표준 PCB

표준 PCB의 의미

표준 PCB 일반적으로 산업 표준 사양에 따라 제조되며, 성숙한 공정과 일반적인 기판을 사용하는 인쇄회로기판(PCA)을 의미한다. 이는 특수 PCB에 대비되는 개념으로, 높은 범용성, 표준화된 공정 및 통제 가능한 비용이 핵심 특징이다. 주로 소비자 가전제품 및 산업 제어와 같은 일반적인 응용 분야의 기본 회로 연결 수요를 충족시킨다.

기판 표준화

주류는 FR-4 에폭시 수지 유리섬유 기판을 사용하며(전체 표준 PCB의 90% 이상 차지), 소수의 응용 분야에서 페놀 수지 종이 기판(FR-1/FR-2)이 사용된다. 기판 성능은 IPC(국제전자산업연결협회), UL 등의 표준에서 정의하는 일반적인 기준을 만족한다.

예를 들어, FR-4는 유리 전이 온도(Tg)가 약 130~150℃, 열전도율이 0.3~0.5 W/(m・K), 주파수 1GHz에서의 유전율(Dk)이 4.2~4.7 정도이다.

성능이 안정적이며 비용이 낮다.

공정 표준화

전 세계적으로 통용되는 PCB 제조 공정(소재 준비 → 드릴링 → 동도금 → 전기 도금 → 노광 → 에칭 → 납 마스크 → 표면 처리 → 성형 → 테스트)을 따르며, 공정 파라미터와

정밀도 요구사항은 모두 산업 내에서 표준화되어 있습니다:

· 표준 라인 폭/간격: ≥0.1mm (4mil);

· 최소 홀 지름: ≥0.3mm;

· 표면 처리: HASL(Hot Air Solder Leveling), ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold), 니켈-금 도금과 같은 표준화된 공정을 선호함;

· 레이어 수: 주로 단면/양면 기판이며, 다층 기판(4~8층)도 표준 범위 내에 속함(12층 이상은 대부분 고급 PCB로 분류됨).

응용 시나리오의 일반화

특수 성능 요구 사항이 없는 기존 회로와 호환되며, 예를 들면:

· 소비자 전자 제품: TV 메인보드, 라우터 회로기판, 소형 가전제품 제어기판;

· 산업 제어: 일반 PLC 모듈, 저전압 릴레이 제어기판;

· 사무기기: 프린터 메인보드, 복사기 제어기판;

· 자동차 전자기기: 차량용 엔터테인먼트 시스템 PCB.

표준 PCB와 특수 PCB의 핵심 차이점

표준 PCB의 주요 산업 규격

· 국제 표준: IPC-2221: 강성 PCB용 일반 설계 표준;

· IPC-6012: 강성 PCB의 자격 및 성능 사양;

· UL 94: 난연성 표준 (표준 PCB는 V-0 등급을 충족해야 함).

· 규격 표준: 일반적인 기판 크기는 1.2m×1m, 1.2m×1.5m 등이며 두께는 주로 0.8mm, 1.0mm, 1.6mm(가장 보편적임)로 대부분의 장비 설치 요구사항을 충족함.

· 시험 표준: 기판은 공장 출하 전 연속성 테스트(플라잉 프로브 테스트/넷리스트 테스트), 절연 저항 테스트 및 납땜성 테스트를 통과하여 기본 전기적 성능이 기준에 부합함을 보장해야 합니다.

일반적인 유형

층 수에 따라 분류:

· 단면 PCB: 한쪽 면에만 회로가 있으며, 비용이 가장 낮고 간단한 회로에 적합함;

· 양면 PCB: 양쪽 면 모두 회로가 있으며, 비아(via)를 통해 상호 연결되며 표준 PCB의 주류 유형임;

· 다층 PCB (4-8층): 내부 층 회로를 포함하며 복잡한 회로에 적합하고 여전히 표준 범주에 속함.

· 구조별 분류: 모두 강성 PCB이며(유연한 PCB는 특수 PCB임), 고정된 형태를 가지며 휘게 할 수 없음.

표준 PCB(FR-4 기판을 주로 기반으로 함)는 표준화, 다용도성 및 높은 비용 효율성이라는 핵심 특성 덕분에 전자 장치에서 가장 널리 사용되는 회로 기판 유형이 되었습니다. 이들의 구체적인 장점은 다음과 같습니다:

최고의 비용 경쟁력

· 낮은 기판 비용: FR-4 에폭시 수지 유리섬유 기판은 현재 대량 생산 규모가 가장 큰 PCB 기판입니다. 원자재 가격은 세라믹 또는 로저스(Rogers)와 같은 특수 기판의 1/10에서 1/50 수준에 불과하며,

공급이 안정적입니다.

· 낮은 공정 비용: 완전히 표준화된 제조 공정을 채택하여 특수 장비나 맞춤형 공정이 필요하지 않으며, 대량 생산 수율이 98% 이상에 달해 개별 제품 비용을 추가로 절감할 수 있습니다.

· 낮은 조달 비용: 시장 내 공급이 충분하며, 상류 및 하류 산업 체인(기판, 가공, 테스트)이 성숙해 있습니다.

소형 및 중형 배치 구매 시에도 낮은 단가를 얻을 수 있어 소비자 가전 및 소형 가전 제품과 같이 비용에 민감한 제품에 적합합니다.

성숙한 표준화 시스템

· 설계 표준화: IPC-2221 및 UL과 같은 전 세계적으로 인정받는 표준을 따르기 때문에 설계자는 재검증 없이 직접 성숙한 설계 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

· 공정 표준화: 드릴링 및 도금에서부터 납 마스킹 및 성형에 이르기까지 모든 공정에 명확한 산업 표준이 있으며, 서로 다른 제조업체에서 생산하는 표준 PCB 간의 호환성이 매우 높아 공급업체를 변경할 때 설계를 조정할 필요가 없습니다.

공급업체를 변경할 때 설계를 조정할 필요가 없습니다.

· 검사 표준화: 연속성 테스트, 절연 테스트, 납 흡착성 테스트와 같은 검증 절차가 통일되어 있어 제품 품질을 정량화하고 추적할 수 있으므로 품질 리스크를 줄일 수 있습니다.

넓은 범용성과 적응성

· 시나리오 적응성:

** 소비자 전자기기(텔레비전, 라우터), 산업용 제어 장비(일반 PLC), 사무기기(프린터), 자동차 전자장치(차량 내 엔터테인먼트 시스템) 등 기존의 90% 이상 전자기기를 포괄하여 단일 시나리오를 위한 맞춤 제작이 필요하지 않음. **부품 호환성:

** THT 및 SMT와 같은 주류 납땜 공정에 적합하며, 표면 실장형과 스루홀 등 일반적인 패키징 방식의 모든 부품을 지원하여 설계 유연성 우수.

** 표면 실장 및 스루홀 등 일반 패키지 구성 요소 전반을 지원하며, THT 및 SMT와 같은 주류 납땜 공정에 적응하여 높은 설계 유연성을 제공합니다.

· 층 수 커버리지:

** 단면 기판부터 8층 기판까지 모두 표준 PCB 범주에 포함되어 간단한 회로(장난감 제어 기판)부터 복잡한 회로(컴퓨터 메인보드)까지 다양한 요구사항 충족.

안정적인 기본 성능

· 신뢰할 수 있는 전기적 성능: 안정된 유전율(4.2~4.7@1GHz), 절연 강도는 기존 저전압/고전압 회로의 요구사항을 충족(AC 2000V 내전압 시험), 신호 전송 안정적

저주파(<2GHz) 환경에서는 손실이 무시할 수 있을 정도로 작음;

· 기계적 성능 기준 충족: 높은 경도를 가지며 쉽게 변형되지 않아, 1.6mm 두께의 FR-4 PCB는 나사 고정 및 커넥터의 연결/분리와 같은 일반적인 설치 하중에도 견딜 수 있으며 장비의

구조 지지 요구사항을 충족함;

· 환경 적응성: 상온(-20℃~85℃) 및 건조한 환경에서 장기간 성능 저하 없이 대부분의 실내 전자기기 사용 조건에 적합함.

공급망 및 납품의 편의성

· 짧은 생산 주기: 표준화된 공정으로 맞춤 개발이 필요 없으며 소량에서 중량 생산 주문까지 단 3~5일 이내 납품 가능하여 특수 PCB(일반적으로 10~15일 소요) 대비 훨씬 빠름;

· 다양한 공급업체 선택 가능: 전 세계적으로 수만 곳의 표준 PCB 제조업체가 대규모 공장부터 소규모 작업장에 이르기까지 다양하게 존재하여 구매자들에게 협상의 여지를 충분히 제공합니다.

· 편리한 애프터서비스 및 유지보수: 표준 PCB는 고장 진단 및 교체 비용이 낮아 유지보수 담당자가 회로를 신속하게 식별하고 부품을 교체할 수 있으므로 장비의

유지보수 비용

설계 및 생산의 낮은 진입 장벽

낮은 설계 장벽: 엔지니어가 특수 기판(예: 세라믹 소결 공정 또는 로저스의 고주파 설계)의 특성을 습득할 필요 없이 일반적인 전자공학 지식만으로도

설계를 완료할 수 있습니다. 낮은 생산 장벽: 소형 및 중형 공장도 드릴링 머신, 노광 장비, 에칭 라인과 같은 표준화된 장비를 통해 대량 생산이 가능하며, 고가의 설비 투자가 필요하지 않아

비용 절감을 더욱 촉진합니다.