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2024년 4월 28일

PCB의 실크스크린: 이것이 무엇인가요?

소개

전자 제품에서 인쇄 회로 기판(PCB)은 대부분의 장치의 중추로서 다양한 구성 요소에 대한 기계적 지원과 전기 연결을 제공합니다. PCB 기능 및 조립 공정의 핵심 부분은 실크스크린 레이어로 표시됩니다. 이 기능은 전통적인 명명법에도 불구하고 현대 전자 제품 제조에서 중요한 역할을 합니다.

PCB의 실크스크린이란 무엇입니까?

PCB의 실크스크린은 인쇄 회로 기판의 한쪽 또는 양쪽에 적용되는 잉크 텍스트, 기호 또는 그래픽 레이어를 나타냅니다. 이는 구성 요소 위치 식별, 조립 지침 제공 또는 브랜딩과 같은 다양한 목적으로 사용됩니다. 이 정보는 전자 장치의 정확하고 효율적인 조립, 테스트 및 수리를 용이하게 합니다.

실크스크린 마킹은 다음으로 구성됩니다:

  • 구성 요소 식별자: 저항기의 경우 "R1", 커패시터의 경우 "C1"과 같은 라벨은 구성 요소 유형 및 시퀀스를 나타냅니다.
  • 구성 요소 개요: 구성 요소의 물리적 모양과 방향을 나타내는 간단한 윤곽선 또는 기호입니다.
  • 핀 1 또는 극성 표시: 이는 잘못된 배치를 방지하기 위해 다이오드 및 커패시터와 같은 극성 구성 요소의 방향을 나타내는 표시기입니다.
  • 테스트 포인트: 전압 레벨, 신호 또는 연속성을 측정하기 위해 테스트하는 동안 사용되는 보드상의 지점에 대한 지정입니다.
  • 로고 및 브랜딩: 식별 및 마케팅 목적을 위한 회사 로고 또는 브랜드 이름.
  • 경고 기호 및 지침: 전압 수준을 나타내는 기호 또는 텍스트 또는 특정 구성 요소를 취급하는 데 필요한 예방 조치.

PCB 실크스크린의 종류

PCB에 실크스크린을 적용하려면 다양한 기술이 필요하며 각 기술에는 고유한 장점, 한계 및 적용 분야가 있습니다. 

1. 액체 사진 이미징(LPI)

LPI에는 액체 사진 이미지화 잉크를 PCB에 적용하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 잉크는 포토마스크를 통해 빛에 노출되고 현상되어 정밀한 고해상도 마킹이 생성됩니다.

장점:

  • 높은 해상도: LPI는 미세한 디테일과 작은 텍스트를 생성할 수 있어 레이아웃이 조밀한 PCB에 적합합니다.
  • 내구성: LPI에 사용되는 잉크는 PCB 표면에 강력하게 접착되며 색이 바래거나 번지거나 벗겨지는 현상이 방지되어 마킹의 수명을 보장합니다.
  • 다재: LPI 잉크는 다양한 색상으로 제공되어 디자인 요구 사항에 맞는 옵션을 제공합니다.

제한사항:

  • 비용: LPI는 일반적으로 기존 스크린 인쇄보다 가격이 비싸므로 대규모 생산에 비해 비용 효율성이 떨어집니다.
  • 프로세스 복잡성: LPI 프로세스에는 경화 및 현상을 포함한 여러 단계가 포함되어 있어 생산 시간이 연장될 수 있습니다.

2. DLP(직접 레전드 인쇄)

Direct Legend Printing은 디지털 잉크젯 기술을 활용하여 보드의 CAD 데이터에 따라 잉크를 PCB 표면에 직접 적용합니다. 이 방법을 사용하면 물리적 마스크나 스크린이 필요 없어 빠르고 유연한 설계 변경이 가능합니다.

장점:

  • 유연성: DLP는 새로운 물리적 마스크 없이도 설계 수정을 쉽게 수용할 수 있으므로 프로토타입이나 소규모 생산에 이상적입니다.
  • 속도: DLP의 디지털 특성으로 인해 마스크 준비가 필요한 기존 방법에 비해 생산 시간이 더 빨라집니다.
  • 환경 고려사항: DLP는 보다 환경 친화적인 옵션입니다. 마스크와 스크린이 필요 없기 때문에 낭비가 줄어듭니다.

제한사항:

  • 잉크 접착력: 사용된 PCB 재료 및 잉크에 따라 DLP는 표면 준비 또는 특정 잉크 제제가 필요한 잉크 접착 문제를 나타낼 수 있습니다.
  • 장비 비용: 디지털 잉크젯 인쇄 장비에 대한 초기 투자는 기존 스크린 인쇄 설정보다 높을 수 있습니다.

3. 수동 스크린 인쇄

수동 스크린 인쇄는 PCB에 실크스크린을 적용하는 전통적인 방법입니다. 여기에는 원하는 디자인으로 스텐실이나 스크린을 만든 다음 스퀴지를 사용하여 스크린 메시를 통해 PCB 표면에 잉크를 눌러 넣는 작업이 포함됩니다. 스크린에는 잉크가 투과하지 않는 영역이 있어 실크스크린 디자인을 정의합니다.

장점:

  • 비용 효율성: 수동 스크린 인쇄는 스크린의 재사용 가능 특성으로 인해 대량 생산 실행에 더 경제적일 수 있습니다.
  • 재료 호환성: 수동 스크린 인쇄는 다양한 잉크 유형과 함께 사용할 수 있으며 다양한 PCB 재료 및 응용 분야를 수용합니다.

제한사항:

  • 해결: 이 방법은 LPI 또는 DLP에서 가능한 미세한 세부 사항을 달성하지 못할 수 있으므로 매우 작은 구성 요소나 조밀하게 포장된 레이아웃이 있는 PCB에는 적합하지 않습니다.
  • 일관성: 수동 스크린 인쇄 프로세스 측면은 여러 PCB에 걸쳐 잉크 두께의 가변성과 디자인 명확성을 가져올 수 있습니다.

PCB 실크스크린을 만드는 다양한 방법

  • 스크린 인쇄: 기존 방법에는 원하는 표시가 있는 스텐실을 만들고 스퀴지를 사용하여 스텐실을 통해 잉크를 PCB에 밀어 넣는 작업이 포함됩니다. 이 방법은 대량 생산에 가장 적합합니다.
  • 잉크젯 인쇄: 잉크가 디지털 방식으로 PCB에 분사되는 보다 현대적인 접근 방식으로 설계 변경 시 높은 정밀도와 유연성이 가능합니다. 프로토타입과 소규모 배치에 이상적입니다.
  • 레이저 인쇄: 흔하지는 않지만 레이저 인쇄에는 레이저를 사용하여 실크스크린 디자인을 PCB 표면에 직접 에칭하는 작업이 포함됩니다. 이 방법은 고해상도를 제공하지만 비용이 더 많이 들 수 있습니다.

PCB에서 실크스크린을 사용할 때의 이점

인쇄 회로 기판(PCB)에 실크스크린을 통합하면 제조 공정과 최종 전자 장치의 기능이 모두 향상되는 등 많은 이점이 있습니다. 

  • 향상된 조립 정확도: 실크스크린 표시는 정확한 부품 배치 및 방향을 안내하여 조립 오류를 줄입니다.
  • 간편한 테스트 및 문제 해결: 테스트 및 문제 해결 중에 식별을 단순화하기 위해 PCB에는 테스트 지점과 중요 영역이 표시되어 있습니다.
  • 향상된 유지 관리 및 서비스 가능성: 구성 요소와 커넥터의 명확한 라벨링으로 유지 관리 작업과 수리가 쉬워집니다.
  • 향상된 안전성: 경고 기호와 지침은 사용자에게 잠재적인 위험을 알려 안전성을 강화합니다.
  • 브랜드 가시성 및 추적성: 실크스크린의 로고와 부품 번호는 브랜드 인지도를 높이고 PCB 추적성을 용이하게 합니다.
  • 비용 효율성: 실크스크린은 조립 및 테스트 프로세스를 간소화하여 비용 절감에 기여합니다.
  • 미적 매력: 실크스크린은 PCB의 시각적 외관을 향상시킬 수 있으며 이는 소비자 대상 애플리케이션에 바람직할 수 있습니다.

PCB 실크스크린 공정

인쇄회로기판(PCB)에 실크스크린을 적용하는 것은 제조 공정에서 중요한 단계입니다. 이는 보드 표면에 귀중한 정보와 표시를 추가합니다. 이 프로세스는 PCB의 조립 및 검사뿐만 아니라 식별 및 미적 마무리에도 도움이 됩니다. 

1. 디자인 준비

실크스크린 디자인 프로세스는 PCB 레이아웃 디자인에 필수적이며 일반적으로 특수 PCB 디자인 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다. 설계자는 보드를 어지럽히거나 패드와 흔적을 가리지 않고 구성 요소 위치, 이름 및 방향을 나타내기 위해 텍스트와 기호를 꼼꼼하게 배치해야 합니다. 고려 사항은 다음과 같습니다.

  • 글꼴 선택: 읽기 쉬우면서도 사용 가능한 공간에 맞을 만큼 컴팩트한 글꼴 크기를 선택합니다. 업계 표준 최소 텍스트 크기는 일반적으로 높이가 약 1mm이지만 제조업체의 역량과 보드 복잡성에 따라 달라질 수 있습니다.
  • 기호 표준화: 명확성을 보장하고 혼동을 피하기 위해 극성, 접지 및 기타 전기 특성에 대해 보편적으로 인식되는 기호를 사용합니다.

2. 실크스크린 방식의 선택

스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 또는 레이저 에칭 중에서 선택하는 것은 다음과 같은 여러 요소에 따라 달라집니다.

  • 볼륨 및 효율성: 스크린 인쇄는 대규모 작업에 비용 효율적인 반면, 잉크젯 인쇄는 프로토타입 및 소규모 배치에 유연성과 효율성을 제공합니다.
  • 해결 요구 사항: 작은 부품이나 조밀한 레이아웃이 있는 보드와 같이 높은 세부 묘사가 필요한 보드의 경우 잉크젯 또는 레이저 에칭이 탁월한 해상도를 제공합니다.
  • 재료 고려사항: 기판 재료의 선택과 실크스크린에 필요한 내구성에 따라 최상의 적용 방법이 결정될 수 있습니다.

3. PCB 표면 준비

적절한 표면 준비는 최적의 잉크 접착력과 실크스크린 마킹의 수명을 보장합니다.

  • 표면 청소: 화학 용제나 기계식 브러시는 잉크 접착을 방해할 수 있는 잔여물을 제거합니다.
  • 접착 촉진: 경우에 따라 프라이머 또는 접착 촉진제를 적용하면 특히 직접 인쇄하기 어려운 표면의 경우 잉크와 PCB 재료 사이의 결합을 강화할 수 있습니다.

4. 잉크의 적용

잉크 적용의 세부 사항은 방법에 따라 크게 다릅니다.

스크린 인쇄의 경우:

  • 스크린 준비: 메쉬의 일부가 차단되어 디자인을 형성하는 메쉬 스크린을 만듭니다. 스크린은 PCB 위에 정확하게 정렬되어야 합니다.
  • 잉크 일관성: 잉크의 점도는 스크린 메쉬 크기와 디자인 복잡성에 적합해야 합니다.

잉크젯 인쇄의 경우:

  • 디지털 설정: 실크스크린 디자인을 잉크젯 프린터와 호환되는 형식으로 변환하여 모든 세부 사항이 정확하게 재현되도록 합니다.
  • 잉크젯 교정: PCB 표면 및 잉크 유형과 일치하도록 잉크 흐름 및 잉크 방울 크기에 대한 프린터 설정을 조정합니다.

레이저 인쇄의 경우:

  • 레이어 적용: 레이저에 민감한 레이어를 PCB에 적용하면 레이저가 선택적으로 제거하여 디자인을 만듭니다.
  • 레이저 매개변수: 레이저 출력, 속도, 초점을 조정하여 깔끔한 라인을 만들고 PCB 손상을 방지하세요.

5. 잉크 경화

다양한 잉크 및 적용 방법에는 내구성을 보장하기 위해 특정 경화 공정이 필요합니다.

  • 열경화: 오븐이나 적외선 램프를 사용하여 잉크를 경화하거나 경화시킵니다. 온도, 시간 등의 매개변수를 정밀하게 제어해야 합니다.
  • UV 경화: UV 경화 잉크의 경우 잉크는 특정 파장의 UV 광선에 노출되어 경화되는 광화학 반응을 시작합니다.

6. 검사

고급 검사 기술은 실크스크린 레이어의 최고 품질을 보장합니다.

  • 자동 광학 검사(AOI): 고해상도 카메라와 이미지 처리 소프트웨어가 탑재되어 설계 결함이나 편차를 감지하는 기계입니다.
  • 수동 검사: 어떤 경우에는 특히 소량 또는 프로토타입 보드의 경우 숙련된 직원이 상세한 수동 검사를 통해 AOI를 보완하거나 대체할 수 있습니다.

PCB 실크스크린에 대한 설계 고려 사항:

  • 읽기 쉬움: 모든 표시를 쉽게 읽을 수 있도록 글꼴 크기와 스타일을 선택해야 합니다.
  • 차이: 잉크 색상은 가시성을 높이기 위해 PCB 배경과 대비되어야 합니다.
  • 놓기: 부품 배치나 납땜에 영향을 미치는 비아, 패드 또는 영역 위에 실크스크린 표시를 두지 않도록 주의해야 합니다.
  • 내구성: 제품 수명 기간 동안 실크스크린이 그대로 유지되도록 PCB가 작동하는 환경에 따라 잉크 및 경화 공정을 선택해야 합니다.

결론

PCB 설계 및 제조에 대한 논의에서 종종 간과되기는 하지만, 실크스크린 레이어는 전자 장치의 기능성, 조립 정확성 및 수명을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 

인쇄 기술이 발전함에 따라 효과적이고 유익한 실크스크린을 만드는 것이 더욱 쉬워졌습니다. 이를 통해 보다 효율적인 제조 공정과 고품질 전자 제품이 가능해졌습니다.

작성자: 앨리스 리

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