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PCB 기판 재료란 무엇인가요?
이 글에서 원자재는 PCB(인쇄회로기판) 제조 공정의 기본 원자재를 의미하며, PCB 기판 재료라고도 합니다. PCB 기판 재료 산업은 20세기 초부터 1940년대 말까지 본격적으로 발전하기 시작했습니다. 이 시기에 기판 재료용 수지, 보강재, 절연 기판 등이 대량으로 개발되면서 관련 기술 연구가 초기 단계에서 활발하게 진행되었습니다.
이러한 요소들이 가장 중요한것의 탄생에 필요한 조건을 만들어냈습니다.일반적인 기판 재료인쇄회로기판(PCB) 제조에는 구리 피복 적층판(CCL)이 사용됩니다. 또한, 에칭이라는 PCB 제조 기술이 최초로 정립 및 개발되었는데, 이는 CCL의 구조적 구성과 특성 조건을 결정하는데 결정적인 역할을 합니다.
PCB 기판 소재 산업은 거의 100년에 가까운 역사를 가지고 있습니다. 인쇄회로기판의 원자재는 약 50년 동안 지속적으로 발전해 왔을 뿐만 아니라, 이 산업의 기본 원자재인 수지와 보강재에 대한 과학적 실험과 연구 또한 50년 가까이 이어져 왔습니다. 기판 소재 산업의 각 단계는 반도체 제조 기술, 전자 설치 기술, 그리고 PCB 제조 기술의 혁신에 의해 주도되어 왔습니다.
PCB 원자재 및 파라미터 소개
1. CCL의 분류
구리 피복 적층판(CCL)은 PCB의 기본 재료 중 하나입니다.
1.1 CCL의 첫번째 분류는 일반적으로 종이, 유리 섬유, 복합 재료(CEM 시리즈), 적층 다층 보드 및 세라믹, 금속 코어 베이스 등과 같은 기타 특수 재료를 포함한 다양한 보강 재료에서 볼수있습니다.
1.2 두번째 분류는 PCB에 사용되는 다양한 수지 접착제를 나타냅니다.
페놀 수지(XPc, XxxPC, FR-1, FR-2 등), 에폭시 수지(FE-3), 폴리에스터 수지 및 기타 유형은 종이 기반 CCL의 일반적인 재료입니다.
일반적인 유리섬유 직물 기반 CCL의 경우, 에폭시 수지(FR-4, FR-5)가 사용되는데, 이는 가장 널리 사용되는 유리섬유 직물 기반 유형입니다.
1.3세 번째 분류는 CCL의 난연성을 기준으로 하며, 난연성(UL94-VO, UL94-V1 등급)과 난연성 외(UL94-HB 등급)로 나눌수 있습니다.
1.4 CCL에 대한 지식 - 환경친화적 난연성 CCL은 브롬을 포함하지 않는 새로운 형태의 CCL입니다. CCL의 성능 기준은 전자기술의 급속한 발전과 함께 높아져 왔습니다. CCL은 성능에 따라 일반 성능 CCL, 저유전율 CCL, 고저항 CCL의 세가지 유형으로 구분됩니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 CCL은 유리 섬유 직물 기반의 CCL입니다.
2. 기판 재료 선택의 주요 기준
국가 표준: GB/T4721-4722-1992 및 GB4723-4725-1992는 기판재료에 대한 중국 국가 표준입니다. 1983년에 도입되었고 일본 JIS 표준을 기반으로 하는 CNS 표준은 대만의 동박 적층판 표준입니다.
국제 표준에는 일본 JIS 표준, 미국 ASTM, NEMA, MIL, IPC, ANSI, UL 표준, 영국 BS 표준, 독일 DIN, VDE 표준, 프랑스 NFC, UTE 표준, 캐나다 CSA 표준, 호주 AS 표준, 구소련 FOCT 표준 등이 있습니다. PCB 설계 자재 공급업체로는 Shengyi/Jiantao/International 등이 있습니다.
3. 기판 재료의 매개변수
지원되는 파일 형식: Protel/AutoCAD/PowerPCB/OrCAD Gerber 등
판재 종류: CEM-1, CEM-3, FR4, 고온 내열 재질;
최대 보드 크기: 600mm*700mm(24000mil*27500mil)
처리 보드 두께: 0.4mm~4.0mm (15.75mil~157.5mil)
최대 처리 레이어 수: 16개 레이어
동박층 두께: 0.5~4.0온스
완성판 두께 공차: +/-0.1mm(4mil)
성형 치수 공차: 컴퓨터 밀링: 0.15mm (6mil), 다이 펀칭 플레이트: 0.10mm (4mil)
최소 선폭/간격: 0.1mm(4mil) 선폭 조절 범위: ±20% 미만
완성된 드릴 구멍의 최소 직경: 0.25mm (10mil)
완성 후 최소 펀칭 구멍 직경: 0.9mm (35mil)
최종 조리개 허용 오차: PTH: +-0.075mm (3mil)
NPTH: +-0.05mm(2mil)
최종 구멍 벽의 구리 두께: 18-25um (0.71-0.99mil)
최소 SMT 칩 피치: 0.15mm (6mil)
표면 코팅: 화학 침지 금 도금, 주석 스프레이 도금, 니켈 금 도금(수성/연질 금 도금), 실크스크린 청색 접착제 도금 등
기판의 솔더 마스크 두께: 10-30μm (0.4-1.2mil)
박리 강도: 1.5N/mm (59N/mil)
솔더 마스크 경도: >5H
솔더 마스크 두께: 0.3~0.8mm(12mil~30mil)
유전 상수: ε= 2.1-10.0
절연 저항: 10KΩ-20MΩ
특성 임피던스: 60옴±10%
열충격: 288℃, 10초
완성된 보드의 휘어짐: 0.7% 미만
응용 분야로는 통신 장비, 차량용 전자 장치, 계측기, GPS, 컴퓨터, MP4 플레이어, 전원 공급 장치 및 가전제품 등이 있습니다.
4. PCB 기판 재료의 분류
PCB 기판 재료는 재료의 특성에 따라 종이 기반 인쇄 회로 기판, 에폭시 유리 섬유 직물 인쇄 회로 기판, 복합 기판 인쇄 회로 기판, 특수 기판 인쇄 회로 기판 및 기타 기판 재료로 나눌수 있습니다.
용어 설명
1. 종이 기반 PCB
이러한 종류의 인쇄 회로 기판은 섬유 종이를 보강재로 사용하고, 수지 용액(페놀 수지, 에폭시 수지 등)에 담가 건조시킨후, 접착된 전해 동박으로 덮고 고온 고압에서 압착하여 제작됩니다. 미국 ASTM/NEMA 표준에 따라 주요 종류로는 FR-1, FR-2, FR-3(위는 난연성 XPC), XXXPC(위는 비난연성) 등이 있습니다. 전 세계 종이 기반 PCB 시장의 85%는 아시아에 집중되어 있으며, 가장 널리 사용되고 대량 생산되는것은 FR-1과 XPC PCB입니다.
이 유형의 PCB는 에폭시 또는 변성 에폭시 수지를 접착제로 사용하고 유리 섬유 직물을 보강재로 사용하는 기판입니다. 전 세계적으로 생산량이 가장 많고 가장 널리 사용되는 PCB 유형입니다. ASTM/NEMA 표준에서는 에폭시 유리 섬유 직물 기판을 G10(비난연성), FR-4(난연성), G11(열강도 유지, 비난연성), FR-5(열강도 유지, 난연성)의 네 가지 유형으로 분류합니다. 비난연성 제품의 사용은 해마다 감소하고 있으며, FR-4가 대부분을 차지합니다.
3. 복합 기판 PCB
CCL 기판은 표면층과 심층층에 서로 다른 강화 소재를 사용하여 구성됩니다. 주로 사용되는 CCL 기판은 CEM 시리즈이며, 그중 CEM-1과 CEM-3이 가장 대표적입니다.
CEM-1: 기본 재료는 유리 섬유, 심재는 종이, 수지는 에폭시이며 난연성입니다. CEM-3 PCB는 구리 피복 복합 적층재입니다.
FR-4는 구리 호일과 유리 섬유 직물에 난연성 에폭시 수지를 함침시켜 만든 소재입니다. CEM-3와 FR-4의 차이점은 CEM-3는 유리 섬유 직물과 유리 매트 복합 기판으로 만들어졌다는 점입니다. 즉, 복합 소재라고 하며, 단순히 유리 섬유 직물만 사용한 것이 아닙니다.
금속 기판(알루미늄계, 구리계, 철계 또는 인바강), 세라믹 기판은 특성과 용도에 따라 금속(세라믹)계 단층, 복층, 다층 인쇄 회로 기판 또는 금속 코어 PCB로 제작될수 있습니다.
PCB 설계는 어떻게 진행해야 할까요?
PCB 애플리케이션에 적합한 기판과 라미네이트를 선택하는 것은 항상 간단한 일은 아닙니다. 고밀도, 고주파 또는 마이크로파 주파수와 같은 환경에서는 품질과 비용 효율성 사이의 미묘한 균형을 맞춰야 합니다. 특정 PCB 제조업체와 협력하면 복잡한 배선 문제를 피하고 PCB 조립 비용과 납기를 단축할수 있습니다.
