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PCB 기판 및 그 응용분야 소개

2021-07-06

인쇄 회로 기판:
인쇄 회로 기판(PCB)은 전자 부품을 용접할 수 있는 물리적 기반 또는 플랫폼입니다. 구리 트레이스는 이러한 구성 요소를 서로 연결하고 PCB가 설계된 방식으로 작동할 수 있도록 합니다.

인쇄 회로 기판은 전자 장치의 핵심이며 전자 장치의 응용 프로그램에 따라 모든 모양과 크기가 될 수 있습니다. PCB의 가장 일반적인 기판/기판 재료는 FR-4입니다. FR-4 기반 PCB는 많은 전자 장치에서 흔히 볼 수 있으며 그 제조도 일반적입니다. 다층 PCB에 비해 단면 및 양면 PCB는 제조가 더 쉽습니다.

FR-4 PCB는 유리 섬유와 에폭시 수지를 적층 구리 클래딩과 결합하여 만듭니다. 복잡한 다층(최대 12개 레이어) PCB의 주요 예는 컴퓨터 그래픽 카드, 마더보드, 마이크로프로세서 보드, FPGA, CPLD, 하드 드라이브, RF LNA, 위성 통신 안테나 피드, 스위칭 모드 전원 공급 장치, Android 휴대폰 등입니다. . CRT 텔레비전, 아날로그 오실로스코프, 휴대용 계산기, 컴퓨터 마우스, FM 라디오 회로와 같이 단순한 단층 및 이중층 PCB가 사용되는 많은 예도 있습니다.

PCB의 적용:
1. 의료 장비:
오늘날 의료 과학의 발전은 전적으로 전자 산업의 급속한 성장에 기인합니다. pH 측정기, 심장 박동 센서, 온도 측정기, ECG/EEG 기계, MRI 기계, X-선, CT 스캔, 혈압 기계, 포도당 수준 측정 장치, 인큐베이터, 미생물 장치 및 기타 많은 장치와 같은 대부분의 의료 장치는 별도로 전자 PCB. 이러한 PCB는 일반적으로 작고 형상 계수가 작습니다. 밀도는 더 작은 SMT 구성 요소가 더 작은 PCB 크기에 배치됨을 의미합니다. 이러한 의료 기기는 더 작고 휴대 가능하며 가볍고 작동하기 쉽습니다.

2. 산업 장비.
PCB는 또한 제조, 공장 및 임박한 공장에서 널리 사용됩니다. 이러한 산업에는 고전력에서 작동하고 고전류가 필요한 회로로 구동되는 고전력 기계 장비가 있습니다. 이를 위해 PCB 상단에 두꺼운 구리 층이 압착되는데, 이는 이러한 고전력 PCB의 전류가 100암페어만큼 높은 정교한 전자 PCB와 다릅니다. 이것은 아크 용접, 대형 서보 모터 드라이버, 납산 배터리 충전기, 군사 산업, 의류 면직기 및 기타 응용 분야에서 특히 중요합니다.

3. 조명.
조명과 관련하여 세계는 에너지 효율적인 솔루션으로 이동하고 있습니다. 이 할로겐 전구는 지금은 거의 찾아볼 수 없지만 이제는 주변에 LED 조명과 고휘도 LED를 볼 수 있습니다. 이 소형 LED는 고휘도 조명을 제공하며 알루미늄 기판을 기반으로 PCB에 실장됩니다. 알루미늄은 열을 흡수하고 공기 중으로 방출하는 특성이 있습니다. 따라서 이러한 알루미늄 PCB는 고전력으로 인해 중전력 및 고전력 LED 회로용 LED 램프 회로에 일반적으로 사용됩니다.

4. 자동차 및 항공우주 산업.
PCB의 또 다른 응용 분야는 자동차 및 항공우주 산업입니다. 여기서 공통적인 요소는 항공기나 자동차의 움직임에 의해 생성되는 잔향입니다. 따라서 이러한 높은 힘의 진동을 충족시키기 위해 PCB가 유연해집니다. 그래서 Flex PCB라는 PCB를 사용합니다. 유연한 PCB는 높은 진동을 견딜 수 있고 무게가 가벼워 우주선의 총 중량을 줄일 수 있습니다. 이 Flexible PCB는 좁은 공간에서도 조절이 가능하다는 점이 또 다른 큰 장점입니다. 이러한 Flexible PCB는 커넥터, 인터페이스 역할을 하며 패널 뒤, 대시보드 아래 등과 같은 컴팩트한 공간에 조립할 수 있습니다. Rigid 및 Flexible PCB의 조합도 사용됩니다.
PCB 유형:

인쇄 회로 기판(PCB)은 8가지 주요 범주로 나뉩니다. 그들은

단면 PCB:
단면 PCB의 부품은 한 면에만 실장되고 다른 한 면은 구리선에 사용됩니다. RF-4 기판의 한 면에 얇은 동박 층을 적용한 다음 절연을 제공하기 위해 솔더 마스크를 적용합니다. 마지막으로 스크린 인쇄는 PCB의 C1, R1 및 기타 구성 요소의 마킹 정보를 제공하는 데 사용됩니다. 이 단층 PCB는 대규모로 설계 및 제조하기 쉽고 수요가 많으며 저렴하게 구입할 수 있습니다. 착즙기/블렌더, 충전 팬, 계산기, 소형 배터리 충전기, 장난감, TV 리모컨 등과 같은 가정 용품에 매우 일반적으로 사용됩니다.

더블 PCB:
양면 PCB는 기판의 양면에 구리 레이어 PCB에 적용됩니다. 리드가 있는 THT 요소가 설치된 드릴 구멍. 이 구멍은 구리 레일을 통해 한 부품을 다른 부품에 연결합니다. 부품 리드는 구멍을 통과하고 초과 리드는 커터로 절단되고 리드는 구멍에 용접됩니다. 이것은 모두 수동으로 수행됩니다. 2개의 PCB 레이어가 있는 SMT 구성 요소와 THT 구성 요소를 가질 수도 있습니다. SMT 부품에는 구멍이 필요하지 않지만 PCB에 패드가 만들어지고 SMT 부품은 리플로 납땜으로 PCB에 고정됩니다. SMT 구성 요소는 PCB에서 공간을 거의 차지하지 않으므로 보드에서 더 많은 여유 공간을 사용하여 더 많은 기능을 수행할 수 있습니다. 양면 PCB는 전원 공급 장치, 증폭기, DC 모터 드라이버, 계기 회로 등에 사용됩니다.

다층 PCB:
다층 PCB는 과열로 인해 기판과 부품이 손상되지 않도록 유전체 절연층 사이에 끼워진 다층 2층 PCB로 만들어집니다. 다층 PCB는 4-레이어에서 12-레이어 PCB에 이르는 다양한 모양과 레이어로 제공됩니다. 레이어가 많을수록 회로가 복잡할수록 PCB 레이아웃 설계가 더 복잡해집니다.
다층 PCB에는 일반적으로 별도의 접지 레이어, 전력 레이어, 고속 신호 레이어, 신호 무결성 고려 사항 및 열 관리가 있습니다. 일반적인 응용 프로그램은 군사 요구 사항, 항공 우주 및 항공 우주 전자, 위성 통신, 항법 전자, GPS 추적, 레이더, 디지털 신호 처리 및 이미지 처리입니다.

엄밀한 PCB:
위에서 논의한 모든 PCB 유형은 견고한 PCB 범주에 속합니다. 경질 PCB에는 FR-4, Rogers, 페놀 및 에폭시 수지와 같은 단단한 기판이 있습니다. 이 보드는 구부리거나 비틀지 않지만 최대 10년 또는 20년 동안 모양을 유지할 수 있습니다. 이것이 강성 PCB의 강성, 견고성 및 강성으로 인해 많은 전자 장치가 긴 수명을 갖는 이유입니다. 컴퓨터 및 노트북용 PCB는 경질이며, 많은 가정용 TV, LCD 및 LED TV는 경질 PCB로 만들어집니다. 위의 모든 단면, 양면 및 다층 PCB 응용 프로그램은 단단한 PCB에도 적용됩니다.

Flexible PCB 또는 Flexible PCB는 단단하지 않지만 유연하고 쉽게 구부릴 수 있습니다. 그들은 탄성, 높은 내열성 및 우수한 전기적 특성을 가지고 있습니다. Flex PCB의 기판 재료는 성능과 비용에 따라 다릅니다. Flex PCB의 일반적인 기판 재료는 폴리아미드(PI) 필름, 폴리에스터(PET) 필름, PEN 및 PTFE입니다.
Flex PCB의 제조 비용은 단순히 Rigid PCB가 아닙니다. 모서리를 접거나 감쌀 수 있습니다. 딱딱한 제품보다 공간을 덜 차지합니다. 무게는 가볍지만 인열 강도는 매우 낮습니다.

견고하고 유연한 PCB의 조합은 많은 공간과 무게가 제한된 애플리케이션에서 중요합니다. 예를 들어 카메라에서 회로는 복잡하지만 리지드 및 플렉서블 PCB의 조합은 부품 수를 줄이고 PCB 크기를 줄입니다. 두 PCB의 배선은 단일 PCB에 결합될 수도 있습니다. 일반적인 응용 프로그램은 디지털 카메라, 휴대폰, 자동차, 노트북 및 움직이는 부품이 있는 장치입니다.

고속 PCB:
고속 또는 고주파 PCB는 1GHz 이상의 주파수에서 신호 통신과 관련된 애플리케이션에 사용되는 PCB입니다. 이 경우 신호 무결성 문제가 발생합니다. HF PCB 기판의 재질은 설계 요구 사항을 충족하도록 신중하게 선택해야 합니다.
일반적으로 사용되는 재료는 폴리페닐렌(PPO) 및 폴리테트라플루오로에틸렌입니다. 유전율이 안정적이고 유전 손실이 적습니다. 그들은 물을 덜 흡수하지만 비용은 더 많이 듭니다.
다른 많은 유전체 재료에는 임피던스 변화를 일으키는 가변 유전 상수가 있어 고조파 및 디지털 신호가 왜곡되고 신호 무결성이 손실됩니다.

알루미늄 기반 PCBS 기판 재료는 효과적인 방열 특성을 가지고 있습니다. 열 저항이 낮기 때문에 알루미늄 기반 PCB 냉각은 구리 기반 냉각보다 효율적입니다. 그것은 공기와 PCB의 열접점 영역에서 열을 방출합니다.

많은 LED 램프 회로, 고휘도 LED는 알루미늄 백업 PCB로 만들어집니다.

알루미늄은 풍부한 금속이며 채굴 비용이 저렴하므로 PCB 비용이 저렴합니다. 알루미늄은 재활용이 가능하고 독성이 없어 환경 친화적입니다. 알루미늄은 견고하고 내구성이 있어 제조, 운송 및 조립 중 손상을 줄입니다.
이러한 모든 기능으로 인해 알루미늄 기반 PCB는 모터 컨트롤러, 대용량 배터리 충전기 및 고휘도 LED 조명과 같은 고전류 애플리케이션에 유용합니다.

결론:
최근 몇 년 동안 PCB는 고주파 테플론 PCB와 같은 보다 복잡한 시스템에 적합한 단순한 단일 레이어 버전에서 발전했습니다.
PCB는 이제 현대 기술과 진화하는 과학의 거의 모든 영역에 퍼져 있습니다. 미생물학, 마이크로일렉트로닉스, 나노과학 및 기술, 항공우주산업, 군사, 항공전자공학, 로봇공학, 인공지능 및 기타 분야는 모두 다양한 형태의 인쇄회로기판(PCB) 빌딩 블록을 기반으로 합니다.