[e돋보기] PCB(인쇄회로기판)

[양태훈기자] 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)은 모든 전자제품에 사용되는 다양한 반도체 등을 전기적 신호로 연결하는 역할을 담당하는 기판을 말한다.

우리나라를 포함한 아시아권에서는 PCB라는 용어를 대부분 사용하지만, 일본이나 유럽에서는 PWB(인쇄배선기판, Printed Wiring Board)라 부른다. 최근 전자 기기의 메인보드 외에도 반도체용 패키지 기판으로 사용이 늘어나면서는 전자회로기판이라고도 부른다.

PCB는 페놀·에폭시 수지 등으로 만들어진 절연판(부도체)에 도체 패턴을 형성하기 위해 동박(동으로 만들어진 얇은 판)을 붙여 회로에 따른 배선 패턴을 형성, 이후 불필요한 부분은 제거해 회로를 구성하는 식으로 제작된다.

주로 절연판에 전자부품이 탑재될 특정 부분을 서로 연결하기 위해 동박을 기판의 표면에 입힌 후, 배선 부분만 남기고 나머지 부분은 특수 약품을 이용해 없애는 부식법(에칭)이 주로 사용된다.

PCB는 회로를 그려 전선을 사용하지 않고도 집적회로(IC)·저항기·콘덴서 등의 전기적 부품을 연결할 수 있는 이점을 제공, 성질에 따라 재질이 딱딱한 경성인쇄회로기판과 10마이크로미터(㎛) 두께의 얇은 절연필름 위에 동박을 붙여 기판 자체를 구부릴 수 있는 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 구분된다.

또 회로가 단면에만 형성되는 단면 PCB와 회로가 앞·뒷면으로 형성된 양면 PCB, 배층(안쪽)과 외층(바깥쪽) 회로를 가진 입체 구조의 다층 PCB로 나뉘기도 한다.

양면의 경우, 앞면과 뒷면의 배선을 연결하기 위해 비아홀(Via Hole)이나 도동홀(Through Hole) 등을 배치, 비아홀의 경우 양면을 관통하는 구멍을 뚫고 그 내벽에 은 등의 도체를 도금해 전기를 흐르게 하는 방법이 적용된다.

반도체용 패키지 기판으로 사용되는 PCB는 BGA, CSP, FC, TCP 등으로 구분한다.

BGA(볼 그리드 배열, Ball Grid Array)는 PCB 앞면에는 칩을, 뒷면에는 솔더볼(Solder Ball)을 배치한 표면실장형 패지키 기판을 말한다.

CSP(칩 스케일 패키지, Chip Scale Package)는 패키지용 기판에 실장하는 칩의 크기가 동일하거나 1.2배를 초과하지 않는 기판을 말한다. 실장면적을 최소화한 기술로, BGA 대비 배선 밀도가 높다.

FC(플립칩, Flip Chip)은 집적회로 자체가 와이어(금속)와 같은 연결구조나 BGA와 같은 중간매체를 거치지 않고, 칩 아랫면의 전극 패턴을 동해 기판과 연결하는 방식을 말한다. 패키지가 칩 크기와 같아 소형, 경량화에 유리하다.

TCP(테이프 캐리어 패키지, Tape Carrier Page)란 절연필름에 전기배선을 형성한 패키지로 TAB이라 부르기도 한다. 보통 디스플레이 구동을 위한 드라이브 IC에 사용된다.

PCB는 지난 1936년 영국의 폴 아이슬러가 발명, 절연판에 금속박을 붙이는 초기 형태로 라디오의 진공관에 일부 사용됐다.

본격적인 대량 생산 돌입은 세계 2차 대전에서 미군이 포탄의 신관에 PCB를 사용하면서부터다. 금속박을 부식하는 방식으로 배선을 형성, 트랜지스터가 활용됐다.

이후 1961년 미국의 헤이즐틴이 다층 PCB를 개발, 1969년에는 일본 필립스가 FPCB 개발에 성공했으며, 1970년대에 들어와 한국과 대만 등의 동아시아로 기술이 적극 보급됐다.

국내에서는 1963년 삼성금속화학이 최초로 PCB를 생산, 현재 대덕산업의 전신인 대영전자가 1972년 국내에서 양면 PCB를 생산했다. 1977년에는 LG전자도 PCB사업에 참여, 이후 1982년 대덕전자가 다층기판을 국내 최초로 개발해 시장을 선점한다.

하지만 1991년 삼성전기가 다층기판 생산라인을 준공하며 PCB 사업에 적극 진출, 1993년 국내 PCB 업계 최초로 국제인증기관의 ISO9002 인증을 획득하는 등 국내 시장을 장악하는데 성공한다.