서킷 카드 어셈블리란 무엇인가요?

회로 카드는 전자 부품이 포함된 인쇄 회로 기판입니다. 회로 카드를 조립하는 과정에는 여러 단계가 포함됩니다. 첫 번째 단계는 회로를 설계하는 것입니다. 여기에는 전문 소프트웨어와 회로도 캡처 도구를 사용하는 것이 포함됩니다. 회로도가 준비되면 다음 단계는 PCB를 인쇄하는 것입니다. 그런 다음 구리를 에칭하고 비전도성 재료의 양면에 라미네이트하여 PCB 기판으로 사용합니다.

인쇄 회로 기판 어셈블리

인쇄 회로 기판 조립은 전자 부품을 인쇄 회로 기판에 연결하는 복잡한 공정입니다. 인쇄 회로 기판에는 전자 부품을 서로 연결하는 전도성 경로가 포함되어 있습니다. 그런 다음 이 기판을 비전도성 기판에 장착합니다. 최종 조립이 완료되면 전자 부품이 납땜되거나 보드에 삽입됩니다.

인쇄 회로 기판은 단면, 양면 또는 다층으로 구성될 수 있습니다. 단면 기판은 하나의 구리 층으로 구성되며, 양면 기판은 두 개의 층으로 구성됩니다. 다층 PCB는 내부 레이어에 더 많은 부품 밀도와 회로 추적을 허용합니다. 다층 PCB는 전자 부품 및 장치에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 그러나 다층 PCB는 현장에서 수리하거나 수정하기가 어려울 수 있습니다.

PCB 조립 공정은 설계에서 시작됩니다. PCB의 구성 요소 레이아웃은 구리 층의 수와 위치에 따라 결정됩니다. 레이어가 많은 PCB는 생산이 더 복잡하고 시간이 오래 걸립니다. 레이어가 많을수록 설계자에게 더 많은 라우팅 옵션과 신호 무결성에 대한 더 나은 제어를 제공하지만 생산 비용이 더 많이 들기 때문에 레이어 수와 상호 연결 설계를 선택하는 것은 설계할 회로에 따라 달라집니다. 어셈블러는 또한 어셈블리 프로세스 중에 패널에 구성 요소를 배치합니다.

회로 카드 조립 과정

회로 카드 조립은 전자 부품을 인쇄 회로 기판(PCB)에 연결하는 프로세스입니다. 회로 카드 조립에는 회로를 제작하고, 전자 부품을 배치하고, 납땜하는 작업이 포함됩니다. 또한 최종 조립 전에 회로 카드를 청소하고 품질을 검사하는 작업도 포함됩니다.

회로 카드는 단면 또는 양면 제품일 수 있습니다. 구성 요소 또는 테스트 지점을 식별하는 실크스크린이 있을 수 있습니다. 전자 제품을 연결하는 데 사용하거나 컴퓨터의 기능을 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 회로 기판을 조립하려면 약간의 납땜 기술과 특수 장비가 필요합니다. 또한 가는 팁이 달린 납땜 인두가 필요합니다. 미세한 팁을 사용하면 작은 부품을 납땜하고 생산 속도를 제어하기가 더 쉬워집니다. 납땜 인두를 보정하고 PCB와 부품을 예열하여 제대로 연결되도록 하는 것도 중요합니다.

회로 카드에는 PCBA 기판에 의해 함께 고정된 여러 층의 전자 부품이 있습니다. 이러한 PCBA 기판은 구리 또는 기타 전도성 재료로 만들 수 있습니다. 구리 층도 회로 기판에 적층되며 때로는 여러 층이 사용되기도 합니다. 그런 다음 구리를 솔더 마스크로 덮어 단락과 부식으로부터 부품을 보호합니다. 초창기에는 배터리나 직류로 회로에 전원을 공급했습니다. 나중에 니콜라 테슬라가 교류 전류를 발명하여 전류의 전압을 변화시킬 수 있게 되었습니다.

회로 카드 조립에 사용되는 재료

회로 카드의 조립 공정에는 다양한 재료가 사용됩니다. 가장 일반적인 것은 유전체 재료인 FR-4입니다. 구리 피복 라미네이트는 오늘날 널리 사용되는 또 다른 소재입니다. 구리 피복 라미네이트는 에칭되지 않은 구리를 포함하는 보드 스톡의 한 유형입니다.

회로 카드 조립에 사용되는 재료는 전기적 및 열적 특성에 따라 선택됩니다. 또한 정부 요건을 충족하기 위해 선택될 수도 있습니다. 예를 들어, 유럽 연합의 유해 물질 제한(RoHS) 지침은 특정 금속 및 화학 물질의 사용을 제한합니다. 재료의 성능을 평가하는 또 다른 방법으로는 UL(Underwriters Laboratories) 등급이 있습니다. 이 등급은 많은 전자 장치에 필수적입니다.

회로 카드 조립에 사용되는 재료에는 지지용 기판과 연결용 전도성 층이 있습니다. 기판은 유연하거나 융기된 형태 또는 금속 코어 보드일 수 있습니다. 그런 다음 구리를 기판에 적층합니다. PCBA의 유형에 따라 여러 개의 구리 층이 있습니다. 마지막으로 부식을 방지하고 납땜 단락의 위험을 줄이기 위해 회로 카드 표면에 솔더 마스크를 적용합니다.

회로 카드 조립 비용

회로 카드는 전자 부품을 인쇄 회로 기판의 소켓에 연결하는 전도성 경로가 있는 평평하고 얇은 유전체 재료 조각입니다. 회로 카드를 조립하는 프로세스를 회로 카드 조립(CCA)이라고 하며, 유전체 기판에 패턴을 에칭하고 전자 부품을 추가하는 작업이 포함됩니다.

회로 카드 조립 비용은 몇 가지 요인에 따라 달라집니다. 한 가지 중요한 요소는 인건비입니다. 북미의 한 조립 회사는 3일 소요되는 회로 기판당 평균 $1,100달러를 청구하는 반면, 중국에서는 동일한 수량의 경우 $545달러에 불과합니다. 또한 인건비는 지리적 위치에 따라 달라집니다. 예를 들어 북미에서는 회로 기판 1개당 약 $1,100의 비용이 드는 반면, 중국에서는 동일한 카드 어셈블리 1개당 $550의 비용이 듭니다.

PCB 조립 공정은 고도로 맞춤화되어 있으므로 인쇄 회로 기판의 비용이 증가합니다. 하지만 예산을 초과하지 않으면서 맞춤 제작이 가능한 중간 지점이 있습니다. 또한 비용 효율적인 서비스를 제공하는 계약 제조 파트너를 이용하면 PCB 조립 비용을 최소화할 수 있습니다. PCB 조립에는 자동화 기계뿐만 아니라 여러 사람의 공정도 포함됩니다.

5G의 다양한 주파수 대역에서의 PCB 회로 재료 선택과 그 영향

5G 전환은 많은 산업에서 중요한 결정이 될 것이지만, 전환은 애플리케이션과 운영 방식에 따라 달라집니다. 일부 업계에서는 경쟁력을 유지하기 위해 새로운 기술을 빠르게 도입해야 하는 반면, 다른 업계에서는 시간을 두고 천천히 도입해야 할 수도 있습니다. 어떤 산업에 속해 있든 새로운 고속 재료 사용과 관련된 잠재적 비용을 고려해야 합니다. 고속 재료를 사용하면 PCB의 스택업 시간이 크게 늘어날 수 있으므로 시간을 들여 올바른 결정을 내리는 것이 좋습니다.

유전 상수

PCB 소재를 선택할 때 유전율은 중요한 고려 사항입니다. 유전율은 온도 변화에 노출되었을 때 재료가 얼마나 빨리 팽창하고 수축하는지를 결정합니다. PCB 재료의 열전도율은 일반적으로 켈빈당 미터당 와트 단위로 측정됩니다. 유전체 재료마다 열전도율이 다릅니다. 예를 들어 구리의 열 전도율은 386W/M-oC입니다.

PCB 재료를 선택할 때는 기판의 유효 유전 상수가 전자파의 속도에 영향을 미친다는 점을 기억하세요. PCB 기판 재료의 유전 상수와 트레이스 형상에 따라 신호가 회로를 얼마나 빨리 이동할 수 있는지가 결정됩니다.

유전율은 5G 네트워킹을 위한 PCB 소재를 선택할 때 핵심적으로 고려해야 할 사항입니다. 유전율이 높으면 전자기 신호를 흡수하여 통신 감도가 저하됩니다. 따라서 유전율이 낮은 PCB 소재를 선택하는 것이 중요합니다.

트레이스 두께

5G 기술의 주파수 범위는 이전의 무선 통신 기술보다 더 넓습니다. 이는 짧은 구조일수록 신호에 의해 여기되기 쉽다는 것을 의미합니다. 일반적으로 단일 PCB 트레이스의 파장은 1센티미터입니다. 이 주파수 범위에서는 단일 트레이스가 훌륭한 수신 안테나가 될 수 있습니다. 그러나 주파수 범위가 넓어지면 PCB 트레이스의 민감도가 증가합니다. 따라서 최적의 차폐 방식을 결정하는 것이 중요합니다.

5G 표준의 주파수 대역은 저대역과 고대역의 두 부분으로 나뉩니다. 첫 번째 대역은 밀리미터파 영역이고 두 번째 대역은 6GHz 임계값 미만입니다. 30GHz와 77GHz를 중심으로 한 대역은 모바일 네트워크에 사용됩니다.

두 번째 대역은 저대역으로, 에너지 부문에서 원격 풍력 발전소, 광산, 유전과 통신하는 데 주로 사용됩니다. 또한 농업 분야에서 스마트 센서를 연결하는 데에도 사용됩니다. 1.7GHz~2.5GHz를 전송하는 중대역 5G는 속도와 커버리지 사이의 균형이 잘 잡혀 있습니다. 넓은 지역을 커버하도록 설계되어 상대적으로 빠른 속도를 제공하지만 가정용 인터넷보다 여전히 빠릅니다.

비용

전자 제품 제조에 있어 PCB의 소재 선택은 매우 중요합니다. 5G와 같은 고주파 대역에서 제조할 때는 많은 어려움이 있습니다. 다행히도 PCBA123은 이 새로운 주파수 대역의 요구 사항을 충족하는 재료 제품군을 개발했습니다.

5G 네트워크에 사용되는 더 높은 캐리어 주파수는 더 빠른 데이터 속도와 더 낮은 지연 시간을 가능하게 합니다. 이를 통해 훨씬 더 많은 수의 디바이스에 대한 연결성이 향상될 것입니다. 이는 5G가 사물 인터넷의 표준이 될 수 있음을 의미합니다. 그러나 주파수 대역이 증가함에 따라 디바이스의 복잡성도 증가합니다.

다행히도 PCB 비용을 절감할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 예를 들어, 한 가지 옵션은 Tg가 낮은 저손실 액정 폴리머를 사용하는 것입니다. 이 옵션은 비용을 낮출 수 있지만 새로운 유전율 문제가 발생할 수 있습니다. 또는 제조업체는 저온 애플리케이션에 더 적합한 유연한 세라믹과 폴리이미드를 사용할 수 있습니다.

열팽창

고주파 PCB 회로에는 다양한 열팽창 특성을 가진 재료가 필요합니다. FR-4가 고주파 회로에 가장 많이 사용되는 재료이지만 손실을 최소화하는 데 사용할 수 있는 다른 재료도 많이 있습니다. 이러한 재료 중에는 순수 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 세라믹 충전 PTFE, 탄화수소 세라믹 및 고온 열가소성 플라스틱이 있습니다. 이러한 소재는 Dk 값이 다양하며 손실 계수는 표면 오염 물질, 라미네이트 흡습성 및 제조 온도에 따라 결정됩니다.

5G 기술에 사용되는 PCB 회로 재료는 더 높은 온도 변화에 대한 저항력이 있어야 합니다. 열 저항을 높이면 기존 회로 기판 처리 시설을 사용하여 회로 기판을 처리할 수 있습니다. 또한 5G 기술에는 더 높은 품질의 PCB 재료가 필요합니다. 예를 들어 Isola MT40은 두께 방향 열팽창 계수가 0.03으로 낮은 재료로, 고주파 애플리케이션에 적합하다는 것을 나타냅니다.

신호 무결성을 보장하기 위해 5G 시스템에는 고속 및 고주파 부품이 필요합니다. 효과적인 열 관리를 통해 이러한 구성 요소는 가능한 최고 속도로 작동하도록 설계할 수 있습니다. 열 전도도 또는 TCR은 온도와 관련하여 기판의 유전 상수를 측정하는 특성입니다. 회로가 고주파 작동 중이면 열이 발생하고 유전체 성능이 저하됩니다.

PCB 디자이너란?

이 글에서는 PCB 디자이너가 무엇인지, 어디에 있는지, 어떤 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는지, 어떤 직업 기회가 있는지에 대해 설명합니다. PCB 디자이너는 인쇄 회로 기판의 설계를 담당합니다. 또한 설계 규칙 검사를 사용하여 배치와 라우팅이 올바른지 확인합니다. 이를 통해 제조 재회전 횟수를 줄일 수 있습니다.

인쇄 회로 기판 설계자

인쇄 회로 기판을 제작할 때 엔지니어는 창의력을 발휘하여 혁신적인 솔루션을 제공해야 합니다. 회로도, 부품 목록, 보드 기능에 대한 기본 설명을 바탕으로 고객의 요구를 충족하는 설계를 개발해야 합니다. 또한 인쇄 회로 기판 엔지니어는 설계 표준을 수립하고 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하며 완성된 설계 요소를 검증해야 합니다. 기타 중요한 업무로는 치수, 수량, 재료 확인 등이 있습니다.

인쇄 회로 기판 디자이너는 인쇄 회로 기판을 설계하고 배치하는 사람입니다. 이들은 CAD(컴퓨터 지원 제도) 프로그램을 사용하여 부품을 정확하게 배치할 수 있는 컴퓨터 설계를 만듭니다. 또한 창의력을 발휘하여 고객의 사양을 충족하기 위해 부품을 어떻게 배치해야 하는지 결정해야 합니다. 제품에 따라 디자이너는 독립적으로 일하거나 회사에서 일할 수도 있습니다. CAD 소프트웨어를 사용하여 맞춤형 디자인을 만들거나 기존 디자인을 최적화해야 할 수도 있습니다.

PCB 설계에 사용되는 CAD 소프트웨어는 PCB 설계자가 부품 라이브러리를 준비하도록 요구합니다. 이러한 라이브러리 부품에는 저항기, 커패시터, 커넥터 및 집적 회로가 포함됩니다. 이러한 부품은 가장 효율적인 기능을 구현하기 위해 올바른 위치에 배치되어야 합니다.

PCB 디자이너의 장소 및 경로

PCB 설계자는 전자 및 CAD 소프트웨어에 대한 이해도가 높아야 합니다. 또한 RF 및 아날로그 레이아웃에 대한 충분한 경험이 있어야 합니다. 또한 PCB와 관련된 일반적인 설계 규칙에 대한 지식이 있어야 합니다. 또한 엔지니어링 도면 및 라이브러리 작업에 능숙해야 합니다. 또한 BOM 및 구성 관리의 개념에 대해서도 잘 알고 있어야 합니다.

PCB 설계자가 사용하는 컴퓨터 소프트웨어

PCB 디자이너는 다양한 도구와 소프트웨어를 사용하여 회로 기판을 제작합니다. PCB 설계 소프트웨어는 프로세스를 자동화하고 품질을 개선할 수 있습니다. 또한 설계자와 이해관계자가 변경 사항을 확인하고 모든 프로젝트 사양이 충족되는지 확인할 수 있습니다. PCB 설계 소프트웨어는 회로 기판을 만드는 것 외에도 엔지니어가 프로젝트에서 협업하는 데 도움이 됩니다.

PCB 설계 소프트웨어는 비용과 기능이 다양합니다. 필요에 맞는 프로그램을 선택하세요. 일부 소프트웨어는 무료인 반면, 일부 소프트웨어는 약간의 투자가 필요합니다. 또한 사용 중인 운영 체제도 고려해야 합니다. 일부 PCB 설계 소프트웨어는 MacOS 및 Linux와 호환되지만, 다른 소프트웨어는 Windows OS가 필요합니다.

일부 PCB 디자이너 소프트웨어에는 복잡한 회로 기판을 쉽게 만들 수 있는 고급 기능이 있습니다. 이러한 도구 중 일부는 여러 형식으로 디자인을 내보낼 수도 있습니다. PCB 설계 소프트웨어가 광범위한 지원을 제공하고 방대한 표준 부품 라이브러리를 제공하는지 확인하세요. 이렇게 하면 새 부품을 만들 때마다 다시 만들지 않아도 됩니다.

PCB 디자이너를 위한 경력 기회

PCB 설계 업무에는 다양한 직무가 있습니다. 이러한 디자이너는 엔지니어 및 기타 디자이너를 포함한 다양한 사람들과 협력하여 완벽한 보드를 만듭니다. 최종 설계가 모든 사양을 충족할 수 있도록 뛰어난 커뮤니케이션 능력을 갖춰야 합니다. 또한 고객 및 제조업체와 소통하여 설계가 최종 제품에 어떻게 도움이 되는지 설명합니다. 훌륭한 PCB 디자이너는 구두 및 서면 커뮤니케이션 능력이 뛰어나야 합니다.

교육은 PCB 디자이너의 경력에서 매우 중요한 부분입니다. PCB 디자이너는 학사 학위 외에도 추가 자격증과 학습 과정을 통해 PCB 설계에 대한 지식을 쌓을 수 있습니다. 이러한 과정은 PCB 도구 및 기술 트렌드에 대한 전문 교육을 제공할 수 있습니다. 이러한 프로그램 중 일부는 다양한 기관에서 온라인으로 제공합니다.

PCB 설계자는 전자 및 CAD 소프트웨어에 대한 폭넓은 지식이 있어야 합니다. 또한 RF 및 아날로그 레이아웃에 대한 실무 지식이 있어야 합니다. 또한 설계자는 소프트웨어에서 PCB 설계를 생성하는 방법을 알고 있어야 하며, PCB의 실제 버전을 디지털 형식으로 보고 오류를 확인할 수 있어야 합니다. 이러한 유형의 전문 지식은 설계자가 회로 기판 제작에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있기 때문에 중요합니다.

회로 기판에 전원을 공급하는 방법

회로 기판에는 여러 가지 구성 요소가 있습니다. 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 저항입니다. 전자 신호를 전환하는 데 사용되는 트랜지스터와 커패시터도 있습니다. 이러한 각 구성 요소는 중요하며 특정 용도로 사용됩니다. 이러한 모든 구성 요소를 올바르게 조합하면 회로 기판이 작동합니다.

저항기

저항은 디바이스를 통해 흐를 수 있는 전류의 양을 제한하는 데 사용됩니다. 온도 계수 및 허용 오차를 포함하여 저항 값에 영향을 미치는 몇 가지 매개 변수가 있습니다. 온도 계수는 저항이 전류를 얼마나 정확하게 제한하는지를 나타내며, 일반적으로 높은 정밀도가 필요한 애플리케이션에 지정됩니다. 온도 계수는 저항 재료와 기계적 설계에 따라 결정됩니다.

저항기는 최대 정격 전력에서 매우 뜨거우므로 일반적으로 최대 전력의 50%로 적용됩니다. 이 경감 절차는 신뢰성과 안전성을 높입니다. 저항기의 최대 정격 전력은 제품의 설계와 방열판의 용도에 따라 달라집니다. 대형 권선 저항기는 최대 1,000와트까지 정격화될 수 있습니다.

저항기는 회로 기판의 핵심 부품입니다. 스루홀과 표면 실장의 두 가지 유형이 있습니다. 스루홀 저항기는 표면 실장 저항기보다 크기가 작으며 주로 프로토타이핑 및 브레드 기판에 사용됩니다. 반면 표면 실장 저항기는 PCB 또는 결합 랜딩 패드에 장착하도록 설계된 작은 검은색 직사각형입니다. 이러한 저항기는 일반적으로 로봇이나 오븐을 사용하여 장착되며 납땜으로 제자리에 고정됩니다.

선형 레귤레이터

선형 레귤레이터는 회로 기판에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 하지만 상대적으로 효율이 낮고 많은 애플리케이션에서 성능이 좋지 않습니다. 레귤레이터의 효율은 가변 직렬 저항처럼 작동하는 내부 트랜지스터에 따라 달라집니다. 또한 입력과 출력 전압 차이가 크면 전력 손실이 커집니다. 이를 보완하기 위해 선형 레귤레이터의 데이터시트에는 바이패스 커패시터가 명시되어 있습니다.

선형 전압 조정기는 입력 전압 핀, 출력 전압 핀, 접지 연결의 세 가지 단자로 구성됩니다. 전자 회로의 필수 구성 요소이며 많은 저전력 공급 관리 시스템에서 사용됩니다. 이 레귤레이터는 PCB의 로컬 전압 변환을 위해 일반적으로 선택되며 스위칭 모드 레귤레이터보다 낮은 노이즈를 제공합니다. 1 ~ 24V의 입력 전압과 최대 5A의 구동 전류를 제공할 수 있습니다.

이 유형의 레귤레이터는 일반적으로 저전류, 노이즈에 민감하고 공간 제약이 있는 애플리케이션에 사용됩니다. 또한 소비자 가전 및 IoT 디바이스에서도 널리 사용됩니다. 전력 손실보다 저비용이 더 중요한 보청기 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

스위치 모드 레귤레이터

스위칭 모드 레귤레이터는 주전원 전압을 더 높은 전력 출력으로 변환하는 전자 회로에 사용되는 장치입니다. 이러한 전원 공급 장치는 선형 AC-DC 전원 공급 장치에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 크기가 작고 전력 소비를 줄이며 많은 일반 전자 장치에서 찾을 수 있습니다. 예를 들어, TV, DC 모터 드라이브 및 대부분의 PC에 사용됩니다. 스위치 모드 전원 공급 장치의 기술은 비교적 새롭지만 전자제품의 일반적인 구성 요소로 자리 잡고 있습니다.

스위칭 레귤레이터 PCB의 설계는 회로의 스위칭 전류량을 최소화하도록 최적화되어야 합니다. 회로 기판의 레이아웃에 영향을 미치지 않도록 충분히 짧아야 하며, 방사 및 전도 간섭의 영향을 최소화하도록 설계해야 합니다. 또한 회로 기판은 필요한 전류를 전달할 수 있는 적절한 구리 두께를 가져야 합니다. 적절한 열팽창 계수로 설계해야 합니다. 고속 SMPS를 설계할 때 중요한 파라미터인 회로 기판의 도체 손실을 고려하는 것이 중요합니다.

SW 핀은 입력 커패시터 아래로 라우팅해야 합니다. 트레이스는 얇고 짧아야 EMI를 줄이면서 작은 SW 노드를 유지할 수 있습니다. 경우에 따라 비아를 사용하여 SW 핀을 인덕터에 연결하는 것이 유리할 수 있습니다. 하지만 비아는 EMI를 추가하므로 꼭 필요한 경우가 아니라면 사용하지 않는 것이 좋습니다.

다이오드

다이오드의 원리는 간단합니다. 특정 전류는 한 방향으로 흐르게 하고 다른 방향은 차단하는 것입니다. 다이오드에는 양극과 음극이라는 두 가지 요소가 있습니다. 화살표 모양의 반도체 소자입니다. 부하와 직렬로 연결하면 양극에서 음극으로 전류가 흐르게 됩니다. 다이오드는 트랜지스터처럼 작동하지만 양극과 음극의 양면이 있는 단순한 2소자 반도체 소자입니다. 화살표 방향으로 전기를 전도하므로 다이오드를 사용하는 스위치가 있는 회로 기판이 있으면 전류가 음극에서 양극으로 흐릅니다.

다이오드는 회로를 통해 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있는 반도체 장치입니다. 다이오드를 음의 위치에 놓으면 순방향으로 바이어스되어 전압이 음의 피크에 도달하면 다이오드가 전류를 전도합니다. 그러면 전류가 커패시터를 통해 흐르고 입력 전압이 상승함에 따라 전하를 유지합니다.