PCB 보드는 왜 녹색일까? PCB의 모든것

우리가 접하는 수많은 전자제품에 들어가는 보드를 보신적 있으실 겁니다. 컴퓨터의 램이나 그래픽카드, 마더보드 등 다들 보셨을거에요. 공통점이 있지 않나요? 왜 다들 녹색일까요? 궁금하지 않으셨나요? 보통 이런 보드류를 PCB라고 합니다. 오늘은 PCB에 대해 자세히 알아보겠습니다.

1. PCB 인쇄회로기판

1) PCB의 발명

PCB는 Printed Circuit Board의 약자로 인쇄회로기판을 뜻합니다. 구리배선이 인쇄된 플라스틱 판에 IC칩, 저항, 코일, 콘덴서 등 각종 전자부품이 연결되어 있는 보드입니다. 오스트리아 공학자 폴 아이슬러 (1907~1995년)가 발명했습니다. 당시에는 상용화되지 못했지만 2차세계대전 당시 튼튼한 라디오를 만들기 위한 미군에서 기술을 활용하면서 발전하게 되었습니다.

2) PCB의 장점

PCB는 전기 배선을 효율적으로 설계할 수 있기 때문에 크기를 줄이고 성능을 높이는 효과가 있습니다. 게다가 튼튼하고 높은 신뢰성을 지니고 있습니다. 소량으로 생산하기엔 비싸지만, 대량 생산시 훨씬 경제적이고 생산성도 좋은 방식입니다.

3) PCB의 단점

물론 단점도 있습니다. 불량이나 고장시 수리하기가 힘듭니다. 요즘은 하도 부품들의 핀들이 많고 크기가 작아서 수리한다고 조금만 보드에 열을 가해도 구리 패턴이 떨어져 나가거나 부품이 고장나기 쉽습니다. 게다가 다층기판 내부에서 구리선이 끊어진 경우에는 수리할 방법이 없습니다. 또한 민감하거나 대전류를 사용하는 보드는 노이즈, 임피던스, 허용전류 등을 잘 고려해서 설계해야 합니다.

장점 : 소형화, 성능과 신뢰성 향상, 내구성, 경제적

단점 : 노이즈, 허용전류등 고려 설계, 수리하기 힘듬

PCB 인쇄회로기판

2. PCB의 형태

1) 다층기판

보통 간단한 회로는 단면이나 양면 기판을 사용합니다. 단면은 기판의 윗부분 한쪽에만 구리패턴이 있는 경우, 양면은 기판의 위아래에 구리선이 있는 것입니다. 당연히 양면 기판이 복잡한 회로 구현도 쉽고 크기도 작아집니다.

하지만 요즘은 4층, 6층 등 다층 기판이 대세입니다. 컴퓨터의 그래픽카든 8층이나 10층 기판을 주로 사용할 정도로 복잡한 회로는 다층기판이 많이 사용되고 있습니다. 대신 가격이 비싸겠죠.

2) 기판의 재질

요즘은 단순히 플라스틱 재질의 단단한 기판 뿐만 아니라 플렉시블 기판도 나오고 유리에 구리선을 입히기도 합니다. 기술이 발전할수록 다양한 기능의 PCB가 나오고 있습니다. 과연 어떤식으로 발전해 나갈지 궁금하네요.

3) PCB의 제작

어떻게 PCB를 만들까 궁금하지 않으셨나요? 구리선을 일일히 붙였을까요?

PCB는 처음엔 전체 표면이 구리로 덮여서 나옵니다. 여기에 특수한 약품처리를 하고 인쇄기판 모양을 기판위에 놓고 자외선을 쬐여줍니다. 그러면 자외선을 받은 부분은 일종의 코팅막이 생기죠. 여기에 다시 약품으로 코팅이 없는 불필요한 부분의 구리를 모두 녹여 없애는 방식입니다. 유튜브 동영상을 참조 바랍니다.

3. PCB는 왜 녹색일까?

그러면 다시 처음으로 돌아와서 PCB는 왜 녹색일까요? 칠판 색깔 기억나시죠. 녹색은 우리의 눈이 피로하지 않게 눈을 보호해주며 집중이 잘 되는 색입니다. 그래서 학교의 칠판은 모두 녹색이죠. PCB 초창기에는 회로의 품질검사를 모두 사람이 육안으로 했습니다. 복잡한 PCB의 불량여부를 사람이 육안으로 찾아야 했기 때문에 가장 눈에 피로감을 덜 주는 녹색 기판이 사용되었습니다.

칩저항 불량 PCB

예전에 제가 만든 보드 중하나를 검사하다 불량을 찾은건데 납이 제대로 안 붙어 있더라고요. 경험상 이런거 보고 있으면 눈이 아픕니다. 그나마 기판이 녹색이라 피로가 덜 왔나 봅니다.

요즘은 워낙 기술이 좋아서 기계가 검사를 해주기 때문에 다양한 색상의 PCB도 많이 나오고 있습니다.

4. Epilogue

PCB가 나오기 전에는 일일히 전선과 핀들을 연결해서 보드를 만들었습니다. 보드에 있는 수많은 선들을 전선으로 연결했으니 크기도 커지고 복잡한 회로는 엄두를 못 냈을 것입니다. 게다가 고장도 잦았을 거구요. PCB의 등장으로 인해 전자제품이 작으면서도 복잡한 기능을 할 수 있게 되었습니다. 어찌보면 전자기술의 역사와 발전에 있어서 정말 중요한 기술이라 생각합니다. PCB를 발명한 폴 아이슬러에게 경의를 표합니다.