PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판)은 전자 부품을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결하는데 사용되는 기판입니다. 전자 기기가 동작하려면 다양한 부품들이 서로 연결되어야 하는데, PCB는 이러한 부품들을 배치하고 전기적 신호를 전달하는 경로를 제공합니다. PCB는 얇은 절연체 위에 구리와 같은 도체 패턴을 인쇄하여 만들어지며, 다양한 전자 기기의 핵심 부품입니다.
PCB원판은 현재 중국 킹보드라는 회사가 전세계에서 점유율이 높으며, 제품의 종류도 업종, 요구에 맞는 다양한 PCB를 공급하고 있습니다.
1. PCB의 구성요소
기판: 절연체로, PCB의 기본 구조를 제공하며, 가장 많이 쓰는 이름은 FR4라는 PCB 재질을 사용하고 있다.
- 이외 CEM1, CEM3, FR1, Flexbile PCB가 LED 조명에서 가장많이 사용하는 제품이다.
- MPCB의 경우 기판의 구성이 AL판재 형태로 이루져있고, 쇼트(short)방지를 위한 절연제 층이 있다.
2. 구리층: 전기 신호를 전달하는 경로로, 원판 생산 시 규격화 된 사이즈에 따라 전체 면적에 구리를 도포한다.
- 구리를 도포 하기 위해서는 기판과 부착할 수 있는 접착 역활을 하는 제품을 도포 후 구리를 도포한다.
- MPCB 경우 부착하는 접착 역활 원료에 쇼트(Short) 방지를 위한 절연성분을 함께 넣어 도포한다.
- LED조명 내부 신뢰성 기준 중 PCB 내전압 시험부분기준 시 기판과 구리사이의 절연 도포 성분에 따라
내전압 기능을 추가적으로 구성을 한다.
3. 마스크층: 전자 부품 부착되는 부분을 제외 후 산화나 부식을 막기 위한 역활을 한다.
- 이를 PSR잉크 작업이며, LED 조명, 라인조명에서는 백색(White) PSR잉크를 사용하며, 이는 외부 오염을 방지하는 역할
LED 전용 PSR잉크의 경우 광속을 약 1~2% 상승 기대 효과로 사용을 하고 있다.
4. 실크스크린: 회로의 부품을 식별하기 위한 텍스트나 심볼(기호)를 인쇄하는 기법
- 쉬운 예로 반팔티에 그림 및 상표 인쇄와 비슷한 방법이라고 할 수 있다.
- 아래 검은색 글씨가 실크인쇄이다.
5. 양면 PCB: 위 1~4번까지 동일한 구성을 이루고 있으며 바닥면에 구리층을 하나 더 가지고 있다.
이해를 쉽게 하기 위한 아래 이미지를 참고바랍니다.
단면 PCB와 차이점은 비아(via) 혹은 스루홀(thru hole), 바닥면에 단면과 동일한 구리층, PSR잉크가 되어 있다.
양면의 사용 목적은 단면 PCB 설계의 부족한 패턴설계를 극복하고자 하는 방법으로 개발이 되었다.
일반적으로 양면은 작인 구멍을 뚫은 후 그 내부에 동을 입히는 방법이다. 이해를 돕기 위해 커다랗게 표기를 하였으나.
실제품은 작은 구멍으로 이해하면 좋다.
위 그림처럼 납땜을 하는 홀 부분에 비아를 만들어 양면 PCB로 사용한다.
양면 PCB의 장점
1. 단면 PCB의 설계적 단점을 개선하고 설계를 다양하게 할 수 있다.
2. 비아를 통해 PCB에서 발생하는 열전도를 통해 단면보다 방열적인 효과를 줄 수 있다.
단점: 단면에 비해 가격이 상승하는 단점
6. 플렉시블 PCB(flexible PCB)
구부리거나 접을 수 있는 유연한 기판을 사용하는 회로 기판입니다. 일반적인 딱딱한 PCB와 달리, 플렉시블 PCB는 폴리이미드(Polyimide)나 폴리에스터와 같은 유연한 기판 소재를 사용하여 제작됩니다. 이러한 특성 덕분에 좁은 공간에 적응하거나 복잡한 구조에 맞춰 설계할 수 있어, 다양한 전자기기에 폭넓게 응용됩니다.
- 유연성: 가장 큰 특징은 기판이 유연해서 다양한 각도로 구부리거나 접을 수 있다는 점입니다. 이로 인해 복잡한 3D 구조나 공간 제약이 있는 장치에 적합합니다.
- 경량화: 플렉시블 PCB는 두께가 얇고 경량화가 가능하여, 경량화가 중요한 휴대용 전자기기나 웨어러블 기기에 적합합니다.
- 내구성: 높은 내구성을 지니고 있으며, 구부리는 상황에서도 전기적 성능이 유지됩니다. 또한, 폴리이미드 같은 재료는 열, 화학물질, 습기에 대한 내성이 강합니다.
- 고밀도 회로 설계: 유연하면서도 회로의 고밀도 배치가 가능해, 복잡한 전자 부품을 통합할 수 있습니다.
- 열 관리: 플렉시블 PCB는 열 관리가 중요한 고성능 회로에 사용할 수 있습니다. 열이 효과적으로 분산되도록 설계가 가능합니다.
