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안녕하세요 😊
오늘 배울 내용은 전자 부품을 고정하고, 전기적 신호를 전달하는 중요한 역할 입니다.
그럼 바로 PCB(Printed Circuit Board) 에 대해 알아보겠습니다.
✅PCB (Printed Circuit Board)란?
PCB (Printed Circuit Board)는 전자 부품을 연결하고 고정하는 회로 기판입니다.
얇은 절연체(주로 FR4)에 구리(Copper)로 도전 경로(Trace)를 형성하여,
각종 전자 부품들이 전기적으로 연결되도록 설계합니다.
💡 비유:
PCB는 마치 도시의 도로망처럼
전자가 각 부품 사이를 빠르게 이동할 수 있도록 길을 만들어줍니다.
🔌 PCB의 주요 특징
| 특징 | 설명 |
| 부품 연결 | 소자 간 전기적 연결을 간단하게 구성 |
| 회로 집적화 | 복잡한 회로를 작은 공간에 배치 |
| 신호 간섭 최소화 | 배선 최적화로 신호 손실 방지 |
| 내구성 및 안정성 | 고정된 경로로 신호 전달 안정화 |
| 생산 효율성 | 대량 생산에 적합하고 비용 절감 가능 |
🎨 PCB의 구조
| 층 | 설명 |
| 기판 (Substrate) | PCB의 기본 틀, 보통 FR4 (Fiber Reinforced Plastic) 사용 |
| 구리층 (Copper Layer) | 신호가 흐르는 도체 경로, 1~8층 이상까지 존재 |
| 솔더 마스크 (Solder Mask) | 전기적 단락 방지, 외부 환경으로부터 보호 |
| 실크스크린 (Silkscreen) | 부품명, 번호, 로고 등 표시 |
✔️ PCB의 종류
| 종류 | 설명 | 예시 |
| 단면 PCB (Single Layer) | 한 면에만 회로가 구성 | 리모컨, 장난감 |
| 양면 PCB (Double Layer) | 양쪽에 회로가 구성 | TV, 모니터 |
| 다층 PCB (Multi Layer) | 3층 이상, 복잡한 회로 연결 | 컴퓨터 메인보드, 스마트폰 |
🎨 PCB의 실제 예시
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| Silkscreen Layer |
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| Solder Mask Layer |
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| Copper Layer |
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| Substrate Layer |
+----------------------------------+🔄 PCB 설계 과정
| 단계 | 설명 |
| 1. 회로 설계 (Schematic Design) | 회로도를 작성하여 전기적 연결 정의 |
| 2. 부품 선택 (Component Selection) | 필요한 전자 부품 선택 |
| 3. PCB 레이아웃 설계 (PCB Layout Design) | 회로를 실제 기판에 배치 |
| 4. 라우팅 (Routing) | 부품 간 신호 경로 설정 |
| 5. DRC 체크 (Design Rule Check) | 설계 오류 및 간격 확인 |
| 6. 거버 파일 생성 (Gerber File) | 제조용 파일 생성 |
| 7. PCB 제조 (Manufacturing) | 기판 제작 및 도금 |
| 8. 조립 및 테스트 (Assembly and Testing) | 부품 장착 및 기능 테스트 |
✔️ PCB 설계 시 고려 사항
| 고려 사항 | 설명 |
| 신호 간섭 방지 | 고속 신호와 전력선 간 간섭 최소화 |
| 전력 경로 최적화 | 전력 라인이 균등하게 분포되도록 설계 |
| 방열 처리 | 전력 소모가 큰 부품의 열 방출 경로 확보 |
| 접지(Ground) 처리 | 노이즈 억제와 안정적인 전압 유지 |
🔌 PCB 제작 과정
| 단계 | 설명 |
| 1. 기판 준비 | FR4 같은 절연 기판 준비 |
| 2. 구리 적층 (Copper Cladding) | 양면 또는 단면에 구리판 적층 |
| 3. 패턴 형성 (Patterning) | 회로 경로를 형성 (포토 리소그래피) |
| 4. 에칭 (Etching) | 불필요한 구리 제거 |
| 5. 드릴링 (Drilling) | 부품 삽입을 위한 홀 생성 |
| 6. 도금 및 솔더 마스크 | 납땜과 단락 방지 처리 |
| 7. 실크스크린 인쇄 | 부품 위치와 이름 표시 |
| 8. 테스트 및 검사 | 전기적 연결 및 단락 테스트 |
✔️ PCB 설계 소프트웨어
| 소프트웨어 | 설명 |
| KiCAD | 오픈소스 PCB 설계 툴 |
| Eagle | Autodesk의 PCB 설계 소프트웨어 |
| Altium Designer | 고급 회로 설계 및 레이아웃 |
| Proteus | 시뮬레이션과 설계가 동시에 가능 |
⚡ 실무에서의 활용 예시
| 용도 | 설명 |
| 스마트폰 메인보드 | CPU, RAM, 센서 연결 |
| 컴퓨터 메인보드 | CPU, RAM, 그래픽 카드 통신 |
| 자동차 ECU | 엔진 제어, 에어백 작동 |
| 산업용 로봇 | 센서 신호 처리 및 모터 제어 |
| 드론 컨트롤러 | 비행 제어 및 센서 통신 |
🧠 오늘의 요약
- PCB (Printed Circuit Board)는 전자 부품 간 전기적 연결을 위한 회로 기판입니다.
- 단면, 양면, 다층 PCB로 나뉘며, 다양한 전자기기에서 사용됩니다.
- 설계 과정은 회로 설계 → 부품 배치 → 라우팅 → DRC 체크 → 제조 → 조립 순서로 진행됩니다.
- PCB 설계 시 신호 간섭 방지, 전력 경로 최적화, 방열 처리가 중요합니다.
- 스마트폰, 컴퓨터, 자동차, 산업용 기기 등 다양한 분야에 활용됩니다.
📘 한번 더 정리
🔄 PCB의 구조
- 구리층 (Copper Layer): 전기 신호가 흐르는 도전 경로
- 솔더 마스크 (Solder Mask): 전기적 단락을 방지하고 보호
- 실크스크린 (Silkscreen): 부품 식별과 이름 표시
🔄 PCB 설계 과정
1️⃣ 회로 설계 → PCB 레이아웃 → 라우팅
2️⃣ DRC 체크 → 거버 파일 생성 → 제조 및 조립
PCB는 스마트폰, 컴퓨터, 자동차, 드론 등
현대 전자기기의 뇌와 신경망 역할을 합니다.
📌 다음 글 예고
다음 시간에는 EMI(전자기 간섭)와 EMC(전자기 적합성)에 대해 알아보겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다 😊
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