멍 크기를 사용하는 것이 좋습니다.
- 오른쪽을 통해 사용하세요
비아에는 블라인드, 매립형, 관통형의 세 가지 유형이 있습니다. 블라인드 및 매립형 비아는 고밀도 및 고주파 PCB. 따라서 이러한 비아가 필요하지 않다면 그대로 두어 추가 비용이 발생하지 않도록 하세요.
추가 읽기 : 블라인드 비아와 베리드 비아: 차이점은 무엇인가?
- 추가 겹옷을 입지 마세요
라우팅 공간, 성능, 전력 관리 등을 위해 추가 레이어를 추가하기 전에 다시 한번 생각해 보세요. 2단과 4단 보드의 차이는 두 배입니다! 따라서 추가 비용을 지불하지 않으려면 디자인을 깔끔하고 컴팩트하게 유지하세요.
- 패널화를 위한 디자인 설정
다양한 PCB가 장착된 대형 패널을 요청하실 수 있습니다. 가장 큰 패널 크기를 선택하면 비용을 크게 절약할 수 있습니다. 모든 보드를 하나의 패널에 배치하기 위해 장비 설치에 추가 시간이 필요하지 않습니다. 결과적으로 비용이 절감됩니다.
- 산업 표준 크기와 구성 요소를 선택하세요
회로 제조 업체를 선택하셨다면, 표준 크기의 회로 기판을 선택하시는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 작업이 더 쉽고 효율적입니다. 따라서 맞춤 주문 제작에는 추가 설정이 필요하며, 비용이 더 많이 듭니다.
- 가능하면 표면 실장 부품을 선택하세요
매우 복잡한 설계를 하지 않는다면 표준 표면 실장 부품을 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 보드에 뚫어야 할 구멍 수가 줄어들어 비용이 절감됩니다.
단층 PCB 제조 공정
단층 PCB 제조를 위한 단계별 가이드는 다음과 같습니다.
단일 레이어 PCB 설계
설계는 모든 회로 기판 제작의 첫 단계이자 가장 중요한 단계입니다. 더욱이, 설계 과정은 계획부터 시작됩니다. 설계자는 회로 설계도를 작성하고, 설계 단계에서 고객의 모든 요구 사항을 반영합니다.
PCB 설계를 인쇄하세요
회로 기판의 청사진을 만든 후 이제 인쇄할 수 있습니다. PCB 디자인이 도면은 일반 건축 도면에는 인쇄할 수 없습니다. 대신, 이 도면을 인쇄하려면 플로터 프린터가 필요합니다. 플로터는 회로 기판에 필름을 형성합니다.
또한 프린터에는 검정 잉크와 투명 잉크, 두 가지 종류의 잉크가 필요합니다. 구리 배선에는 검정 잉크를 사용하고, 내부 층의 유리 섬유와 같은 비전도성 영역에는 투명 잉크를 사용합니다.
반면, 외층의 경우, 검은색 잉크는 구리 제거 과정이 진행되는 영역을 나타냅니다. 또한, 투명 잉크는 구리 경로의 선을 나타냅니다.
내부 층을 위한 구리를 인쇄합니다.
실제 제조가 시작되는 첫 단계입니다. 인쇄 라미네이션 후 구리 층을 추가합니다. 이 층이 PCB의 구조 역할을 합니다. 라미네이트 패널에 레지스트라고 하는 감광성 필름을 추가해야 합니다. 여기서 설계도와 라미네이트 패널을 레지스트와 완벽하게 일치시켜야 합니다. 둘 다 일치하지 않으면 설계도에 따라 제작해 보세요.
불필요한 구리 제거
이 단계에서는 회로 기판에서 원치 않는 구리를 제거해야 합니다. 포토레지스트로 덮여 있지 않은 구리를 부식시킬 수 있는 다른 강력한 화학 물질을 사용할 수 있습니다. 구리를 제거한 후, PCB에서 포토레지스트도 제거합니다.
교련
모든 PCB에는 다양한 부품을 부착하고 PCB를 장착하기 위한 구멍이 필요합니다. 드릴링 전에 X선 장비를 사용하여 드릴 위치를 확인할 수 있습니다. 단층 PCB에 구멍을 뚫는 방법은 여러 가지가 있습니다. 그러나 각 시스템마다 초경 절삭 공구를 사용합니다. 이러한 공구는 지정된 위치에 정밀한 구멍을 효과적으로 뚫습니다. 설계자는 드릴링과 관련된 모든 정보를 제공합니다. NC 드릴 파일따라서 드릴 머신은 프로그램에 따라 작동하여 정확한 위치에 필요한 크기의 구멍을 뚫습니다.
도금
패널에 구멍을 뚫은 후 도금을 시작할 수 있습니다. 이 공정은 화학 물질을 사용하여 서로 다른 층이 존재하는 경우 이를 융합합니다. 회로 기판을 세척한 후, 기판을 일련의 화학 물질에 담가야 합니다. 이 공정은 패널에 미크론 두께의 구리 층을 코팅합니다. 구멍을 구리로 채우기 전에 이 공정은 유리 섬유 시트를 노출시키는 역할을 합니다. 유리 섬유 시트는 패널의 내부를 형성합니다.
상상하고 외층을 도금하세요
도금 및 구리 도금 후, 전기 도금을 위한 패널을 준비하기 위해 외층 이미지를 도포해야 합니다. 라미네이터 기계와 같은 다양한 종류의 기계를 사용할 수 있습니다. 라미네이터 기계를 사용하여 드라이 필름으로 외층을 코팅합니다. 이 드라이 필름은 사진으로 표현 가능한 소재입니다. 이 공정은 PCB의 내부 층과 거의 유사합니다.
에칭
외부 층을 에칭할 때는 주석 가드를 사용하여 에칭 과정에서 구리를 보호할 수 있습니다. 따라서 이 과정에서는 노출된 구리 부분을 제거해야 합니다. 또한, 구멍과 구리 패턴 주변의 흔적과 패드는 그대로 남게 됩니다. 따라서 노출된 구리만 제거하게 됩니다.
마지막으로 구멍과 트레이스를 덮고 있는 주석도 제거해야 합니다. 이 단계를 완료하면 회로 기판의 라미네이트와 구리만 노출됩니다. 이제 PCB의 골격이 완성되었으니, 이제 단층 PCB를 보호하는 방법을 알아보겠습니다.
솔더 마스크를 적용합니다
솔더 마스크는 기판을 단락으로부터 보호합니다. 또한, 다른 환경적 영향으로부터 회로를 보호합니다. 따라서 액상 포토이미징 솔더 마스크를 사용하여 구리 표면을 보호할 수 있습니다. 또한, 조립 공정에서 여러 부품 간의 솔더 브리징을 방지합니다.
PCB 및 실크스크린 마무리
마무리 공정의 일환으로 회로 기판에 은, 금 또는 HASL 도금을 합니다. 회로 기판의 최종 마무리 작업 후, 전체 기판에 실크스크린 인쇄를 할 수 있습니다. 이 공정을 통해 회로 기판에 다양한 기호나 정보를 인쇄할 수 있습니다.
단면 PCB의 장점과 단점
단층 PCB는 양면 PCB에 비해 가장 간단한 회로입니다. 다층 PCB이 회로는 간단한 전자 부품에는 매우 유용합니다. 반면, 이 회로는 매우 복잡한 전자 장치에는 제대로 작동하지 않습니다. 예를 들어 위성 시스템에서는 사용할 수 없습니다.
단일 레이어 PCB의 장단점은 다음과 같습니다.
단면 PCB의 장점
- 이 PCB는 매우 간단하기 때문에 설계하기도 매우 쉽습니다. 게다가 잘못된 설계를 할 가능성도 거의 없습니다.
- 이 PCB는 다른 모든 유형의 PCB에 비해 비용이 저렴합니다. 특히 대량 주문 시 비용이 훨씬 낮아집니다.
- 단일 레이어로 구성되어 있으므로 드릴링, 납땜, 구성 요소 삽입 프로세스가 간단하고 쉽습니다.
- 구성 요소의 설치는 한쪽에서만 이루어지므로 회로를 보상하기 위해 낮은 점퍼가 필요합니다.
단면 PCB의 단점
- 이런 회로는 복잡한 프로젝트에는 너무 단순합니다.
- 단면 보드는 작동 용량이 낮습니다.
- 게다가 크기도 더 큽니다. 그리고 크기가 크기 때문에 무게도 더 무겁습니다.
- 부품을 배치할 수 있는 면이 한쪽뿐이므로 부품의 밀도가 제한됩니다.
단면 PCB 대 양면 PCB
단면 PCB와 양면 PCB는 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 PCB입니다. 아래는 각 PCB의 주요 특징을 비교한 표입니다.
| 특색 | 단면 PCB | 양면 PCB |
| 구리 층 수 | 1 | 2 |
| 컴포넌트 배치 | 1면만 | 양쪽 |
| 라우팅 공간 | 제한된 | 더 많은 라우팅 공간 |
| 상호 연결 | 표면만 | 관통 구멍 사용 가능 |
| 복잡성 | 심플한 디자인 | 중간 정도의 복잡성 |
| 제조 비용 | 높음 | 단면보다 높음 |
| 보드 크기 | 확대 | 더 작은 (동일한 복잡성에 대해) |
| 레이어 정렬 | 필요하지 않음 | 필수 |
| 스택업 복잡성 | 단순, 간단, 편리 | 보통 |
단일 레이어 PCB의 응용 분야
단면 PCB는 회로가 단순하지만 매우 유용합니다. 따라서 다양한 전자 기기에서 찾아볼 수 있습니다. 다음은 단면 PCB의 주요 응용 분야입니다.
- 이런 회로는 디지털 카메라에서 찾아볼 수 있습니다.
- 라디오 및 스테레오 장비 회로.
- 디지털 계산기는 단일 레이어 PCB로 구성됩니다.
- 스위칭 릴레이에도 이러한 회로가 포함되어 있으며, 이는 다양한 자동차 및 전력 산업에 사용됩니다.
- 더욱이 자판기 역시 이러한 회로를 사용합니다.
- 솔리드 스테이트 드라이브와 커피 머신은 이 회로를 활용합니다.
- 디지털 전자레인지 타이머 회로는 기본적으로 전자레인지를 정해진 시간에 켜고 끄는 데 사용되는 단면 PCB입니다.
- LED 조명에는 회로에 전원을 공급하는 회로가 포함되어 있습니다.
- 또한, 다양한 포장 기계도 포장 목적으로 이러한 회로를 사용합니다.
- 무엇보다도 다양한 센서 제품, 감시 장비, 디지털 및 아날로그 전원 공급 장치도 이러한 회로를 사용합니다.
