Pcb-Assembly-Process

단계별 PCB 어셈블리 공정

성공 PCB 조립 는 귀하의 정확한 PCB 설계에 따라 제작된 베어 프린트 회로 기판을 완성된 기능성 하드웨어 제품으로 전환하는 철저하게 조율된 작업입니다. 이 공정은 설계 파일에 대한 준비 검사에서부터 완성된 어셈블리 기판의 품질 테스트까지 아우르며, 전자제조의 핵심을 이룹니다. 여기에는 PCB 어셈블리 공정 흐름 , 두 가지를 모두 포함하여 표면 실장 기술(SMT) 그리고 스루홀 기술(THT) 요소를 만드는 데 있어 입증된 명성을 가지고 있습니다.

1. 조립 설계(Design for Assembly) 및 양산 전 검토

단일 부품을 조립하거나 납땜하기 전에, 전문 조립 파트너사는 DFA(조립 설계) 검사 부터 시작합니다. 이 검토는 PCBA의 원활하고 오류 없는 생산을 위해 매우 중요합니다.

• 파일 무결성: Gerber 파일, ODB++ 파일 및 중심점/부품 배치 데이터 검토.
• BOM 검증: 부품 명세서(BOM)가 PCB 패드 및 레이아웃과 일치하는지 확인.
• 조립 메모 검토: 명확한 PCBA 조립 노트를 위해 교차 검토 중; 고객 요구사항 확인 완료.
• 실제 치수 검증: SMT 및 THT 부품 모두에 대해 부품 간 간격, 랜드 패턴 정확성 및 적절한 패드 크기 확보.
• 열 관리 및 기판 가장자리 여유 공간: 동일 평면의 구리 영역에서 열 차단부(thermal reliefs)의 올바른 사용 여부 및 PCB 기판 가장자리 근처의 적절한 케아웃 영역 확인 — 자동화된 취급 공정에서 특히 중요함.
• 준수 여부 점검: 제조 및 검사 시 IPC-A-600 및 IPC-6012 표준을 준수하는지 디자인 확인.

2. SMT (Surface Mount Technology) 조립 공정

Smt 조립 고밀도 및 비용 효율적인 표면 실장 소자(SMD) 장착이 가능하여 PCB 조립에서 가장 빠르고 자동화된 부분입니다.

A. 솔더 페이스트 인쇄 및 검사

프로세스는 정밀하게 납땜 페이스트 —매우 미세한 납 분말과 플럭스의 혼합물—을 PCB 패드 위에 도포하는 것으로 시작됩니다.

• 스텐실 인쇄: 스테인리스 스틸 스텐실을 사용하여 SMD 패드가 노출된 위치에만 납 페이스트를 도포합니다.
• 페이스트 검사: 자동화된 장비가 적절한 페이스트 양과 위치를 확인하여 불충분한 연결이나 단락을 방지하는 데 중요합니다.

B. 자동 피킹 앤 플레이스 부품 장착

납 페이스트가 도포된 후, 고급 선택 및 배치 기계들 가 SMD 칩, 저항기, 캐패시터, IC(BGA 및 QFN 포함), 기타 소자를 기판 위에 정확하게 위치시킵니다.

• 장착 가능 시간당 수만 개의 부품 .
• 정밀한 장착으로 수율과 신호 무결성이 향상됩니다.
• 데이터 출처: 피킹앤플레이스 파일 (중심점 파일)은 PCB 설계 중에 생성됩니다.

C. 리플로우 납땜

부품이 실장된 기판은 다음을 통과합니다: 리플로우 오븐 :

• 다중 열 구역: 납땜 입자를 서서히 녹여 강력한 전기적 및 기계적 납땜 접합을 형성하면서 민감한 부품을 보호합니다.
• 질소 분위기: 고신뢰성 어셈블리는 종종 더 깨끗하고 강력한 납땜 접합을 위해 불활성 질소 가스를 사용합니다.
• 프로파일 최적화: 정밀하게 제어된 온도 프로파일은 콜드 조인트, 묘석 현상(타운스톤), 또는 열에 의한 PCB 변형을 방지합니다.

D. 자동 광학 검사(AOI)

AOI 시스템 리플로우된 기판의 결함을 확인하기 위해 고해상도 이미지를 촬영합니다. 예:

• 납땜 브리지 및 오픈
• 부품 배치 오류
• 잘못된 부품 또는 누락된 부품
• 납땜 페이스트량 문제

자동 검사는 초기 단계에서 문제를 조기에 발견함으로써 수율을 크게 향상시키고 신속한 수정을 가능하게 합니다.

E. 엑스선 검사(정밀 피치 및 BGA용)

X-레이 검사 는 다음에서 중요합니다 BGA(볼 그리드 어레이) , 마이크로-BGA , 그리고 납땜 조인이 숨겨진 다른 부품들. 이 공정은 다음을 드러냅니다:

• 불량 또는 누락된 납볼
• 공극 형성
• 내부 쇼트
• 다층 어셈블리의 결함

3. 스루홀 기술(THT) 어셈블리 공정

SMT가 주를 이루지만, 많은 기판에는 스루홀 부품 커넥터, 대형 캐패시터 또는 고강도 기계적 응력을 받는 부품용.

A. 삽입

• 수동 삽입: 소량 생산 또는 특수 부품의 경우 숙련된 작업자가 부품을 수작업으로 삽입합니다.
• 자동 삽입: 웨이브 납땜 어셈블리의 대량 생산에 사용됩니다.

B. 납땜

• 웨이브 납땜: THT 기판의 전체 하부가 용융 납의 웨이브 위를 통과하여 빠르게 동시에 납땜 조인트를 형성합니다.
• 선택적 납땜: 혼합 어셈블리(SMT+THT)의 경우 로봇 노즐이 필요한 스루홀 핀만 선택적으로 납땜합니다.
• 손 납땜: 리웍, 정밀 작업 또는 소량의 프로토타입 제작에 사용됨.

C. 세척

납땜 후 기판은 플럭스 잔여물을 제거하기 위해 세척합니다. 플럭스 잔류물 —단 클리닝 불필요 플럭스 이 지정된 경우, 잔류물을 그대로 두어도 안전함.

D. 세척 불가능 부품의 납땜

민감하거나 세척이 불가능한 유형의 부품의 경우 추가 세척이 필요 없는 특수 납땜 기술과 플럭스를 사용함.

4. 최종 검사 및 테스트

• 시각 검사: 전문 교육받은 검사원이 눈에 보이는 결함, 불량 납땜 조인트 및 기계적 손상을 점검합니다.
• AOI 및 X-ray (반복): 생산 런 전반에 걸쳐 일관성을 보장합니다.
• 플라잉 프로브 테스트(FPT): 자동화된 테스트 프로브가 연속성 확인과 저항 및 정전용량과 같은 전기적 특성 측정을 수행하며, 프로토타입 및 소량 생산에 적합합니다.
• 인서킷 테스트(ICT) 및 기능 테스트: 대량 및 배치 생산의 경우, 기능 테스트와 ICT(테스트 피직스가 전용 패드를 탐침하도록 프로그래밍된 경우)를 통해 신호 배선, 부품 값 및 완제품 성능을 검증합니다.

5. 보호 코팅 및 최종 단계

습기가 많거나 혹독한 환경에서 사용할 목적으로 제작된 기판은 종종 콘포멀 코팅 처리 :

• 보호 장벽: 폴리머(아크릴, 실리콘, 우레탄)의 얇은 층이 조립품을 습기, 염수 분무, 먼지 및 부식성 가스로부터 보호합니다.
• 선택적 또는 전체 적용: 제품 요구사항에 따라 기판 전체 또는 특정 부위에만 코팅할 수 있습니다.

6. 포장, 라벨링 및 배송

최종 테스트 및 코팅이 완료된 기판은 유형 및 규제 요건에 따라 라벨링, 일련번호 부여, 킷팅(Kitting) 및 신중한 포장이 이루어지며, 통합 장착, 대규모 배포 또는 최종 사용자에게 직접 배송이 가능한 상태로 준비됩니다.

요약하자면 현대적인 PCB 조립 프로세스 데이터 유효성 검사 및 DFA/DFM 검토에서 시작하여 SMT 및 THT 조립 , 자동 및 수동 검사, 고급 전기 테스트, 코팅 및 배송까지 정밀하고 다단계에 걸친 과정입니다. 각 단계는 신속한 PCB 프로토타입 제작이든 대량 생산이든, 모든 PCBA의 전기적 성능, 신뢰성 및 제조 용이성을 극대화하도록 설계되었습니다.

표면 실장 조립 공정

표면 실장 조립(SMA)은 의료기기, 자동차, 산업용 제어장치 및 소비자 전자제품 분야에서 핵심적인 PCBA 공정입니다. 이 공정은 표면 실장 소자(SMD)를 PCB 패드에 직접 부착하여 소형화, 높은 소자 밀도 및 자동화된 대량 생산이 가능하게 하며, IPC-A-610 및 IPC-J-STD-001 표준을 준수합니다.

인쇄회로기판 조립 공정 흐름:

양산 전 준비 및 PCB 사전 처리: SMD 호환성을 위해 CAD 설계를 검증하고, 입고된 PCB(휘어짐 없음, 깨끗한 패드) 및 SMD(정품 여부, 손상 여부 없음)를 점검합니다. 납땜 결함을 방지하기 위해 고온 저항성 FR4 PCB는 125°C에서 4~8시간 베이킹하고, 습기에 민감한 SMD는 건조 캐비닛에 보관합니다.
납 페이스트 인쇄: 스텐실을 사용하여 패드에 납땜 페이스트를 도포하며, 스텐실 두께(0.12~0.15mm), 스퀴지 압력(15~25N), 속도(20~50mm/s)를 제어합니다. 마이크로 피치 소자에는 페이스트의 부피와 형태를 확인하기 위해 3D SPI를 적용합니다.
SMD 장착: CCD 카메라가 장착된 고속 피킹 앤 플레이스 기계가 부품을 ±0.03mm 정밀도로 장착합니다. 수동소자에는 고속 장착(시간당 최대 100,000개), IC/센서에는 정밀 장착을 적용하며, 자동차/의료용 민감한 부품의 경우 ESD 보호 및 힘 교정을 사용합니다.
리플로우 납땜: RoHS 규격 준수 SAC305 납땜은 4단계 오븐 프로파일을 따릅니다: 예열(150–180°C), 소킹(180–200°C, 60–90초), 리플로우(최고점 245–260°C, 10–20초), 냉각(2–4°C/초). 고-Tg FR4 PCB의 경우 열 응력을 줄이기 위해 냉각 속도를 조정합니다.
리플로우 후 검사(PRI): AOI는 브릿지, 콜드 조인트, 묘석 현상(tombstoning)을 감지하고, X선은 BGA/CSP의 숨겨진 납작 조인트 내 공극(voids)을 검사합니다. 의료/자동차용 PCB는 100% 전수검사, 소비자 가전 제품은 샘플링 검사를 실시합니다.
리웍 및 손질: 납땜 인두 또는 핫에어 스테이션으로 결함을 수정하고, 손상된 부품을 교체하며, 이소프로필 알코올로 플럭스 잔여물을 제거하고, 고가의 PCB에 대해서는 리웍 내용을 문서화합니다.
형상 코팅(선택 사항): 자동차 엔진 실내, 산업용 바닥 등 열악한 환경을 위해 스프레이 또는 담금 방식으로 아크릴/실리콘/우레탄 코팅을 적용하십시오. 의료용 PCB에는 생체적합성 코팅을 사용하십시오.
최종 기능 테스트 및 품질 보증: 작동 테스트(센서 출력, 통신 모듈, 신호 무결성)를 수행하고, 치수 및 연속성 검사를 실시한 후, 적격 PCB를 항전기/습기 차단 봉투에 포장하십시오.