PCB 공장의 빛과 습도 제어

전자제품 취미를 즐기는 사람들 중에는 직접 맞춤형 PCB를 제작하는 방법을 아는 사람이 있을 수 있습니다. 하지만 공장이나 생산 라인에서 인쇄 회로 기판이 어떻게 제조되는지 아는 사람은 얼마나 될까요?

PCB 제조는 물리학보다는 화학 및 광학적 원리와 더 밀접한 관련이 있습니다. 대부분의 PCB 제조업체는 건식 필름 현상법을 사용하여 회로를 기판에 인쇄합니다. 또한 화학 반응을 이용하여 PCB 상의 비아와 홀을 전기 도금합니다.

인쇄회로기판(PCB)이란 무엇인가요?

인쇄회로기판(PCB)은 대부분의 전자제품에서 표면 실장형 및 소켓형 부품을 물리적으로 지지하고 배선하는 기판입니다. 컴퓨터와 같이 정밀한 전도성 경로가 필요한 응용 분야에서 PCB는 프로세서 내부의 전도성 경로를 만드는 방식과 유사한 대규모 공정인 포토리소그래피를 통해 제작됩니다.

전자 부품은 일반적으로 납땜 접합부가 있는 완성된 PCB 기판 위에 기계로 배치됩니다. PCB는 리플로우 오븐에서 구워져 납땜이 녹아 연결부가 접합됩니다. 대부분의 PCB는 유리 섬유 또는 유리 강화 플라스틱으로 만들어지며 구리 회로가 포함됩니다.

PCB는 간단한 전자 기기에는 단층으로, 컴퓨터 그래픽 카드나 마더보드와 같은 복잡한 하드웨어에는 다층으로 제작될 수 있으며, 최대 12층까지 사용할 수 있습니다. PCB는 대부분 녹색이지만 다양한 색상으로 제작 가능합니다. PCB 제조 방법에는 실크스크린 인쇄와 CNC 밀링 등이 있습니다.

이미지: PCBGOGO 레드 FR-4 인쇄 회로 기판

PCB 공장의 조명 제어

인쇄회로기판(PCB)은 정밀도가 높고 까다로운 공정을 요구하기 때문에 모든 PCB 작업장 환경은 높은 수준의 관리 기준을 따라야 합니다. 일부 작업장에서는 감광성 드라이 필름이 황색광에 약하기 때문에 매일 황색광에 노출되는 경우도 있습니다. 황색광에 노출된 필름은 노광이 되지 않습니다. 이는 사진 네거티브 필름이 직사광선에 노출되면 안 되지만 암실의 녹색광 아래에서는 노광이 가능한 것과 같은 원리입니다. 노광 작업 전용으로 클래스 10,000 클린룸이 필요한 이유도 바로 여기에 있습니다. 노광 장비가 클린룸에서 이미지 전사 작업을 진행하는 이유는 먼지가 빛을 굴절시켜 드라이 필름에 전사된 선 그림을 왜곡시키기 때문입니다. 더 심각한 문제는 먼지 입자가 기판 표면에 달라붙어 빛을 차단하고, 이로 인해 불순물이 파손되거나 단락될 수 있다는 것입니다.

이미지: PCBGOGO 공장 노출실

PCB 공장의 습도 조절

습도 또한 엄격하게 관리해야 하는 중요한 지표 중 하나입니다. 습도는 제조 공정에서 매우 중요하고 철저하게 관리해야 하는 요소입니다. 습도가 낮으면 건조, 정전기 방전 증가, 분진 발생이 심해질 수 있습니다. 또한 스텐실 구멍이 막히거나 스텐실 마모가 발생하기 쉬워 생산성에 직접적인 영향을 미치는 것으로 입증되었습니다. 반면 습도가 높으면 재료가 공기 중의 수분을 과도하게 흡수하여 박리, 팝콘 현상, 용접 볼이 발생할 수 있습니다. 또한 습기는 재료의 열전도율(TG)을 낮추고 리플로우 솔더링 시 동적 변형을 증가시킵니다.

금속, 유리, 세라믹, 실리콘 등 거의 모든 고체 표면에는 수분을 흡수하는 단분자층 또는 다분자층이 있으며, 이 층은 표면 온도가 주변 공기의 이슬점 온도(온도, 습도 및 기압에 따라 달라짐)와 같아질 때 눈에 보입니다. 금속 간 마찰은 습도가 낮아질수록 증가하며, 상대 습도가 20% 이하일 때 마찰은 80%일 때보다 1.5배 더 증가합니다.

다공성 또는 수분 흡수성 표면(에폭시, 플라스틱, 땜납 등)은 이러한 흡수층을 흡수하는 경향이 있으며, 표면 온도가 이슬점(결로)보다 낮더라도 수분을 함유한 흡수층은 재료 표면에 나타나지 않습니다.

이러한 표면의 단분자 흡수층에 있는 물이 성형된 장치(MSD)로 침투하며, 이 단분자 흡수층에 흡수된 수분은 단분자 흡수층의 두께가 20층에 가까워지면 리플로우 과정에서 팝콘 현상을 일으킵니다.

습도는 생산 및 제조에 여러 가지 영향을 미칩니다. 일반적으로 수분은 눈에 보이지 않지만(무게 증가 제외), 기공, 공극, 납땜 비산, 납땜 볼, 바닥 충진 공극 등의 문제를 야기할 수 있습니다.

습도 조절은 모든 공정에서 매우 중요하며, 제품 표면의 이상 징후가 미미할수록 제품의 불량률이 높아집니다. 따라서 일반적인 작업장에서는 기판 표면의 습도를 적절히 조절하여 생산 공정 중 환경 지표가 규정된 범위 내에 있도록 해야 합니다.

이미지: PCBGOGO 공장에서 조립된 PCB

결론

PCB 제조 공정에서는 빛과 습도 제어가 매우 까다롭습니다. 작업 환경이나 작업자의 조작상의 사소한 실수라도 PCB 품질 저하로 이어질 수 있습니다. 따라서 엔지니어는 PCB 제조업체의 규모와 경험을 파트너로서 이해하는 것이 중요합니다. 이를 판단하는 가장 직관적인 방법은 해당 제조업체의 인증을 확인하는 것입니다. 일반적으로 ISO 9001 인증은 고품질의 PCB 공장 경영을 보장하며, PCB 제조업체에게 중요한 기준이 됩니다.

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