[정보] PCB 생산공정을 알아보자.

공정도 1. 내층 i

재단, 내층 노광/현상/부식/박리

1. 내층 자재 재단 40

제품 사양에 따라 Core CCL(내층 원자재)를 사내 작업표준 치수로 절단하는 공정으로 407mm X 510mm와 510mm X 610mm가 주로 많이 사용되고, Sawing Machine으로 재단함

 

1. 내층노광

Core CCL 상에 Lamination된 Dry Film위에 Working Film<Negative(음각용)Flim>을 정합하여 맞춘 후, 정해진 노광량과 노관시간의 빛 에너지를 공급해 회로가 될 부분에 Dry Flim을 Monmer(단랑체)에서 Polymen(중합체)로 반응시켜 필요한 패턴 이미지를 재현해 내는 공정

 

1. 내층현상

노광에서 Polymen(광경화 중합체)로 변하지 않는 Dry Flim 부분, 즉 빛을 받지 않는 부분인 Monomer(미경화 단랑체) 부분을 Chernical(Na2 CO3)을 이용해 벗겨내는 공정.

Chermical의 농도, 온도, Converyor의 속도 그리고 Spray의 압력 및 소포제 사용량의 적정도가 현상 품질에 영향을 미침

 

1. 내층부식 및 박리

부식은 Core CCL상의 동박 중 Dry Flim으로 덮여진 부분 외, 즉 회로 Pattern이 아닌 부분의 노출된 동박을 약품으로 제거하는 공정이고, DFR 박리는 부식방지막 역할이 종료된 동박 회로상의 Dry Flim Resist를 1-5%의 NaOH나 KOH로 벗겨내는 공정으로 투입-> 팽윤(부풀림)/용해 -> 박리 -> 세정 -> 건조의 절차를 거침.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 2. 내층 ii

Bonding, Lay-Up, Press Lamination

2-1    Bonding(본딩)

레이 업(적층) 작업을 위해 1차로 내층 회로가 형성, Thin Core CCL을 Prepeg(층간 접착제)와 하나로 맞붙이는 작업

 

2-2     Lay Up(레이 업=적층)

회로가 만들어진 내층기관과 Prepreg(Bonding Material:접착제) 그리고 외층이 가공도리 동박을 설계 사양에 맞게 정합을 유지하도록 겹쳐서 차곡차곡 쌓는 작업을 하는 공정으로 Mass Lamination(6층 이상의 경우 Rivet을 사용)방법과 Pin Lamination 방법이 있음

 

2-3    Press Lamination(성형)

흑화 처리가 완료된 내층과 층간 절연물 그리고 외층용 동박등을 하나로 접착 시키는 작업, 고온 진공상태에서 일정시간 가압 후, 실온까지 Cooling해 완료하는 공정이다. Press의 진공도, 평행도와 압력, 열 전달 방법과 효율 그리고 특히 사용되는 Prepreg의 Glass Weave Type, Resin Flow Rate, Resin Content, Gel Time, Tg Point, Volatille Content등의 품질에 영향을 미침

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 3. 드릴 i

제단, 면취, Stack

3-1    외층자재제단

제품 사양에 따라 CCL(외층 원자재)를 사내 작업표준 치수로 절단하는 공정이다.

407mm X 510mm와 610mm가 주로 많이 사용되고, Sawing Machine으로 재단한다.

이 재단 공정에서 특히 주의할 점

• Foreign Material (이물질)
• Warp(휠)
• Pit(피트)
• Dent(덴트)
• Scratch(스크래치, 긁힘)
• 찍힘

 

3-2    면취 (모서리 다듬기)

절단기로 원자재를 절단하면 패널의 외곽 모서리에 Copper Foil(동박) Glass Fiber(유리섬유) Ehsms Epoxy Resin(에폭시 레진)의 잔사나 잔류물이 남아 이를 다듬어 제거하기 위해 필요한 공정

 

3-3    Stack(대량)

재단과 면취 작업이 완료된 패널에 드릴 가공을 하기 위해 각 패널을 동시에 가공할 수량만큼 쌓고 핀을 박아 고정하는 공정

 

 

 

 

 

공정도 4. 드릴 ii

Drill, Drill bit

4-1    Drill (구멍 가공)

고객의 Hole 정보를 기초로 사내에서 편집한 X-y Coordinates를 이용해 CNC(Computer numerial-Control)방식으로 Working Panel상에 구멍을 가공하는 공정 작업을 위해 다음과 같은 준비물이 필요하다.

• X-Y 좌표 데이타
• Drill Bit(구멍가공 소도구)
• Aluminum Entry Foil
• Bakelite Back-up Board
• Drill Parameter (RP M/sfm/Chip Load)

 

4-2    Drill Bit (드릴 비트)

PCB Drill Bit는 PCB제조의 요구 특성에 적합한 초경합금이 사용되고 있음.

초경합금의 주성분은 텅스텐 카바이드(WC=Tungsten Carbide)와 코발트(Co-Cobalt)이고, 필요에 따라 Tic, Ta, Nb등이 첨가된 것도 있음. 또한 Drill Bit는 다음과 같은 결합에 주의해야 한다.

• Critical Defects (치명 결함) / Chips / Layback
• Major Defects (중 결함) / Overlap / Offset
• Minor Defects (경 결함) / Gap / Negative / Flair / Hook

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 5.

정면, Lamination, 노광, 현상

5-1    Scrubbing (스크러빙 : 정면) / (세척)

도금된 동박 상에 발생된 산화 막이나 지문 등을 제거하고, Dry Film이 잘 접착되도록 동박면을 거칠게 하는 공정

 

5-2    Lamination(라미네이션 : (적층))

정면처리된 패널상에 Dry Film (Photo Sensitive Dry Film Resist : 감관성 사진 인쇄 막)을 정해진 열관 압력으로 압착, 도포하는 공정

 

5-3    노광

작업 및 패널의 Lamination된 Dry Film위에 Working Film을 정합하고, 정해진 Intensity와 Time(노광시간)의 빛 에너지를 공급해 Monomer(단량체)를 Polymer(중합체)로 반응시켜 필요한 패턴 이미지를 재현하는 공정

 

5-4    현상

노광에서 Polymer(광경화 중합체)로 변하지 않은 부분, 즉 빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체) 부분을 Chemical (Na2, CO3)을 이용해 벗겨내는 공정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 6. 도금 i

무전해 동 도금

6-1    무전해 동 도금

무전해(무전기분해) 동도금 공정

화학이나 Catalyst(촉매)도금이라고도 하고, Hole 내벽에 전도체인 동을 입혀 전도성을 부여해 PTH(Plated Through Hole)도금, 패널 전체에 도금이 됨으로 무전해 Panel Plating이라고도 함.

• 무전해 동도금은 Metal Deposition(금속 석출법)으로 Chemical oxidation / reduction reaction(화학적 산화/환원 반응)을 이용해, 비전도체의 표면에 금속 이온을 코팅하는 기술
• 무전해 동도금 공정은 비금속으로 된 관통 Hole(Through Hole)내벽에 전도성 물질은 코팅하는 방법으로, 도금데는 두께는 다음과 같이 나눈다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 7. 도금 ii

전해 동 도금, 부식

7-1    전해 동 도금(Electro Copper Plating)

앞 공정에서 영상처리가 완료된 후 고객의 요구에 따른 전기적 특성 용량에 적합하도록 회로 패턴 및 Hole 내벽에 규정된 두꼐의 동을 전기석출법(Electro-Deposition)을 사용해 선택적으로 2차 도금하는 공정으로 석출량은 전류밀도와 석출시간으로 결정됨

 

7-2    전해 땜납 도금(Electro Solder Plating)

회로 및 Hole 내벽에 도금된 동위에 전기 석출법을 사용해 땜납을 추가 석출 도금함으로 다음 부식공정에서 부식방지막(Etching Resist)의 역할을 하도록 공정을 준비하는 공정

Solder=Tin/Lead=Sn/Pb(63:37)

 

7-3    외층 부식(Etching)

알카리 부식은 작업 패널 상의 동박 중 Dry Film으로 덮여진 부분 이외, 회로 패턴이 아닌 부분의 노출된 동박을 약품 (NH4, Oh, NH4 CI)으로 제거하는 공정.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 8. PRS

Photo imagable Solider Resist 인쇄

8-1    PSR 인쇄

물리, 화헉적 환경 하에 내구성을 갖는 불변성 화학물인 Permanentink(불변성 잉크)를 도금된 동박 회로 상에 코팅해, 회로를 보호하고 HASL과 부품 실장 시 실시하는 Wave Soldering 공정에서 회로와 회로 사이에 Solder Bridge 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 실시하는 공정

*PSR ink : Photo imagable solder Resist maskink

 

다음과 같은 소 공정으로 이루어져 있음.

• Via hole 메꿈
• 건조
• 정면
• PSR 코팅(psr 잉크도포, 인쇄)
• PRE-cure(초벌, 가, 예비건조)
• PSR 노광
• PSR 현상
• Post-Cure(완전경화)
• UV Curing(자외선 경화)

 

 

 

 

 

 

공정도 9. Marking 인쇄

Legend Symbol Printing

9-1    마킹인쇄 (Legend Symbol Printing)

고객의 요구, 필요한 자료를 공급했을 때, 고객명, 최종 제품 코드, 부품번호나 좌표, 종류, 정격 용량 등 PCB상에 표기되어야 할 Symbol나 Lettering을 불변성 잉크로 기판상에 인쇄하는 공정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 10. 표면처리

Hasl, Gold Plating, Preflux

10-1    HASL(땜납 도포)

고온의 땜납 Tank에 기판 침적 후 고압 열풍으로 불어 Solder Mask가 코팅되지 않은 부분(주로 Hole 주변과 내벽 및 부품 실장용 Pad)에 균일한 두께로 땜납을 입혀주는 공정. 이는 땜납 방지막이 미 도포된 동으로 노출된 부위의 회로를 보호하고 부품 실장 시 납땜이 잘 되도록 해주기 위함임.

 

10-2    Gold Plating(금 도금)

전기적 접속부위나 빈번한 착탈로 높은 전기적 특성이 요구되는 부위에 고객의 요구에 따라 커넥터에 삽입되는 PCB의 Contact Finger Area에만 부분적으로 실시되는 도금이다. 전기적 석출방법으로 니켈과 금을 도금해 주는 공정으로 단자금도금과 점점금도금, 전면금도금 등으로 구분된다.

 

10-3    OSP (Organic Solderable Preservatives = Preflux, 프리프럭스)

열로 부터 동의 산화를 방지하기 위해 실시하는 내열 표면 처리의 일종이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 11. 외형가공

금형/라우팅/브이컷

11-1    Die Stamping Press(금형 가공)

상하 두판으로 이루어진 1Set의 Stamping Die(금형-철주조물을 수차 담금질한 형틀에 각오할 PCB의 외형과 홈과 홈따기 모양을 깍아 놓은 돌)를 70, 110, 150T의 가압 펀칭용 프레스에 장착해 순간적인 타발로 원하는 PCB 외형을 가공하는 공정이다.

 

11-2    Routing(라우팅)

PCB생산의 품질 및 생산성 향상을 위해 사용한 Working Panel(작업패널)을 고객이 요구한 최종의 제품 사이즈와 모양으로 만들기 위해 외형을 가공하는 공정으로 Drill 공정과 유사하게 CNC Router M/C와 Router Bit 및 프로그램 데이터를 Die Stamping Tool(금형)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

공정도 12. 검사

BBT, 육안검사, 포장

11-1    BBT : 전기성능검사

PCB 가공이 완료 된 후 회로상의 전기적 결함 (Open&Short), 절연간격 위반 등 기본적인 전기적 성능을 Multi-Tester로 시험하는 공정.

 

Test Fixture(JIG가 별도로 준비되어야 하고, Test 장비의 종류는 Dedicated Type과 Universal Type(범용기)가 있음.

 

11-2    Final Inspection (육안검사)

전기적 성능시험이 완료된 후 기판상에 발생한 기타 결함 즉, 제품의 크기, 가공된 Hole 퀄리티, Hole 크기, Location, 형상과 재질, 사용한 자재, 회로의 구성 형태 등 고객의 구매 규격에 대한 적합성을 중심으로 PCB제조 기술상, 관리 기술상, Workmanship Error등을 CMM(좌표측정기), 기타 계측기(Vernier Calipers, Dial Gauge, Pin Gauge, Angle Block Gauge) 측정 외 외관결합 (Cosmetic Defect)등을 확대경 검사 및 육안검사로 확인함.