양면 PCB 제조

양면 PCB 제조란 무엇입니까?

양면 PCB(또는 2-layer PCB)는 인쇄 회로 기판으로 위, 아래 양면에 구리가 코팅되어 있습니다. 중간에 절연층이 있습니다. 양쪽에서 회로를 사용하려면 양쪽 사이에 적절한 회로 연결이 있어야 합니다. 이러한 회로 사이의 "브리지"는 호출 비아입니다. 비아는 금속으로 코팅된 PCB 기판의 작은 구멍으로 양쪽의 회로와 연결할 수 있습니다.

그림 1. 양면 PCB

 

계획 및 사전 제작

제조업체는 제조 전에 CAD 데이터 및 기타 정보(필름, 기계 도면 및 사양)를 검토합니다.

• 마더 패널당 보드 수
• 가장 경제적인 이유로 패널 크기를 결정하십시오.
• 패널화 중에 추가될 기능 및 정보. 이때 UL 기호, 테스트 쿠폰, 레이어 번호, 테두리 등을 선택합니다.
• 레이어 재료
• 드릴된 구멍 크기
• 공구 구멍 또는 대상 위치

양면 PCB 제조 공정

다음 섹션에서는 SMOBC(Solder Mask Over Bare Copper), PTH(Plated Through-Hole), 금도금 접점이 있는 양면 기판을 생산하는 단계와 구성 요소 범례를 설명합니다.

 

• 재료 준비

패널의 수와 크기, 특별 지침을 포함한 여행자에 대한 정보를 사용하여 제조업체는 주문을 처리하는 데 필요한 재료를 준비합니다. PCB는 구리 피복 에폭시 유리를 원료로 하여 시작됩니다. 사용자와 PCB 제조업체가 선택할 수 있는 PCB 제조에 ​​사용되는 많은 재료가 있습니다. 다른 브랜드와 재료는 특성이 다르며 재료도 FR4, 세라믹 기판, 철 기판, 알루미늄 기판 등과 같은 다양한 이점을 제공합니다.

Fr-4는 PCB 베이스 기판에 널리 사용되는 난연성 소재 중 하나입니다. FR4 보드는 경제적이고 저렴하며 극한의 온도 조건에서도 PCB 보드의 안정성과 안전성을 유지할 수 있습니다.

그러나 FR4는 고주파 및 고속 PCB에는 적합하지 않습니다. 이때 우리는 Rogers의 RO4000 시리즈, RT5000/6000 시리즈, Tacanic의 TLX 시리즈 등과 같은 고주파 재료를 선택해야 합니다. LED 조명 산업에서는 LED PCB 또는 알루미늄 PCB의 기판으로 알루미늄, 금속 또는 구리가 사용됩니다.

 

• CCL(Copper Clad Laminate) 절단

다음 단계는 요구 사항에 따라 보드를 자르는 것입니다. 원시 PCB 보드는 상당히 큽니다. 37 x 49인치, 41 x 49인치, 43 x 49인치 등 다양한 크기를 사용할 수 있습니다. 따라서 기계에서 사용할 수 있는 필요한 크기로 절단됩니다. 절단 후 얻은 보드 크기는 회로 크기와 일치하지 않습니다. 훨씬 큽니다. PCB 크기가 작을 수 있으므로 보드에 여러 회로가 있으면 프로세스를 경제적으로 만들 수 있습니다.

 

• 교련

회로 기판은 기판에 빠르게 구멍을 만드는 자동 드릴링 머신으로 이동합니다. 기계는 자체적으로 드릴 비트를 변경합니다. 모든 것이 자동화됩니다.

 

• 디버링

드릴링 공정이 향상됨에 따라 버가 없는 홀을 생성할 수 있습니다. 그러나 대부분의 제조업체는 디버링 기계를 통해 드릴된 패널을 처리합니다. 패널은 구멍 가장자리에 있는 구리 화상을 기계적으로 제거하는 브러시 또는 연마 휠을 통과합니다. 디버링은 또한 지문과 산화물을 제거하여 매끄럽고 빛나는 표면을 만듭니다.

 

• 무전해 구리 증착(스루홀 도금, PTH)

구멍을 통한 Cu의 무전해 증착은 초기에 에폭시로 구성됩니다. Cu 증착 후 패널은 산화 방지를 위해 산성 침지 및 변색 방지 용액에 담근다. 가로형과 세로형 XNUMX가지 종류가 있습니다. 수평 PTH는 탄소 증착용이고 수직 PTH는 Cu 증착용입니다. 무전해 구리는 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 양면 PCB 및 다층 PCB 제조 공정. 2개 이상의 레이어가 있는 모든 PCB는 도금된 스루 홀을 사용하여 레이어 사이의 도체를 연결하기 때문입니다.

 

그림 2. 무전해 구리 증착(스루홀 도금, PTH)

 

• 사진 이미징

사진 이미징에서 네거티브 이미지 회로 패턴이 PCB 패널로 전송됩니다. 먼저 패널을 포토레지스트 층으로 덮습니다. 가장 일반적인 포토레지스트 재료는 건식 필름 도금 레지스트가 자외선(UV) 감광성 포토 폴리머입니다. 롤 형태로 공급되며 핫롤 라미네이터에서 가열된 롤러를 통해 패널을 가공하여 도포됩니다. 필름이 도포되면 기판은 회로 인쇄를 위해 UV 광선에 노출될 준비가 됩니다.

모든 과정은 노란색 조명만 있는 방에서 진행됩니다.. 감광막은 다른 빛에 민감하기 때문입니다. 회로 디자인이 적용된 필름이 기판 위에 적용됩니다. 양면에 적용됩니다. 그런 다음 기판은 UV 광 챔버를 통과합니다. 기판이 자외선에 노출되면 회로 부분은 경화되고 과도한 부분은 그대로 유지됩니다.

 

• 패턴 도금

먼저 패널을 도금 랙에 고정하고 회로를 구성하는 구리 패턴을 청소하는 일련의 화학 용액에 담급니다. 다음으로 패널을 구리 도금 용액에 담근다. 용액과 패널은 반대의 전해질 전하를 가집니다.. 이러한 반대 극성으로 인해 구리 이온이 패널의 코팅되지 않은 구리 영역으로 이동하여 플레이트 표면과 구멍에 원하는 두께의 구리가 증착됩니다. 구리 도금 후 패널은 수조에서 수조로 이동합니다. 회로 패턴은 추가 구리로 덮여 있으며 주석 또는 주석/납 땜납으로 추가 전기도금됩니다.

 

• 현상 및 에칭

패널은 이미지 재료를 제거하기 위해 탱크 또는 스프레이 기계에 배치됩니다. 이 단계를 레지스트 박리라고도 합니다. 레지스트가 벗겨진 후 패널은 컨베이어식 스프레이 에칭 장치 또는 배치 탱크에 배치됩니다. 여기서 화학 에칭제(암모니아 기반 화합물)는 덮이지 않은 구리를 제거하지만 주석 또는 주석/납 도금을 공격하지 않습니다. 아래의 구리를 보호합니다. 주석 또는 주석/납 도금을 에칭 레지스트라고 합니다. 그런 다음 주석 또는 주석/납이 구리에서 화학적으로 벗겨져 구리 회로 패턴이 드러납니다.

 

• 솔더 마스킹

회로에 있는 녹색, 흰색, 파란색 및 기타 색상의 솔더 마스크는 두 개의 전도성 라인 사이에서 절연체 역할을 하는 폴리머의 얇은 층입니다. 단락의 형성을 방지합니다. 마스크는 보드 전체에 적용된 다음 건조됩니다. 회로 위에 있는 과도한 솔더 마스크를 제거합니다. 회로 패턴을 포함하는 필름이 기판 위에 적용됩니다. 그런 다음 보드는 UV 챔버를 통과합니다. 회로 위의 솔더 마스크는 그대로 유지하면서 회로 이외의 솔더는 경화됩니다. 마지막으로 회로 위의 솔더 마스크가 청소됩니다.

 

• 표면 마무리

보드의 구리는 산화될 수 있습니다.. 그것은 오랫동안 지속될 수 없습니다. 따라서 산화로부터 보호하기 위해 구리 위에 표면 마감을 적용해야 합니다. 다양한 유형의 표면 마감재를 사용할 수 있으며 고객은 필요에 따라 선택할 수 있습니다. HASL, OSP, ENIG, ENEG, ENEPIG, 침수 주석, 침수 은 등을 선택할 수 있습니다.

 

• 금 및 니켈 도금

다른 도금 마감재가 사용되며 가장 일반적으로 금입니다. 그러나 구리와 금은 서로 고체 상태로 확산되는 경향이 있습니다(구리가 더 빠른 속도로 확산됨). 이 과정은 증가된 온도에 의해 가속화됩니다. 트레이스 표면의 구리는 산화되어 접촉 저항이 증가합니다(구리가 금으로 이동하면 금이 변색 및 부식될 수 있음). 이것은 구리와 금 사이에 장벽층을 도금하여 최소화할 수 있습니다.. 니켈은 일반적으로 금이 트랙의 구리로 이동하는 것을 방지하기 위한 장벽 층으로 사용됩니다. (니켈 장벽은 구리 베이스 위에 직접 금을 도금하는 것과 비교하여 기공의 수와 효과를 줄이는 데 도움이 됩니다.) 니켈 보호 코팅은 몇 가지 이점을 제공합니다. 금과 구리 사이에 효과적인 확산 장벽 층을 제공할 뿐만 아니라 추가 경도를 위해 금을 지지하는 역할을 합니다. 니켈/금은 단순한 솔더 마감보다 비용이 높지만 열 및 내부식성, 환경 안정성, 와이어 납땜 가능 및 내구성(니켈 언더플레이트는 금의 마모 특성을 향상시킴)인 마감재를 제공합니다. 전통적으로 니켈/금 도금은 전도성, 내식성 코팅을 제공하기 위해 키보드 접촉부 또는 에지 핑거에 사용되는 구리 트랙 위에 적용되었습니다. 이 접근 방식은 납땜에 이점을 제공합니다.

 

• 구성 요소 범례 적용

PCB의 라벨을 실크스크린이라고 합니다. 구성 요소를 표시하고 로고를 삽입하는 데 사용할 수 있습니다. 이 단계에서 PCB 보드는 보드에 레이블을 인쇄하는 거대한 프린터에 들어갑니다. 실크스크린은 빨강, 파랑, 노랑, 검정 등 다양한 색상이 있지만 표준 색상은 흰색입니다.

 

• 분리 또는 절단

절단기는 회로를 절단하여 별도의 조각으로 만듭니다.

 

• 전기 테스트

이를 위해 플라잉 프로브 테스트가 사용됩니다. 여러 개의 프로브가 있는 간단한 테스트입니다. 프로브는 연결 위에 배치되고 전류는 연결을 통해 전달됩니다. 회로가 예상대로 작동하는지 여부를 확인합니다. 예를 들어 두 경로 사이에 연결이 없는 경우 프로브가 연결되어 있으면 전류가 흐르지 않아야 합니다.

 

그림 3. 양면 PCB 제조 공정

 

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읽기: PCB 설계 방법?