전자부품산업이 빠르게 발전하고 있기 때문에 고기능성 PCB의 수요 또한 많이 늘고 있다. 이러한 PCB는 전자제품의 굴곡성(flexibility) 있는 형태로 발전하여 전자제품의 소형화 및 고밀도화가 가능하고, 반복적인 굴곡에 높은 내구성을 갖는 연성(flexible) PCB(FPCB)의 사용이 증가하고 있으며, 이런 시장의 요구에 맞춰 연성 다층 구조의 FPCB에 대한 정밀 고속 가공 기술에 대한 수요도 급격히 확대되고 있다. 따라서 장비 운영의 효율성 극대화 및 설비 투자를 최소화하고 단일 장비로 절단(half cut, full cut), 제거, 트리밍, 리페어 고정 등을 수행할 수 있는 장비 개발을 위한 스캐너/스테이지 고정밀 제어, Z축 스텝가공, 멀티포인트 비전 인식을 통한 왜곡 최소화 등의 요소기술 개발관련 내용을 소개하고자 한다.
1. 모바일 제품 고기능/소형화를 위해 3차원 실장 [3차원 부품 Stack, Embedded PCB] 필요성 증대 2. 고밀도 실장을 위해 기존 부품업체 [능동, 수동, 기타부품], PCB 업체, Set 업체간의 명확한 기술구분이 사라짐 $\rightarrow$ 기존 부품의 조합에 의한 조립이라는 패러다임 변화 요구된 [의식 개혁 필요] 3. 신 실장기술 도입의 가장 큰 장애물 중 하나는 신뢰성 확보임 신규 기술 연구/개발과 동시에 충분한 신뢰성 확보가 필수
전해동박(Electrodeposited Copper Foil)은 전기도금 공정으로 제조되는 얇은 구리 포일로서, 주로 TV, PC, 스마트폰 등 전자제품의 인쇄회로기판에서 전기신호를 전달하는 회로소재로 사용이 되며, 최근에는 모바일 IT, 전기자동차, 지능형 로봇, 그린 에너지 산업 등에서 필수적으로 적용되는 소재로 이용이 급증하고 있는 핵심소재이다. FPCB/PCB용 전해동박은 최근 휴대폰, PC와 더불어 전 세계적으로 열풍이 불고 있는 스마트폰, 태블릿 등의 최신 전자 모바일기기의 보급이 가속화됨에 따라 해당 제품들의 다기능화, 고집적화가 진행되고 있으며, 5G 이후의 Mobile 기기를 중심으로 하는 차세대 전자기기의 소재 분야의 선점을 위해서 광폭(600 mm 이상) 제품 제조가 가능한 전해 동박으로 다양한 표면처리의 $18{\sim}2{\mu}m$ 급의 얇은 두께를 갖는 경제성이 확보된 고특성 동박이 필요로 되는 상황이다. 이와 더불어 PCB/FPCB에서 요구하는 동박기술의 소개 및 현재 연구 개발 Trend를 소개하고자 한다.
PCB 무전해 주석도금의 원리와 주요 품질특성치, 그리고 최신 무전해 주석도금 약품의 기술개발 현황을 소개하고 적용사례를 소개한다. 특히 자동자용 전장제품의 무연화가 2016년부터 적용됨에 따라 현재 가장 유력한 HASL 대체 표면처리가 무전해 주석도금 (Immersion tin plating)으로 알려져 있어서 이에 대한 전반적인 소개 및 새로운 적용분야 등에 대해 발표한다.
본 논문은 PCB를 설계할 때 내부회로환경에서 테스트 정보교환을 위한 방법이 채택되는 최근의 동향을 분석해 본 것이다. PCB의 공정전체에서 설계단계가 테스트성을 개선할 수 있는 잠재력이 가장 크다. PCB는 수많은 노드가 갈수록 복잡해지므로 테스트하기가 점점 어려워지고 있다. 더 짧은 기간에 보다 신뢰성 있는 제품을 내어놓기 위해서는 PCB 테스트 성능을 개선하기 위한 정보교환이 쉬어야한다. 오늘날 가장 낮은 비용으로 결함들을 정확히 발견, 진단 및 수리하기 위하여 두세 가지 종류의 PCB 테스터들을 결합시키고 있다. 가장 효과적인 방법의 하나로 AXI는 ICT와의 결합하여 테스트의 정보를 주고받는 시스템을 많이 사용한다. 테스트를 고려한 설계(DFT)기술은 PCB와 부품들을 철저하고 신속하게 테스트하도록 해주어 PCB의 품질을 효과적으로 개선하고 테스트 개발 시간과 비용을 크게 줄이는 방법이다. 또 실질적이고 정량화가 가능하도록 하며 테스트의 반복, 진단 및 처리 속도를 개선하여 개발 주기를 단축시킬 수 있고 잠재적인 제조 결함들을 효과적으로 발견해내 고신뢰성의 PCB를 생산해 낼 수 있다.
인쇄회로기판(PCB)은 전자 제품 생산에 널리 적용되는 요소부품으로 지속적으로 양적인 성장은 물론 집적도와 같은 질적인 발전도 묵과할 수 없다. 제조현장에서 보편적으로 웨이브 솔더링 장비가 사용되고 있으나 선행 연구 및 시제품 개발 단계에서는 각 PCB 제원에 맞는 전용 장비 환경을 구성할 수 없고, 범용의 고정 장비 환경에서 정해진 시간 내에 장비의 설정 조건만 변경하여 다양한 제품 군을 생산할 수밖에 없는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 위와 같이 제한된 환경 내에서 최적의 공정 조건을 선택할 수 있도록 PCB 팔레트 도입 사례를 소개한다. 또한 현재 범용 장비에서 생산 가능 여부를 미리 판단할 수 있는 판별식을 제시하여 범용 웨이브 솔더링 장비 환경의 한계로 인해 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악하고 대응하도록 하고 궁극적으로 개발기간 단축 및 생산성 향상을 기대할 수 있도록 한다.
최근 RF용 탄성표면파 필터는 HTCC 패키지를 이용한 칩스케일 패키지 공법으로 제작되고 있다. 본 연구에서는 HTCC 패키지를 이용하는 대신에 BT 레진 계열의 PCB 기판을 이용하여 $1.4{\times}1.1$과 $2.0{\times}1.4mm$ 규격을 가지는 새로운 SAW RF 필터를 개발하였다. 본 기술을 적용하여 기존대비 약 40% 이상의 재료비 절감효과를 얻을 수 있다. 다층 PCB 기판과 $LiTaO_3$ 탄성표면파 기간간의 플립 본딩 조건을 최적화하였고, 적절한 PCB 재료선정을 통하여 PCB 기판 및 에폭시 라미네이팅 필름간의 열팽창계수 차이로 인해 발생하는 응력을 최소화시켰다. 이렇게 개발된 탄성표면파 필터는 기존의 제품에 비해 신뢰성 및 전기적 특성면에서 향상된 특성을 보였다.
레이저를 통한 플라스틱 일체형 회로형성 기술은 레이저 직접 성형 (Laser Direct Structuring, LDS) 기술과 도금기술을 이용하여 기판 표면에 전도성 회로 패턴을 형성하고 소자를 집적하여 부품을 제작하는 기술이다. 종래에는 PCB 기반의 평면기판을 기반으로 하여 제작된 소자와 부품이 전자제품의 주를 이루었으나, 최근 소자의 집적화와 제품 디자인의 유연화(flexible)로 굽힘(bendable) 형태의 스마트 시계와 같은 웨어러블(wearable) 전자 제품이 출시되었으며, 레이저를 통한 플라스틱 일체형 회로형성 기술은 미래 사회의 주를 이룰 웨어러블 형태의 제품의 상용화를 가능하게 할 뿐만 아니라 회로 집적이 가능하여 제품 혁신을 주도할 기술로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 LDS 부품의 미세 회로 구현을 위한 공정 기술 개발에 있어서 고생산성 무전해 동도금액 및 부품 실장을 위한 표면처리 기술 개발에 대한 결과를 보고한다. 미세 회로 패터닝 기술의 상용화를 위해서는 도금액의 안정성뿐만 아니라 고속 공정기술이 필요하다, 현재 국내 무전해 동 도금의 석출 속도는 시간 당 $4{\sim}5{\mu}m$ 내외이기 때문에, 생산성을 향상시키기 위해서는 시간 당 $10{\mu}m$ 정도의 고속 무전해 동 도금 공정 개발 필요하다.
최근의 전자기기는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 소형화, 고기능화 및 다양화 뿐만 아니라 경박단소화되는 추세에 있다. 이러한 시장의 요구에 대응하여 표면실장용 전자부품이 등장하여 그 사용이 점차증가하고 있고 여기에 발맞춰 국내 . 외 전자기기 제조업체가 제품내의 PCB를 SMD화하는 추세에 있다. 따라서 표면실장 부품의 조립을 위한 고밀도, 고정도의 실장기술의 개발이 요구되고 있다. 또한 부품 자동삽입 등 기존의 방법들로 조립된, 전자기기 내부에 사용 되는 PCB의 조립상태 및 각 부품의 특성들을 검사하기 위한 In-circuit Tester의 기술도 빠른 속도로 발전하여 자동화되어가고 있는 추세에 있다. 이에 따라 본 연구소에서는 '90년에 능 Mounter GCA-M2000 모델을 개발 완료하였고 현재 관련 사업부에서 양산중에 있으며, 아날로그 방식 및 디지털 방식의 In-circuit Tester 모델도 개발 완료하여 현재 양산 중에 있다. 이 지면을 빌어 소개할 기회를 갖고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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