베어 보드가 만들어지는 과정을 알면 제시되는 설계 규칙의 대부분을 이해할 수 있습니다. 최소 트랙 폭, 최소 홀 크기, 홀 주변 동박 링(애뉼러 링)의 최소 크기는 임의로 정한 값이 아닙니다. 각각 아래 단계 중 하나에서 비롯됩니다. 설명하는 순서는 도금 홀이 있는 일반적인 다층 기판을 기준으로 합니다. 세부 공정은 공장마다 다릅니다.
1. 엔지니어링 준비
무엇도 절단하기 전에 공장 엔지니어가 파일을 읽고 공정에 맞는지 검사한 뒤 생산 데이터를 준비합니다. 기판을 더 큰 생산 패널에 배치하고, 패널 가장자리에 테스트 쿠폰과 피듀셜을 추가하며, 공정에 맞게 형상을 조정합니다. 예를 들어 에칭으로 제거되는 양을 보상하기 위해 동박을 약간 더 넓게 만듭니다. 이 시점에 받는 질문은 파일에 관한 것입니다.
발생할 수 있는 문제: 층이 누락되거나, 기판 외곽이 잘못되거나, 공정으로 만들 수 없는 형상이 있는 경우입니다. 여기서 발견한 실수는 비용이 들지 않습니다.
2. 적층판 절단
동박 적층판은 큰 시트 형태로 공급됩니다. 작업 크기의 패널로 절단합니다. 다층 기판의 경우 얇은 내층 코어도 함께 절단합니다.
3. 내층: 이미지 형성과 에칭 (다층 기판만 해당)
내층 코어의 동박은 감광성 필름(포토레지스트)으로 덮습니다. 층의 패턴을 필름 마스크를 통하거나 레이저 직접 이미징으로 필름에 노광합니다. 필름 종류에 따라 노광되지 않은 부분 또는 노광된 부분을 씻어 내어, 제거해야 할 동박이 드러나게 합니다. 패널을 에칭조에 넣어 노출된 동박을 녹입니다. 남은 필름을 제거하면 동박 패턴이 남습니다.
발생할 수 있는 문제: 필름 아래로 옆 방향으로 에칭이 진행되면 트랙이 그린 것보다 좁아지고(언더컷), 매우 얇은 간격은 깨끗하게 제거되지 않을 수 있습니다. 최소 트랙 폭과 최소 간격이 필요한 이유입니다.
4. 내층 검사
자동 광학 검사(AOI)가 각 내층을 데이터와 비교합니다. 여기서 발견한 단락과 단선은 폐기하거나 수리합니다. 적층 후에는 다시 볼 수 없습니다.
5. 적층
수지가 동박에 잘 붙도록 코어를 처리한 뒤, 코어 사이에 프리프레그(부분 경화된 유리 섬유 시트)를 넣고 바깥쪽에 동박을 배치하여 쌓습니다. 적층한 스택을 가열 프레스에 넣어 수지를 녹이고 압력을 가해 경화시켜 하나의 단단한 패널로 만듭니다.
발생할 수 있는 문제: 층이 서로 어긋나거나(정합 오차), 수지에 빈 공간이 생기거나, 균형이 맞지 않는 적층으로 인해 휨과 비틀림이 발생할 수 있습니다. 대칭적인 적층 구조가 좋은 방법인 이유입니다.
1단계부터 5단계까지를 작은 그림으로 나타냅니다.
- 1단계, 엔지니어링 준비: 생산 패널에 배치한 기판과 피듀셜, 테스트 쿠폰입니다.
- 2단계, 절단: 작업 크기로 절단한 적층판입니다.
- 3단계, 내층: 필름을 통과한 빛이 레지스트를 경화시키고, 에칭으로 덮이지 않은 동박을 제거합니다.
- 4단계, 내층 검사: 카메라가 각 층을 데이터와 비교합니다.
- 5단계, 적층: 코어와 프리프레그를 하나의 패널로 압착합니다.
6. 드릴링
드릴 파일을 사용하여 회전하는 초경 비트로 패널에 홀을 뚫습니다. 매우 작은 홀은 작은 비트로 뚫는데, 비트가 쉽게 부러지고 패널 한 장씩 뚫거나 얇게 쌓아 뚫으므로 작은 홀은 비용이 더 듭니다. 매우 작은 홀 중 일부는 대신 레이저로 만듭니다.
발생할 수 있는 문제: 드릴이 흔들려 홀 중심이 어긋나고, 홀 주변의 동박 링(애뉼러 링)이 너무 얇아지거나 한쪽이 끊어질 수 있습니다. 깊이가 직경의 몇 배에 달하는 홀(종횡비가 높은 홀)은 다음 단계에서 도금하기 어렵습니다.
7. 홀 세정 및 전도성 부여
뚫은 홀 벽에는 수지가 묻어 있고 동박이 없습니다. 화학 단계에서 이 묻은 수지를 제거합니다. 그 다음 전류를 사용하지 않는 화학 공정(무전해 동박 도금)으로 홀 내부를 포함하여 패널 전체에 얇은 동박층을 형성합니다.
8. 동박 도금
얇은 화학 동박층 위에 동박을 쌓기 위해 패널을 전해도금합니다. 이렇게 하면 홀 벽에 견고한 동박 배럴이 형성됩니다. 이 단계에서 도금 홀이 층과 층을 연결하게 되며, 표면 동박도 두꺼워집니다.
발생할 수 있는 문제: 배럴에 빈 공간이 생기거나 깊은 홀의 도금이 얇아질 수 있습니다. 이는 열 사이클 후 간헐적인 연결로 나타납니다.
9. 외층: 이미지 형성과 에칭
외층도 내층과 같은 방식으로 포토레지스트를 사용해 이미지를 형성합니다. 일반적인 방법은 패턴 도금입니다. 레지스트가 트랙과 패드를 열어 두면, 그 영역을 동박으로 도금한 뒤 얇은 주석층으로 도금합니다. 주석은 에칭 레지스트 역할을 합니다. 그 다음 레지스트를 제거하고 주석으로 덮이지 않은 동박을 에칭으로 제거한 뒤 주석을 제거합니다. (다른 방법인 텐트 앤 에칭은 레지스트로 트랙을 보호하고 나머지를 에칭합니다.)
10. 솔더 마스크
패널에 마스크를 코팅하고, 마스크 층을 통해 노광한 뒤 현상하고 경화합니다. 솔더 마스크, 실크스크린 및 비아 처리를 참조하십시오.
발생할 수 있는 문제: 정합 오차로 패드 위에 마스크가 생기거나, 미세 패드 사이의 마스크 브리지가 사라지거나, 열려 있어야 할 홀에 잉크가 들어갈 수 있습니다.
6단계부터 10단계까지입니다.
- 6단계, 드릴링: 비트가 패널을 관통하여 뚫습니다.
- 7단계, 세정과 얇은 동박층을 홀 벽을 포함하여 패널 전체에 형성합니다.
- 8단계, 도금: 동박을 쌓아 견고한 배럴을 만들고 표면에도 형성합니다.
- 9단계, 외층: 트랙에 주석을 도금하여 에칭 레지스트로 사용하고, 나머지 동박은 에칭으로 제거합니다.
- 10단계, 솔더 마스크: 트랙 위를 덮고 패드에서는 열려 있습니다.
11. 표면 처리
노출된 동박에 표면 처리를 적용합니다. 열풍 솔더 레벨링, 니켈 위 이머전 금 도금, 유기 피막 등이 있습니다. 표면 처리 비교를 참조하십시오.
12. 실크스크린
실크스크린 레전드를 마스크 위에 인쇄하고 경화합니다. 패드 위의 잉크는 결함입니다.
13. 프로파일링: 라우팅과 스코어링
패널을 기판 단위로 절단합니다. 라우터가 기판 외곽을 따라 이동하며, 기판을 패널에 그대로 두는 경우 작은 탭을 남깁니다. 또는 양쪽에서 절반 깊이로 V자 홈을 절단하여(V컷) 기판을 꺾어 분리할 수 있게 합니다. 슬롯, 컷아웃, 엣지 도금도 이 단계에서 처리합니다. 패널화와 소형 기판을 참조하십시오.
발생할 수 있는 문제: 동박에 너무 가깝게 라우팅하면 가장자리에서 동박이 노출될 수 있습니다.
14. 전기 검사
모든 기판은 파일로 구축한 넷리스트와 비교하여 도통과 절연을 검사합니다. 두 가지 방법을 사용합니다. 하나는 프로브가 이동하는 플라잉 프로브 검사기로, 지그가 필요 없어 시제품과 소량 생산에 적합합니다. 다른 하나는 고정 핀이 많은 검사 지그(베드 오브 네일스)로, 대량 생산에서 더 빠르고 설치 비용이 더 듭니다. 이 검사는 단선과 단락을 찾습니다. 설계 오류는 찾지 못합니다. 기판이 파일과 일치하는지를 검사할 뿐, 파일이 회로와 일치하는지는 검사하지 않습니다.
15. 최종 검사와 포장
기판을 육안으로 검사하고 두께와 크기를 측정하며 주문과 비교하여 확인합니다. 일부 공장에서는 도금과 층을 확인하기 위해 테스트 쿠폰에서 마이크로섹션을 절단합니다. 기판은 필요하면 베이킹한 뒤 건조제와 함께 진공 포장하고 포장합니다.
11단계부터 15단계까지입니다.
- 11단계, 표면 처리를 노출된 동박에 적용합니다.
- 12단계, 실크스크린 레전드를 마스크 위에 인쇄합니다.
- 13단계, 프로파일링: 라우터가 기판 외곽을 따라 이동하며 탭을 남기거나, 기판 사이에 홈을 절단합니다.
- 14단계, 전기 검사: 프로브가 패드에 닿아 단선과 단락을 검사합니다.
- 15단계, 최종 검사와 포장입니다.
이 내용에서 얻을 수 있는 점
- 미세 형상은 이미지 형성과 에칭에서 수율을 떨어뜨리므로 비용이 더 듭니다.
- 작은 홀, 깊은 홀, 얇은 애뉼러 링은 드릴링과 도금 단계에서 위험 요소입니다.
- 층의 균형과 정합이 맞지 않으면 기판이 휘어집니다.
- 전기 검사를 통과한 기판은 그린 그대로 만들어진 기판입니다. 도면이 올바른지는 고객이 검토해야 합니다.
여기서 주문할 때 적용되는 방식
업로드 시 실행하는 25건의 검사는 1단계에서 생산 엔지니어가 확인하는 것과 같은 항목을 확인합니다. 층 누락, 닫히지 않은 기판 외곽, 패드에 맞지 않는 홀, 공정으로 만들 수 있는 크기보다 작은 형상, 파일과 주문 내용의 일치 여부입니다. 제한 사항은 제조 역량 페이지에 있습니다. 생산을 시작하기 전에 엔지니어가 모든 주문을 확인합니다. 완성된 베어 보드에 이후 어떤 공정이 이어지는지 확인하려면 기판 조립 방법을 읽어 보십시오.