PCB 란?
PCB는 구리 적층 및 비전 도성 인쇄 회로 기판으로, 모든 전기 및 전자 부품이 하나의 공통 기판에 함께 연결되어 기판베이스가있는 모든 부품을 물리적으로 지원합니다. PCB가 개발되지 않으면 그 당시 모든 부품이 전선으로 연결되어있어 회로의 복잡성이 증가하고 회로의 신뢰성이 떨어지기 때문에 마더 보드와 같은 매우 큰 회로를 만들 수 없습니다. PCB에서 모든 구성 요소는 와이어없이 연결되고 모든 구성 요소는 내부적으로 연결됩니다.따라서 전체 회로 설계의 복잡성을 줄일 수 있습니다. PCB는 구성 요소 간의 전기 및 연결을 제공하는 데 사용되며,이를 통해 설계된 방식으로 작동합니다. PCB는 사용자 요구 사항에 대한 모든 사양에 맞게 사용자 정의 할 수 있습니다. 다음과 같은 많은 전자 장치에서 찾을 수 있습니다. TV, 모바일, 디지털 카메라, 같은 컴퓨터 부품; 그래픽 카드, 마더 보드 등 많은 분야에서 사용됩니다. 의료 기기, 산업 기계, 자동차 산업, 조명 등
PCB 유형:
회로에 사용할 수있는 여러 유형의 PCB가 있습니다. 이러한 유형의 PCB 중에서 응용 분야에 따라 적절한 유형의 PCB를 선택해야합니다.
- 단층 PCB
- 이중층 PCB
- 다층 PCB
- 유연한 PCB
- 알루미늄 백업 PCB
- 플렉스 리지드 PCB
1) 단일 레이어 PCB:
단일 레이어 PCB는 단면 PCB 라고도 합니다. 이 유형의 PCB는 설계 및 제조가 쉽기 때문에 간단하고 가장 많이 사용되는 PCB입니다. 이 PCB의 한면은 전도성 물질의 층으로 코팅되어 있습니다. 일반적으로 구리는 전도성이 매우 우수하기 때문에 PCB의 전도성 재료로 사용됩니다. 솔더 마스크 층을 사용하여 PCB의 산화를 방지하고 실크 스크린을 통해 PCB의 모든 구성 요소를 표시합니다. 이러한 유형의 PCB에서는 PCB의 한 면만 저항, 커패시터, 인덕터 등과 같은 다양한 유형의 전기 또는 전자 부품을 연결하는 데 사용됩니다. 이러한 부품은 납땜됩니다. 이 PCB는 계산기, 라디오, 프린터 및 솔리드 스테이트 드라이브와 같은 저비용 및 대량 제조 애플리케이션에 사용됩니다.
2) 더블 레이어 PCB:
더블 레이어 PCB는 양면 PCB 라고도 합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이러한 유형의 PCB에서는 구리와 같은 얇은 전도성 물질 층이 기판의 상단과 하단에 모두 적용됩니다. PCB의 다른 층에있는 다른 층의 해당 위치에 두 개의 패드가있는 비아로 구성됩니다. 이들은 그림 2b에 표시된 보드를 통한 구멍으로 전기적으로 연결됩니다. 더 유연하고 상대적으로 비용이 저렴하며 이러한 유형의 PCB 보드의 가장 중요한 장점은 회로를 콤팩트하게 만드는 크기가 줄어든다는 것입니다. 이 유형의 PCB는 주로 산업용 제어, 컨버터, UPS 시스템, HVAC 애플리케이션, 전화, 증폭기 및 전력 모니터링 시스템에 사용됩니다.
3) 다층 PCB:
다층 PCB에는 두 개 이상의 레이어가 있습니다. 즉, 이러한 유형의 PCB에는 최소한 3 개의 구리 전도 층이 있습니다. 고정을 위해 보드 접착제는 절연 층 사이에 끼워져 과도한 열로 인해 회로 구성 요소가 손상되지 않습니다. 이 유형의 PCB 설계는 매우 복잡하며 매우 적은 공간과 콤팩트 한 회로에서 매우 복잡하고 큰 전기 작업에 사용됩니다. 이 유형의 PCB는 GPS 기술, 위성 시스템, 의료 장비, 파일 서버 및 데이터 저장과 같은 대규모 응용 분야에 사용됩니다.
4) 유연한 PCB:
플렉시블 PCB는 Flex 회로 라고도 합니다. 이 유형의 PCB는 폴리 마이드, PEEK (폴리 에테르 에테르 케톤) 또는 투명 전도성 폴리 에스테르 필름과 같은 유연한 플라스틱 소재를 사용했습니다. 회로 기판은 일반적으로 접히거나 꼬여 있습니다. 이것은 매우 복잡한 유형의 PCB이며 단면 플렉스 회로, 양면 플렉스 회로 및다면 플렉스 회로와 같은 다양한 레이어 범위를 포함합니다. 플렉스 회로는 유기 발광 다이오드, LCD 제조, 플렉스 태양 전지, 자동차 산업, 휴대폰, 카메라 및 랩톱과 같은 복잡한 전자 장치에 사용됩니다.
5) 딱딱한 PCB:
리지드 PCB는 PCB가 뒤 틀리지 않는 단단한 재질로 만들어집니다. Flex PCB와 마찬가지로 Rigid PCB는 단일 레이어, 이중 레이어 및 다층 Rigid PCB와 같은 다른 레이어 구성을 가지고 있습니다. 이 PCB의 모양은 설치 후 변경되지 않습니다. 이 PCB는베이스의 모양에 따라 구부러지지 않기 때문에이 PCB를 RIGID PCB라고합니다. 이 유형의 PCB는 수명이 매우 길기 때문에 RAM, GPU 및 CPU와 같은 컴퓨터의 많은 부분에서 사용됩니다. 디자인이 간단하고 가장 많이 사용되며 대부분의 제조 PCB는 단면 경질 PCB입니다. 다층 리지드 PCB는 9 ~ 10 개의 레이어를 포함하여 더 컴팩트 할 수 있습니다.
6) Flex-rigid PCB:
플렉시블 회로와 리지드 회로의 결합이 가장 중요한 보드입니다. 플렉스 리지드 보드는 여러 리지드 PCB 레이어에 부착 된 여러 레이어의 플렉시블 PCB로 구성됩니다. Flex-rigid 보드는 그림과 같습니다. 휴대폰, 디지털 카메라, 자동차 등에 사용됩니다.
실장 시스템에 따른 PCB 유형
- 스루 홀 PCB
- 표면 실장 PCB
1) 스루 홀 PCB:
이 유형의 PCB에서는 PCB에 드릴을 사용하여 구멍을 만들어야합니다. 이 구멍에서 부품의 리드는 PCB의 반대쪽에 위치한 패드에 장착되고 납땜됩니다. 이 기술은 전기 부품에 더 많은 기계적 지원을 제공하고 부품 장착을위한 매우 안정적인 기술을 제공하기 때문에 가장 유용하지만 PCB 드릴링은 비용이 더 많이 듭니다. 단층 PCB에서이 실장 기술은 구현하기 쉽지만, 이중층 및 다층 PCB의 경우 구멍을 만드는 것이 더 어렵습니다.
2) 표면 장착 PCB:
이러한 유형의 PCB에서 부품은 매우 작은 리드를 가지고 있거나 보드에 장착하는 데 리드가 필요하지 않기 때문에 크기가 작습니다. 이 기술에서 SMD 부품은 기판 표면에 직접 장착되며 기판에 구멍을 뚫을 필요가 없습니다.
PCB의 다른 부분:
패드: 패드는 부품 리드가 장착되고 납땜이 수행되는 구리 조각에 불과합니다. 패드는 구성 요소에 기계적 지원을 제공합니다.
추적: PCB에서 구성 요소는 전선의 도움으로 연결되지 않습니다. 모든 구성 요소는 구리와 같은 전도성 물질로 연결됩니다. 트레이스로 알려진 모든 구성 요소를 연결하는 데 사용되는 PCB의 구리 부분입니다. Trace는 아래 그림과 같습니다.
층: 응용, 비용 및 회로의 사용 가능한 공간에 따라 사용자는 PCB의 층을 선택할 수 있습니다. 구성이 가장 간단하고 설계가 쉽고 일상 생활에서 가장 유용한 것은 단일 레이어 PCB입니다. 그러나 매우 크고 복잡한 회로의 경우 단일 레이어 PCB에 비해 이중 레이어 PCB 또는 다중 레이어 PCB가 가장 선호됩니다. 이제 하루는 다층 PCB에서 10-12 개의 레이어를 연결할 수 있으며 가장 중요한 것은 다른 레이어의 구성 요소간에 통신하는 것입니다.
실크 레이어: 실크 레이어는 PCB 표면에 선, 텍스트 또는 아트를 인쇄하는 데 사용됩니다. 일반적으로 스크린 인쇄에는 에폭시 잉크가 사용됩니다. 실크 층은 실크 스크린 TOP 및 실크 스크린 BOTTOM으로 알려진 사용자 요구 사항에 따라 PCB의 상단 및 / 또는 하단 레이어에 사용할 수 있습니다.
상단 및 하단 레이어: PCB의 상단 레이어에서 모든 구성 요소는이 PCB 레이어에 장착됩니다. 일반적으로이 레이어는 녹색입니다. PCB의 하단 레이어에서 모든 구성 요소는 구멍을 통해 납땜되고 구성 요소의 리드는 PCB의 하단 레이어로 알려져 있습니다. 때때로, 상단 및 / 또는 하단 레이어에서 PCB는 솔더 마스크로 알려진 녹색 레이어로 코팅됩니다.
솔더 마스크: 솔더 마스크 라고하는 구리 층 위에 하나의 추가 레이어가 있습니다. 이 레이어는 일반적으로 녹색이지만 모든 색상이 될 수 있습니다. 이 절연 층은 PCB의 다른 전도성 물질과 패드가 우발적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 사용됩니다.
PCB 재료:
주요 요소는 단단하거나 유연한 유전체 기판 입니다. 이 유전체 기판은 구리와 같은 전도성 물질과 함께 사용됩니다. 유전체 재료로는 유리 에폭시 라미네이트 또는 복합 재료가 사용됩니다.
1) FR4:
FR은 FIRE RETARDENT의 약자입니다. 모든 유형의 PCB 제조에서 가장 일반적인 유리 적층 재료는 FR4입니다. 직조 유리 에폭시 화합물을 기반으로 한 FR4는 매우 우수한 기계적 강도를 제공하기 때문에 가장 유용한 복합 재료입니다.
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FR4 |
유리 전이 온도 |
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표준 |
130 |
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더 높은 유리 전이 온도. |
170-180 |
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할로겐 프리 |
- |
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2) FR-1 및 FR-2:
이 소재는 종이와 페놀 화합물로 만들어졌으며이 소재는 단층 PCB에만 사용됩니다. FR1과 FR2는 모두 유사한 특성을 가지며 유일한 차이점은 유리 전이 온도입니다. FR1은 FR2에 비해 유리 전이 온도가 더 높습니다. 이러한 재료는 또한 표준, 무 할로겐 및 비 소수성으로 세분화됩니다.
3) CEM-1:
이 재료는 종이와 2 겹의 유리 에폭시 및 페놀 화합물로 만들어졌으며이 재료는 단면 PCB에만 사용됩니다. FR4 대신 CEM-1을 사용할 수 있지만 CEM1의 가격은 FR4보다 높습니다.
4) CEM-3:
이 재료는 이중층 PCB에 주로 사용되는 흰색의 유리 에폭시 화합물입니다. CEM-3은 FR4에 비해 기계적 강도가 낮지 만 FR4보다 저렴합니다. 따라서 이것은 FR4의 좋은 대안입니다.
5) 폴리이 미드:
이 재료는 유연한 PCB에 사용됩니다. 이 소재는 키프 온, 로저스, 듀퐁으로 만들어졌습니다. 이 재료는 우수한 전기적 특성, 쾌적 성, 넓은 온도 범위 및 높은 내 화학성을 가지고 있습니다. 이 재료의 작동 온도는 -200 ͦC ~ 300 ͦC입니다.
6) 프리프 레그:
Prepreg는 사전 함침을 의미합니다. 수지가 함침 된 유리 섬유입니다. 이 수지는 미리 건조되어 가열되면 흐르고, 달라 붙어 완전히 잠기 게됩니다. Prepreg에는 FR4와 유사한 강도를 제공하는 접착층이 있습니다. 수지 함량, SR- 표준 수지, MR- 중간 수지 및 HR- 고 수지에 따라이 재료의 여러 버전이 있습니다. 이것은 필요한 두께, 층 구조 및 임피던스에 따라 선택됩니다. 이 소재는 높은 유리 전이 온도와 무 할로겐에서도 사용할 수 있습니다.
PCB 설계 소프트웨어:
다음은 가장 인기있는 PCB 설계 소프트웨어 중 일부입니다. 이러한 PCB 설계 소프트웨어에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.
독수리:
EAGLE은 PCB를 설계하는 가장 인기 있고 가장 쉬운 방법입니다. EAGLE은 이전에 CadSoft Computer에서 개발했으며 현재 Autodesk가이 소프트웨어의 개발자 인 Easily Applicable Graphical Layout Editor의 약자입니다. 회로도 설계를 위해 EAGLE에는 회로도 편집기가 있습니다. EAGLE 파일 확장자는.SCH이며 다른 부분과 구성 요소는.LBR 확장자로 정의됩니다. 보드 파일 확장자는.BRD입니다.
Multisim:
Multisim은 매우 강력하고 쉬운 학습 소프트웨어입니다. 원래는 Electronics Workbench에서 개발했으며 현재 NI (National Instruments)의 사업부입니다. 여기에는 마이크로 컨트롤러 시뮬레이션 (MultiMCU) 및 PCB 레이아웃 소프트웨어에 대한 통합 가져 오기 내보내기 기능이 포함됩니다. 이 소프트웨어는 회로 교육을 위해 학술 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
EasyEDA:
EasyEDA는 회로를 설계하고 시뮬레이션하는 데 사용되는 소프트웨어입니다. 이 소프트웨어는 Ngspice 및 PCB 레이아웃을 기반으로 한 회로도 캡처, SPICE 회로 시뮬레이션을위한 통합 도구입니다. 이 소프트웨어의 가장 중요한 장점은 웹 기반 소프트웨어이며 브라우저 창에서 사용된다는 것입니다. 따라서이 소프트웨어는 OS와 독립적입니다.
Altium 디자이너:
이 소프트웨어는 호주 소프트웨어 회사 인 Altium Limited에서 개발했습니다. 이 소프트웨어의 주요 기능은 회로도 캡처, 3D PCB 설계, FPGA 개발 및 릴리스 / 데이터 관리입니다. 이것은 PCB 편집기에서 직접 PCB의 3D 시각화 및 클리어런스 검사를 제공하는 최초의 소프트웨어입니다.
KiCad: 이 소프트웨어는 jean-pierre charras가 개발했습니다. 이 소프트웨어에는 회로에 사용되는 모든 구성 요소뿐만 아니라 PCB의 BoM (Bill of Material), 아트 워크 및 3D 뷰를 생성 할 수있는 도구가 있습니다. 이 소프트웨어의 라이브러리에서 많은 구성 요소를 사용할 수 있으며 사용자가 사용자 정의 구성 요소를 추가 할 수있는 기능이 있습니다. 이 소프트웨어는 많은 인간 언어를 지원합니다.
CircuitMaker: 이 소프트웨어는 Altium에서도 개발되었습니다. 이 소프트웨어의 회로도 편집기에는 기본 구성 요소 배치가 포함되어 있으며이 소프트웨어는 고급 다중 채널 및 계층 구조를 설계하는 데 사용됩니다. 모든 회로도는 서버에 업로드되며 CircuitMaker 계정이 필요한 경우 모든 사람이 이러한 파일을 볼 수 있습니다.