[문돌이도 이해하는 PCB 기초 교육] 2. PCB의 원자재

문돌이도 이해하는 PCB 기초 교육 두 번째 시간이다. PCB 제조에 쓰이는 원자재에 대해 알아보자.

▶ 1편 바로가기 - PCB의 개념과 종류

 

 

 

 

 

1. CCL(Copper Clad Laminate)

CCL은 절연판에 동박을 입힌 판이다. '동박적층판'이라 칭한다. 양면용 PCB를 제작하기 위한 CCL의 경우, 가운데에 있는 절연증의 앞뒷면에 동박이 입혀져 있다. 단면용 PCB 제작의 경우 한쪽에만 동박이 있는 CCL을 사용한다.

 

절연층으로는 에폭시 수지, 페놀 수지 등이 사용된다. 이 수지들은 기계적 강도가 불충분하고 온도에 의해 치수 변화가 일어난다. 그래서 이를 보완하기 위해 보강재가 사용된다.

 

NEMA(National Electrical Manufacturers Association)은 절연층과 보강재에 어떤 소재가 사용됐는지에 따라 CCL의 종류를 다음과 같이 구분한다.

• FR1, FR2: 페놀 수지 / 종이 보강
• FR3: 에폭시 수지 / 종이 보강 
• FR4, FR5: 에폭시 수지 / 유리섬유 보강
• CEM1: 에폭시 수지 / 종이+유리섬유 보강
• CEM3: 에폭시 수지 / 유리부직포+유리섬유 보강

FR4로 단면, 양면, MLB 제작 모두 가능하지만, 특히 양면 및 MLB 제조에 가장 많이 쓰인다. FR5는 에폭시 수지의 Tg(Glass Transition Temperature, 유리전이온도=수지가 유연해지는 온도)를 높여 내열성을 향상한 모델이다. 고성능 PCB에 많이 사용된다.

 

CEM은 2종류의 보강재를 사용한다. 예컨대, CEM1의 경우 종이와 유리섬유를 함께 사용한다. 이렇게 하면 보다 저렴한 가격으로 FR4와 유사한 성능을 지닌 CCL을 만들 수 있다.

 

 

 

 

 

2. 동박의 두께 표시 방법

1OZ = 35 μm

 

PCB 제조 과정에서 동박의 두께는 'OZ(Ounce, 온스)'로 표기한다.  온스는 원래 질량의 단위다. 1OZ = 28.35g이다.

이 28.35g의 동을 한 변이 1피트인 정사각형으로 만들 때의 두께를 1OZ라고 정의한다. 1OZ는 35μm(마이크로미터, 미크론, 0.001㎜)이다. PCB 배선의 미세화에 따라 동박의 두께가 감소하고 있는 추세다.

 

 

 

 

 

3. FCCL(Flexible CCL)

플렉시블 PCB를 만들 때 쓰이는 CCL이다. 폴리이미드(Polyimide) 필름이 절연층 소재로 쓰인다. 유연성을 얻기 위함이다. 

 

FCCL은 (1) 3층 FCCL과 (2) 2층 FCCL로 구분할 수 있다. 3층 FCCL은 동박 - 접착층 - 폴리이미드의 3층 구조를 지니고 있다. 2층 FCCL은 여기서 접착층이 빠진다. 접착층이 없어서 더 얇고 유연성도 뛰어나다.

 

 

 

 

 

4. 프리프레그(Prepreg)

프리프레그란 유리섬유를 열경화성 수지에 담가 '반경화 상태(B-Stage)'로 만든 소재다. 이 상태에서 열을 가하면 경화된다. 이를 C-Stage라고 한다.

 

프리프레그는 MLB 제조 시, 각 배선 층을 접착해 주는 역할을 한다. 위 그림에서 Core 사이에 프리프레그가 있는 것을 확인할 수 있다.