인쇄회로기판제작

 

 

시중에 파는 감광기판을 구입해 회로기판을 제작하는 방법을 소개합니다.만능기판에 회로를 제작하는 것은 예전에 감광기판이 시판되지 않을때 많이 사용한 것 같습니다.시행착오를 많이 거친 다음 경험을 토대로 나름대로의 제작방법을 기술해 봅니다.사실, 제작 비결을 공개한다는 것이 무척어려웠습니다. 친구인 대박님이 꼭 이것을 보고 성공해 좋은 작품을 잘 만들기를 바라는 마음으로 공개합니다. "웃기지마! 헐~ㅋ 나 열받아서 네가 한것처럼 안하고 만능기판에 조립한다." 왜냐고? 나는 나니까! ㅠㅠㅠ

인쇄회로기판을 제작하는 과정은 한마디로 예술입니다.꼭 회로기판이 아니라 제작과정을 습득하셔서 다른용도로도 많이 활용바랍니다.

우선 준비를 해야 할 재료와 비용은 한번 아래에 나열합니다. 

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재료와 비용 그리고 파는 곳

1.감광기판(단면)......1장 :18,000원(전자부품판매점) 가급적 초보자는 감광기판의 재질이 종이페놀 인것을 구입합니다.가공이 용이하고 무엇보다 가격도 저렴하고 FR-4처럼 기판 내층에 유리섬유가 들어가 있지 않아서 절단시에 유리가루에 의한 피해를 입지 않습니다.

2.현상액.......................: 5,000원(전자부품판매점)

3.염화제이철..........500ml :1,000원(화공약품상에서 판매)

4.조명장치30W~100W : 1개(전기재료상,철물점에서 판매)

5.OHP 필름용지(레이저프린터,칼라잉크젯용...문구점에서 판매)

6.네임펜(0.5mm,2mm....문구점에서 판매)

7.컷트칼

8.가위

9.스카치테잎

10.양면테이프(폭47mm)

11.고무망치(깜장한것.철물점,대형마트에서 판매)

12.투명코팅스프레이

13.미니홀가공용 핸드드릴

14.드릴비트 0.8, 1.0.

15.뜨거운물

16.플라스틱용기 소, 대

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1.회로도를 작성하고 기판설계용 캐드 툴을 이용해 기판설계를 시작합니다.

아래화면은 Orcad의 PCB LAYOUT으로 설계한 것을 나타낸 화면입니다. 

2.납땜면과 실크면을 각각 OHP FILM으로 인쇄출력합니다.색상은 검정으로 하여 출력하십시요.감광기판을 사용하는 경우는 빛이 투과되어 감광이 되지 않아야만  현상시에 문제가 발생하지 않습니다.그렇지 않으면 감광되어 현상액과 반응해 레지스터가 동박위에 남아 있지 않습니다.정작 필요한 동박패턴은 얻을 수가 없게 되는 것이죠.다음 과정은 필름을 감광기판위에 놓고 빛에 노출하는 노광(露光)이라는 과정을 거쳐야 합니다.

3.감광기판을 출력한 필름크기만큼 컷트칼로 절단합니다.

4.절단한 감광기판의 보호비닐을 벗기고 그위에 필름을 스카치테잎을 이용해 모서리 부분에 조금붙입니다.요때 꺼꾸로 필름을 붙여가지고 나중에 실망하지 마십시요잉.사진인화와 같은 흥분되는 일련의 과정인데 필자도 그렇게혀서 실수한 경험이 많습니다.부디 흥분하지 마이소.시간이 많으시면 해도됩니당.반도체 웨이퍼 가공공정도 이와 유사합니다.오래전에 수광다이오드용 반도체웨이퍼(Wafer)표면에 산화막(SiO2)을 생성시키고 필름을 제작하여 포토레지스터로 코팅하고 건조한 후에 노광하여 현상하고 에칭(부식이라고 합니다)하던 예술의 혼을 불어 넣던 생각이 갑자기 스쳐 지나갑니다.너무 웨이퍼가 귀하던 시절이라 웨이퍼 한장이 가공되어지면 한달월급이 뿅~사라질 정도라 많은 시말서를 썼던 기억이 새롭습니다.그래도 상사님께서 창의력이 기특했는지 많이 봐주셨지요.KGB! 이런!이런!옆으로 야그가 조금샜습니다.나중에 태양전지를 만드는 공정을 소개하지요.

5.노광

감광기판위에 레이저프린터로 출력한 OHP필름을 올려놓고 조명장치를 이용해 빛을 쪼입니다.이과정을 노광이라고 합니다.노광시에는 가장 중요한 것이 필름상에 검은부위가 완전하게 기판의 레지스터가 발라져 있는 부분과 밀착하는 것입니다.틈을 주면 주변의 빛이 삐집고 들어오지요잉.그럼 버립니다.

글래서 필름을 인쇄출력하는 경우도 종이를 인쇄하는 것과 같이 하면 안됩니다.반대로 생각하여 출력하십시요.감광기판에 필름을 부착한 후에 유리가 깔린 책상을 사용하고 계시면 그 틈새에 넣습니다.그리고 빛을 쬐입니다.쬐는시간은 감광기판의 포장지에 있는 내용을 참고하십시요.

 

 

6.현상작업

노광작업을 마치면 현상작업을 합니다. 소금과 같은 작은입자의 현상용가루를 포장지의 내용을 읽은 후 적당량의 물에 타서 혼합을 합니다.노광시킨 기판을 현상액에 담금니다.포장용지의 현상시간을 확인해 작업을 합니다.길면180초(3분)이내입니다. 시간은 잘 지켜야 합니다.다만 물의 온도가 낮으면 시간이 지연됩니다.노광시킨 부위 이외의 패턴형상(실제사용할 부위 패턴)이 서서히 나타납니다. 윤곽이 뚜렸하게 보이면 기판을 꺼냅니다.

7.세척

흐르는 물에 세척을 해서 실제 사용할 패턴 이외에는 청색의 감광레지스터가 남아 있으면 필요없는 동박면을 부식(에칭)하는데 어려움이 있습니다.부식이 제대로 되지 않습니다.

8.건조

세척이 끝난 기판은 건조를 실시합니다.헤어드라이를 사용해서 말리는 것도 좋습니다만 화장지로 일단 물기를 제거하십시오."아니 제거 하라면 하시지 거 왠 말이 많아요.피교육생은 기냥 따라오는 겁니다.어험!"

9.육안검사 및 교정

건조가 끝난 기판은 동박면을 확인해서 현상이 제대로 되었는지 확인합니다.동박이 부식되어야 하는부분에 감광레지스터가 남아있으면 지우개나 커터칼의 모서리면으로 깨끗하게 제거합니다.

10.부식(에칭)

화공약품점에서 구입한 염화제이철용액을 플라스틱용기에 기판이 잠길정도로 부어 넣습니다.기판은 동박면이 위로 보이게 경사지게 담금니다.뜨거운 물을 담은 용기에 기판이 잠긴 용기를 물에 배를 띄우듯

합니다.부식시간을 단축하기 위해서입니다.보통은 20분 정도 소요되는데 이렇게 하면10분 정도만 소요 될것입니다.부식을 할때는 기판이 들어있는 용기를 흔들어주면서 부식상태를 확인해야 합니다.너무 오랫동안 확인하지 않으면 과잉부식이 되어 정작 사용해야 할 동박패턴마저 부식되는 경우가 있지요잉.워메~깜박혔더니 배려버렸네야~ 미처버리는거.

11.세척

부식이 제대로 되었으면 다시 흐르는 물에 세척을 합니다.

12.건조 

세척후에는 건조를 합니다.감광레지스터가 부착된 동박패턴만이 남아 있는 상태가 됩니다.

13.드릴링

소형의 전동핸드드릴을 사용하여 리드부품이 삽입되도록 구멍을 뚫습니다.이때는 부품면의 실크도와 드릴도를 함께 OHP로 출력해 부품면에 양면테잎을 붙이고  뚫으면 좋습니다만 납땜면에서 구멍을 뚫는것이 작업시 구멍이 틀어지게 뚫는것을 막을 수 있기에 더욱 좋습니다.삽입 할 부품의 리드에 맞는 드릴비트를 사용해 작업합니다.드릴구멍을 내는 경우에 FR계열의 기판은 유리섬유가 들어 있어 분진이 발생됨으로 인체에 매우 좋지 않습니다.그래서 필자는 금속용기에 물을 기판이 잠길 정도로 하여 부은 다음에 물속에서 구멍을 냅니다.그러면 분진을 흡입하는 일은 없습니다.(^_^)/ 플라스틱용기도 좋습니다만  글쎄 멀쩡한 용기에 구멍을 내서 물이 쫄아 버리지 뭡니까? 용기다 다 버렸쟎여 시방! 글씨~짜증 지대로다~

14.부품삽입

부품면에 부품을 꽂아 완전하게 삽입한 후에 리드(다리)를 벌려 놓습니다.납땜면으로 뒤집는 경우에 부품이 빠지지 않도록 하기 위해서 입니다.

15.리드절단

부품삽입이 끝났으면 니퍼를 사용해 부품의 다리를 관통구멍에서 빠지지 않을 정도만 남겨두고

절단을 합니다.

16.납땜

부피가 적은 부품의리드부터 납땜을 실시합니다.다만 부품리드를 구부릴수 없는 부피가 비교적 큰부품은 나중에 별도로 하나씩 삽입한 후에 한손으로 잡고 다른 한손으로는 실납을 납땜개소에 가까이 위치 시킨 후에 납땜을 떨어지지 않은 정도로 가장자리측 2개소 정도를 납땜합니다. 그 다음에 양손을 사용하여 납땜을 완전하게 실시합니다.요즈음은 유럽에서 중금속에 대한 규제가 강화되어 납을 사용하지 않고 주석성분만 있는 재료를 사용해야 하는 추세입니다. 일명 무연납이라고 하는 주석성분이 대부분인 것을 사용 하지요."Pb FREE"라는 용어가 흔히 사용됩니다.반도체의 경우도 제조공정에서 납성분이 포함되지 않는 것을 사용해야 하는 추세입니다.지구환경보존을 위해서지요.카드뮴 경우도 규제 대상이고 니켈카드뮴전지와 CdS(황화카드뮴)도 규제대상입니다.그러나 아직 국내는 마땅한 규제를 강화하고 있지 않아서 사실 가격도 비싸고 해서 중금속인 납을 사용하고 있습니다.

17.외관확인

납땜상태를 육안으로 확인합니다.단락(SHORT)된 곳은 없는지 확인하고 테스터기로 전원양단을 재서 제로옴이 되지 않는지 확인합니다.제로오옴인 상태에서 전원을 인가하면 회로가 파손되거나 공급전원부에 이상을 초래할수 있습니다.

18.동작확인

전원을 인가합니다.동작이 정상적으로 되는지 확인을 합니다.납땜도중에 동박이 일어난 경우는 연선을 니퍼로 피복을 벗겨 철심을 한가닥 사용해서 부품리드를 삽입하는곳에 우선하여 통과시킵니다.그 다음

부품을 삽입하고 납땜을 실시합니다.(이건 KNOW HOW!)