PCB(면접을 위한 CS 전공지식 노트)

PCB

PCB

PCB는 "Printed Circuit Board"의 약자로, 전자 기기에서 전기적 및 전자적 구성 요소를 연결하고

지지하기 위한 핵심 구성 요소 중 하나입니다.

PCB는 주로 전자 제품 및 회로에서 사용되며, 다양한 크기와 형태로 만들어질 수 있습니다.

 

PCB(인쇄회로기판)개발의 역사

전자 기기의 복잡성 증가: 

20세기 중반 이후, 전자 기기 및 회로의 복잡성이 급격하게 증가하였습니다. 

초기에는 전선과 직접적으로 부품을 연결하는 방식으로 회로를 구성했으나, 

이는 복잡한 회로를 설계하고 제작하는 데 어려움을 초래했습니다.

오작동 및 결함 감소 필요: 

기존의 방식으로는 연결이 불안정하고 오작동 및 결함이 많이 발생하는 문제가 있었습니다. 

특히 물리적인 배선 오류나 연결 부품의 부실한 연결로 인한 문제가 흔하게 발생했습니다.

스페이스 레이아웃 최적화: 

PCB는 회로 구성 요소와 연결 경로를 정확하게 배치할 수 있는 공간 레이아웃을 최적화하는 데 

도움이 됩니다. 

이를 통해 전자 기기를 작고 효율적으로 만들 수 있으며, 

여러 부품 간의 물리적 간섭을 최소화할 수 있습니다.

생산성 향상: 

PCB를 사용하면 회로를 반복적으로 제조하고 테스트하기가 더 쉬워졌습니다. 

이로 인해 전자 기기의 대량 생산이 가능하게 되었으며, 생산성이 크게 향상되었습니다.

신호 품질 향상: 

PCB는 전기적으로 안정된 신호 경로를 제공하므로 신호 간섭 및 노이즈를 줄일 수 있습니다. 

이로 인해 전자 기기의 성능과 신뢰성이 향상되었습니다.

유지 보수 용이성: 

PCB는 수리 및 유지 보수를 쉽게 할 수 있도록 도와줍니다. 

부품 교체나 결함 점검이 상대적으로 간단해지므로 제품의 수명이 연장됩니다.

이러한 이유로 PCB는 전자 기기 및 회로 설계에서 핵심적인 역할을 하게 되었고, 

현대 기술 및 전자 공학 분야에서 필수적인 구성 요소 중 하나가 되었습니다. 

PCB의 개발은 전자 기기의 혁신과 진보에 기여하였으며, 더 나은 성능, 신뢰성, 생산성을 제공합니다.

 

PCB의 주요 구성 요소 개념

기판 (Substrate): 

PCB의 기본 구조물로, 보통 열 및 전기 절연 소재로 만들어집니다. 

일반적으로 유리 섬유로 된 에폭시 수지 (FR-4)가 사용됩니다. 

이 기판은 전기적으로 절연되어 있어 전자 부품과 회로 경로를 안전하게 분리합니다.

전자 부품 (Components): 

PCB는 전자 부품을 지지하고 연결하기 위한 플랫폼 역할을 합니다. 

이러한 부품은 저항기, 커패시터, 트랜지스터, 집적회로 (IC), 다이오드 등 다양한 종류가 있습니다.

도체 경로 (Traces): 

PCB의 표면에는 전기적 연결을 제공하는 도체 경로가 있습니다. 

이러한 도체 경로는 일반적으로 구리로 만들어지며, 회로의 다양한 부분을 연결하여 전류를 전달합니다. 

이러한 경로는 회로 디자인에 따라 다양한 패턴과 레이아웃으로 구성됩니다.

패드 (Pads): 

전자 부품은 PCB의 표면에 부착되는데, 이를 위한 연결 지점이 패드입니다. 

각 패드는 특정 부품의 연결 핀과 연결되어 전기적 신호를 전달합니다.

실드 폴라곤 (Ground Plane): 

지상 평면 또는 그라운드 폴라곤은 PCB의 하단 또는 상단에 배치되는 도체로, 

전기적으로 연결된 모든 지상 (그라운드) 포인트를 연결합니다. 

이렇게 하면 회로의 안정성과 노이즈 제거에 도움이 됩니다.

흔적 (Vias): 

PCB의 여러 층 간에 전기적 연결을 제공하기 위해 사용되는 구멍이 포함된 구성 요소입니다. 

이러한 구멍을 통해 도체 경로가 다른 층으로 연결됩니다.

실장 (Solder Mask): 

PCB의 표면에는 전기적으로 연결되지 않는 부분을 차단하기 위한 절연 재료로 실장이 적용됩니다. 

이것은 패드와 도체 경로를 노출시키고 전기적 단락을 방지합니다.

PCB는 전자 기기의 핵심 구성 요소 중 하나로, 

회로 디자인 및 전자 제품 제조 과정에서 중요한 역할을 합니다. 

PCB의 디자인, 제작 및 어셈블리는 전문 지식과 기술이 필요하며, 

전자 제품의 안정성과 성능에 큰 영향을 미칩니다.

 

PCB 사용 되는 예시

스마트폰: 

스마트폰은 PCB가 중요한 구성 요소 중 하나입니다. 

PCB는 스마트폰의 메인 보드로 사용되며, 중앙 프로세서 (CPU), 메모리, 그래픽 칩, 무선 통신 모듈, 

카메라 및 다양한 센서와 연결됩니다. 

PCB는 스마트폰의 모든 하드웨어 구성 요소를 통합하고 전기적으로 연결하여 장치의 작동을 

가능하게 합니다.

컴퓨터: 

컴퓨터의 메인 보드나 마더보드도 PCB를 사용하여 구성됩니다. 

마더보드에는 중앙 처리 장치 (CPU), 메모리 모듈, 그래픽 카드 슬롯, 

입출력 포트 등이 포함되어 있으며, PCB는 이러한 부품을 효율적으로 연결하고 전기적으로 연결합니다.

텔레비전: 

현대 텔레비전은 PCB를 사용하여 다양한 기능을 수행합니다. 

PCB는 비디오 처리, 오디오 출력, HDMI 및 USB 포트, 

무선 통신 및 스마트 TV 기능을 위한 부품과 연결됩니다.

자동차 제어 시스템: 

자동차 내부에는 엔진 제어 장치, 에어백 시스템, 오디오 시스템, 내비게이션 시스템 및 

다양한 센서가 있습니다. 

이러한 시스템은 PCB를 통해 서로 통신하고 연결되며, 

자동차의 안전성과 성능을 유지하는 데 필수적입니다.

의료 기기: 

다양한 의료 기기와 의료 장비는 PCB를 사용하여 데이터 수집, 분석 및 표시에 필요한 부품을 연결합니다. 

이러한 기기는 환자 진단, 모니터링 및 치료에 사용되며, 정확성과 신뢰성이 매우 중요합니다.

이것은 PCB가 사용되는 몇 가지 예시 중 일부에 불과하며, 

전자 공학 및 기술 분야에서는 다양한 응용 분야에서 PCB를 활용하고 있습니다. 

PCB는 전자 제품의 핵심 구성 요소 중 하나로, 현대 기술과 편의성을 제공하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

 

 

*바쁜 사람을 위한 깜찍한 정리

PCB는 전자 기기에서 전기 및 전자적 구성 요소를 연결하고 지지하기 위한 핵심 구성 요소로, 주로 전자 제품 및 회로에서 사용되며 다양한 크기와 형태로 제작됩니다. PCB의 탄생 배경은 20세기 중반 이후 전자 기기 및 회로의 복잡성이 증가함에 따라 발전하게 되었습니다. 기존의 배선 방식은 연결이 불안정하며 오작동이 많이 발생하는 문제가 있었기 때문에 PCB는 연결 경로와 회로 구성을 통해 이러한 결함을 줄이고 향상된 안정성을 제공하는 방법으로 개발되었습니다. PCB는 기판 (Substrate), 전자 부품 (Components), 도체 경로 (Traces), 패드 (Pads), 실드 폴라곤 (Ground Plane) 등의 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이러한 요소들을 통해 PCB는 다양한 전자 제품에 사용되며, 예를 들면 스마트폰, 컴퓨터, 텔레비전과 같은 다양한 기기에 적용됩니다. PCB는 이러한 기기의 기능을 통합하고 전기적으로 안정된 연결을 제공하여 기기의 신뢰성과 성능을 향상시킵니다.