PCB는 어떤 단계를 거쳐 제조될까요?

CONTENTS

나는 지저분한 프로토타입과 놓친 마감기한에 직면했다. 비용과 시간 압박을 느꼈다. 그런 문제를 해결해 준 명확한 단계별 PCB 프로세스를 배웠다.

PCB는 자재 준비, 내부층 이미징 및 식각, 적층, 드릴링, 도금, 외부층 이미징 및 식각, 솔더마스크 도포, 표면 마감, 실크스크린 인쇄, 전기적 검사, 최종 포장 순으로 제작된다.

다음에 각 단계별로 자세히 설명하겠다. 흔한 함정과 유용한 점검 사항을 보게 될 것이다. 모든 단계를 읽어보길 권한다.

PCB는 어떻게 제조되는가?

작업 흐름은 부담스럽게 느껴질 수 있다. 한 번의 실수로 시간과 예산이 낭비된다. 그래서 나는 이를 간단하고 따라하기 쉬운 단계로 나눈다.

PCB 제조의 핵심 단계는 DFM 검토, 자재 준비, 내부층 이미징/식각, 적층, 드릴링, 도금, 외부층 이미징/식각, 솔더마스크, 표면 마감, 실크스크린, 전기 검사, 최종 검사 및 포장이다.

How Is a PCB Manufactured

1. DFM 검토 및 엔지니어링

나는 먼저 DFM을 시작한다. 파일과 설계 규칙을 확인한다. 트레이스 폭, 간격, 홀 크기를 확인한다.

2. 자재 준비

적절한 라미네이트와 구리 중량을 선택한다. 프리프레그(prepreg)와 코어 두께를 확인한다.

3. 내부층 이미징 / 식각

내부층의 구리를 이미징한다. 불필요한 구리를 식각하여 제거한다.

4. 적층(Lamination)

코어와 프리프레그를 쌓는다. 열과 압력을 이용해 층을 결합한다.

5. 드릴링

비아 및 관통홀을 위해 드릴링을 진행한다. 드릴 사이즈와 공차를 확인한다.

Early Process Summary

Step Purpose Key Check
DFM Review 제조 가능성 확인 트레이스, 간격, 홀
Material Prep 기판 선택 두께, Tg, 구리
Inner Imaging 내부 트레이스 생성 정합(등록) 정확도
Lamination 층 결합 기포(VOID), 정렬
Drilling 비아 형성 드릴 마모, 공차

나는 한 번 드릴 공차를 무시한 적이 있다. 비도금(non-plated) 홀이 많았고 일주일을 잃었다. 이제는 명확한 드릴 차트를 반드시 요구한다. 항상 스택업과 드릴 맵을 공장에 보낸다. 소통은 단순하고 직설적으로 유지한다.

거버(Gerber) 파일은 PCB 제조에서 얼마나 중요한가?

거버 파일은 핵심 제조 도면이다. 각 구리층, 드릴 홀, 솔더마스크, 실크스크린을 정의한다. 정확한 거버는 제조 오류를 예방하고 생산을 가속화한다.[^1]

How important are Gerber files in PCB manufacturing

거버 파일이란 나는 거버를 제조의 단일 소스(single source for fabrication)[^2]로 취급한다. 기계가 어디를 절단하고 어디의 구리를 유지할지 지시한다.

일반적인 거버 문제 누락된 레이어, 잘못된 단위, 반전된 극성(폴라리티)을 확인한다. 드릴 파일과 XY 원점을 점검한다.

거버 오류와 수정

Error Symptom Fix
Missing layer 보드에 트레이스 누락 모든 레이어를 내보내기
Wrong units 특징 크기 오차 mm 또는 inch 확인
Inverted polarity 마스크나 실크가 잘못된 위치 레이어 극성 확인
Drill mismatch 홀 위치 오프셋 드릴 맵과 거버 동기화

한 번은 솔더마스크 레이어 없이 거버를 보냈다. 보드 제조사가 마스크 위에 드릴을 했고 결과는 솔더 브리징이었다. 그때부터 README 파일을 추가하기로 했다. 이제는 레이어 이름, 단위, 시각적 PDF를 포함한다. 공장은 고맙다고 하고 놀라움이 줄었다.

주문 시 PCB 비용 및 리드타임은 무엇이 결정하는가?

문제: 견적이 크게 달라진다. 불안: 이유를 알 수 없다. 해결: 주요 요인을 나열해 가격과 시간을 예측하게 한다.

비용과 리드타임은 보드 크기, 층수, 자재, 트레이스 밀도, 홀 수, 표면 마감, 검사, 주문 수량, 공장 작업량에 따라 달라진다. 각 요인이 가격과 일정에 영향을 준다.

What Determines PCB Cost & Lead Time for Orders

크기와 복잡성: 큰 보드는 재료를 더 많이 사용하고 처리 시간이 길다. 밀집 보드는 더 미세한 이미징을 필요로 하며 비용이 상승한다.

층수와 자재: 층수를 계산한다. 고속 보드에는 높은 Tg의 자재를 선택한다. 이런 자재는 비용이 더 들고 적층 시 주의가 필요하다.

마감과 검사: HASL, ENIG, OSP 중 선택한다. 전기적 검사를 요청한다. 각 선택은 시간과 비용을 추가한다.

주문 수량과 회전: 프로토타입은 소량 주문한다. 프로토샵의 턴타임이 보통 더 짧다. 대량 생산은 단가가 유리하지만 큐 대기 시간이 늘어날 수 있다.

비용 및 리드타임 요인

Factor Effect on Cost Effect on Lead Time
Layers 상승 상승
Board size 상승 상승
Material grade 상승 상승
Surface finish 상승 약간 상승
Drill/via count 상승 상승
Quantity 단가 하락 총 리드타임은 증가할 수 있음
Testing 상승 상승

한 번 블라인드 비아가 많은 복잡한 보드 500장을 주문한 적이 있다. 가격은 좋아 보였지만 리드타임이 두 배가 되었다. 공장에 현실적인 일정을 알려주지 않았기 때문이다. 현실적인 일정 요청과 필요시 런을 분할하는 법을 배웠다.

신뢰할 수 있는 PCB 제조사를 선택하는 방법: 중국 vs 미국 공장?

문제: 공장을 선택해야 한다. 불안: 잘못 선택하면 품질이나 시간이 문제 된다. 해결: 중국과 미국 옵션을 비교하고 결정 포인트를 나열한다.

제조사는 품질 관리, 커뮤니케이션, 리드타임, 가격, 인증, 배송을 기준으로 선택한다. 중국은 종종 단가가 낮고 대량 작업에 유리하다. 미국 업체는 밀착 지원과 빠른 프로토타이핑을 제공할 수 있다.

China vs US

주요 기준: ISO나 UL 같은 인증을 확인한다. 품질 기록과 샘플 리포트를 점검한다. 가능하면 퍼스트 아티클(first article)을 검사한다.

커뮤니케이션 및 지원: 명확한 답변과 빠른 샘플을 중요하게 여긴다. 기술 질문에 답해줄 담당자가 있는지 선호한다.

중국 vs 미국 비교

Criterion China Factories US Factories
Price 단가 낮음 단가 높음
Turn time 수출 시간으로 길어질 수 있음 지역 프로토타입은 빠름
Volume capability 매우 큼 보통
Communication 편차가 있음 시간대가 비슷해 용이
Certifications 많은 업체가 보유 특화된 인증 보유 경우 많음
Shipping 항공/해상 길어짐 국내는 빠름

나는 대량 생산 시 중국 파트너와 일해 비용을 절감하고 물량을 만족시켰다. 프로토타입은 미국 업체를 이용해 며칠 내에 샘플을 받았다. 나의 규칙은 간단하다. 대량은 중국, 빠른 프로토타입과 촉박한 턴은 현지 업체를 선택한다.

결론

단계별 제조 과정, 거버의 중요성, 비용 결정 요인, 공급업체 선택을 다루어 더 나은 PCB 계획을 돕고자 했다.

어떤 종류의 제조사를 선택할 예정인가? 의견을 남기거나 문의해도 좋다!


^1:Analysis of energy efficiency in PCB manufacturing process ^2:Gerber format ^3:Gerber format

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