PC 보드를 빠르고 정확하게 계측할 수 있는 방법

최근 스마트폰이나 태블릿 단말기, 웨어러블 디바이스 등 소형화·슬림화·고기능화를 배경으로 기판이나 부품의 소형화·고밀도화·다층화가 진행되어 제품의 검사 해석 요구가 높아지고 있습니다. 최신 「VK-X 시리즈」는 반복 측정이나 같은 샘플 내의 여러 측정 항목을 등록해 자동 측정하는 티칭 일괄 분석뿐 아니라 템플릿을 작성해 OK/NG 판정도 가능합니다. 여기에서는 PC보드/기판 실장 관련의 기술 정보와 백색 간섭계 탑재 레이저 현미경을 사용한 검사 사례를 소개합니다.

PC 보드(Printed Circuit Board)
프린트 기판의 종류
PC 보드/기판 실장 관련 검사 사례
기판 실장 방법
프린트 기판의 각부 명칭
PC 보드 관련 검사 사례
납땜의 기초
땜납의 종류
납땜 방법
기판 실장 관련 검사 사례

PC 보드(Printed Circuit Board)

부품이 실장된 후의 프린트 기판입니다. 부품이 실장되기 전의 상태로 배선만 된 프린트 기판을 PWB(Printed Wired Board)라고 합니다.

프린트 기판의 종류

단면 기판(1층 기판)

기재의 한쪽에만 동박이 부착된 구조의 기판입니다.
층수에서 1층 기판이라고도 합니다. 드릴 혹은 펀치로 구멍을 뚫는 것만으로 구멍에 도금되지 않는 논 스루 홀이 됩니다. 비용 절감을 목적으로 한 대량 생산용 민생용 전자 기기에 사용되는 경우가 많은 기판입니다.

양면 기판(2층 기판)

기재의 양면에 동박이 부착된 구조의 기판입니다.
층수로는 2층 기판이라고도 합니다. 1층 기판과 비교하면 비용은 조금 높아지지만 배선과 실장의 공간이 두 배가 되어 기판 사이즈를 축소할 수 있어 전자 기기에서 폭넓게 사용되고 있습니다.

다층 기판

동박과 프리프레그(prepreg)라는 절연체층을 끼워 다층구조의 기판입니다. 층수에 따라 4층 기판, 6층 기판, 8층 기판이라고 합니다. 층수가 늘어날수록 구조가 복잡해져 설계 및 제조 비용도 올라갑니다. 전원이나 일반 신호선을 표층에서 내층으로 넣어 표면의 공간을 넓혀 실장 밀도를 높일 수 있습니다.

A

스루 홀

B

동박

C

기재

D

프리프레그(prepreg)

플렉시블 기판

구부러짐이 필요한 가동부나 케이스의 형상에 맞추어 피팅시키고 싶을 때 등에 사용되는, 유연성이 있는 성질을 가진 구조의 기판입니다. 폴리이미드 등 필름 형상의 재료를 사용하고 있기 때문에 얇고 굽힘 등의 변형이 가능합니다.

PC 보드/기판 실장 관련 검사 사례

기판 실장 방법

기판 실장(프린트 기판 실장)은 프린트 기판에 전자 부품을 접합하여 전자 회로로서 기능하도록 가공하는 공정입니다.
전자 부품을 접합하는 방법으로서 「납땜」 을 이용합니다. 또한 전자 부품의 접합에는 「삽입 실장(IMT: Insertion Mount Technology)」, 「표면 실장(SMT: Surface Mount Technology)」이라는 두 가지 방법이 있습니다.

삽입 실장(IMT: Insertion Mount Technology)

프린트 기판의 스루 홀(구멍)에 리드(전극)를 삽입하고 납땜으로 접합하는 실장 방법입니다. 부품을 기판 위에 배치하기 때문에 기판이 커져 소형화가 어렵다는 문제점이 있습니다. 삽입 실장용 패키지에서 아래쪽으로 리드가 나오는 전자 부품을 DIP 부품이라고 합니다.

표면 실장(SMT: Surface Mount Technology)

현재 기판 실장의 주류는 표면 실장입니다. 스루 홀(구멍)을 사용하지 않고 기판 표면에 있는 PCB(패드)에 전자 부품의 전극을 납땜합니다. 삽입 실장과 같이 리드(전극)가 관통하지 않기 때문에 기판의 양면을 이용하여 많은 전자 부품을 배치함으로써 소형화할 수 있다는 것이 장점입니다. 또한 표면 실장용 리드가 없는 소형·고밀도의 전자 부품을 SMD 부품(SMD: Surface Mount Device)이라고 합니다.

프린트 기판의 각부 명칭

다층 기판에서 서로 다른 회로층 사이를 연결하는 구멍을 비아(via)라고 합니다. 또한 스루 홀 주위의 전자 부품의 리드를 납땜하는 부분을 PCB(패드)라고 합니다.

A

PCB(패드)

B

절연체층(프리프레그)

C

스루 홀

D

트랙(패턴)

E

플레인층 또는 배선층

F

비아(via)

PC 보드 관련 검사 사례

납땜의 기초

납땜이란?

융점 450℃ 미만의 온도에서 땜납과 땜납 인두를 이용하여 부품을 기판에 금속 결합시켜 접속하는 작업입니다. 녹은 땜납 안의 주석과 기판 측의 구리 접합부에서 합금이 형성되어 접합됩니다.

무연이란?

기존에 사용되고 있는 납땜(공정 납땜/유연 납땜)에는 납이 약 40%(주석 63%/납 37%) 포함되어 있습니다. 융점은 183℃이며 일반적으로 약 250℃로 가열하여 사용합니다. 그러나 납은 산업 폐기되었을 때 환경에 유해한 영향을 끼치기 때문에 최근에는 납을 거의 포함하지 않는 무연 납땜이 보급되고 있습니다. 무연에서는 납땜 온도를 30℃ 정도 높게 가열할 필요가 있고 습윤성도 떨어지기 때문에 납땜의 난이도가 높아집니다.