PCB 생산 자동화를 위한 데이터 변환 시스템 구현

이승혁,한정수,김귀정 한국콘텐츠학회 2005 한국콘텐츠학회논문지 Vol.5 No.5

In this paper, we design data transformation interface for the automation of PCB product. The data designed to CAD does not exchange itself for the assembly line, so we construct an automation system which is exchangeable. To do this, we analyze the information of PCB components and construct the information of IC components as database. We also develope two kinds of algorithm; one is to detect human error and another is to exchange itself for the data which is suitable for PCB assembly line. We design data transformation interface to do addition and revision of the information for PCB assembly line. By automating existing manual processing, we are able to shorten access time and enhance reliability of the data and the efficient assembly line of PCB. 본 논문은 PCB 생산 자동화를 위한 데이터 변환 시스템을 구현한다. CAD로 설계한 데이터는 PCB 생산라인과의 데이터 호환을 이루지 못하기 때문에 데이터 호환을 갖는 자동화 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 PCB 생산 자동화를 위한 PCB 부품 정보를 분석하고 IC 부품 정보를 DB로 구축한다. CAD 설계자의 Human error 검출 알고리즘을 개발하고, PCB 생산 라인에 적합한 데이터로 변환하는 알고리즘을 개발한다. PCB 생산라인의 부품의 정보 추가, 수정하기 위한 데이터 변환 인터페이스를 설계 및 구현한다. 기존의 수작업 공정을 자동화함으로서 처리속도를 대폭 개선하였으며, 신뢰성 있는 최적화된 데이터로 PCB 생산 자동화에 일조를 할 수 있다.

PCB 산업기술 기반구축 사업의 타당성 분석 연구

김대호,Kim, Dae Ho 한국벤처창업학회 2013 벤처창업연구 Vol.8 No.4

국내의 PCB산업은 수요업체의 주문생산 구조로 형성이 되어, 고부가가치 기술개발과 정보교류 등의 혁신기반은 대단히 취약한 편이다. 국내에서 생산하는 PCB제품의 소재 대부분을 해외로부터 수입에 의존하고 있어 대외 시장환경 변화에 취약한 편이다. 또한, 산업 전반에 대한 부정적 인식(3D), 낮은 처우(특히 중소기업)로 인해 PCB분야로 전문인력 진입 회피 등으로 인해 고용 여건도 좋지 않은 편이다. 이러한 상황에서 PCB산업이 휴대폰, 태블릿PC 등 일부 수요시장에 완전 종속되어 수요시장 변동시 이에 대한 대응력도 역시 취약한 편이다. 이러한 PCB 산업에 있어서, PCB 산업혁신포럼 운영을 통해 기업간 정보 공유를 실현하고(정보혁신), 중소기업 지원 플랫폼 구축 및 품질향상 지원(기술혁신), 그리고 PCB Open Lab을 활용한 소재-공정-장비 기업간 협업 공정지원(구조혁신) 등을 목표로, 2013년부터 2017년까지 총 사업기간 5년 동안 <표 1>과 같이 정부에서 매년 13억씩, 민간에서 4.34억씩 총 86.7억원의 사업비를 투입하여 PCB 산업기술 기반구축사업을 추진하려 하고 있다. 이에 본 연구에서는 이 사업에 대하여 AHP 분석을 이용하여 사업타당성을 분석하였으며, 그 결과 AHP 종합평점이 0.841로 평가되었으므로, 종합평점이 0.55이상이 되어 이 사업이 타당성이 있는 것으로 판단되었다. Domestic PCB industry formed by orders of demand companies is extremely vulnerable in its innovation infrastructure including high value-added technology development and information exchange. The majority of PCB products produced in the country relies on the imports from abroad and it causes its vulnerability to external market changes. Due to the negative perceptions about the industry (e.g., 3D job), low treatment (especially SMEs) and expertise employment avoidance in PCB industry, the job market conditions of PCB industry is not so good. In these circumstances, the PCB industry is completely dependent on the demand market such as cellular phones, and tablet PC, and as a result the responsiveness of PCB industry to the changes in demand market is also vulnerable. In this PCB industry, Korean government is trying to build the research infrastructure for PCB industry that realizes the sharing of information among companiesthrough the operation of the PCB industry innovation forum (information innovation), builds SME suppot platform and supports quality improvement (technology innovation), and supports enterprise collaboration processes (material-process-equipment) utilizing PCM open laboratory. The PCB industry technology infratstructure project is going to be promoted by the government(1.3 billion won, each year) and the private investmen(434 million won each year) from 2013 to 2017(5 years project)(table 1). This study analyzes the feasibility of the project, by using the AHP analysis and the results shows that this project is considered feasible because the AHP overall score is evaluated as 0.841, the overall score is greater than or equal to 0.55.

PCB기판 세척용 스핀 지그개발에 관한 연구

이승철(Lee, Seung-Chul),박석철(Park, Suk-Chul) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.8

본 연구는 PCB기판 세척에 관한 것으로 기존 세척 방법인 침전식 세척의 단점인 PCB기판 표면실링제와 접착제 공정에서 형성된 이물질이 달라붙거나 끼워 있는 경우, 쉽게 제거되지 못하는 문제점이 있었다. PCB기판이 안착되어 고속회 전을 통해 원심력으로 기판의 미세한 부분까지 이물질이 제거되도록 하는 PCB기판 세청용 회전 지그를 개발 하였다. 결과는 다음과 같다. 개발 목표는 PCB기판 세척시 불량률을 줄이는 것으로 기존 침전식에서, 원심력을 이용한 회전형으로 개발, 세척액에 따른 기판손상을 80%이상 줄이는 결과를 얻었다. 회전식에 따른 세척할 수 있는 수량이 제한된 단점을 베이스플레 이트에서 PCB기판의 용이한 탈부착이 가능하도록 설계 기존 방법의 세척 후 공정을 포함한 시간과 비교하여 큰 차이를 보이 지 않았으며. 기존 시간과 비교하여 세척시간을 90%까지 높였다. 세척용 회전 지그에 고정된 PCB기판이 원심력에 의해 이탈 현상 없이 고정력을 효과적으로 유지 할 수 있도록 설계함으로써, 세척공정의 안정성 및 신뢰성을 확보하여 불량률을 1% 미만으로 개선 할 수 있었다. This study examined PCB component cleaning on a PCB component surface, which has defects of precipitation type washing (existing rinse method), sealant and foreign material formed in the adhesive process that could not be removed easily. The spin jig was developed for PCB component cleaning, in which the PCB component settled down, to solve the conventional problem of the removal of foreign material with the centrifugal force by high speed rotation. The results are as follows. With decreasing fraction defect in PCB component washing, the development and substrate damage decreased by more than 80% according to the abstergent in the rotary type using the centrifugal force in the existing precipitation type. When the base plate showed a large difference with the time to include the process after washing the design using the existing method, easy attachment and separation of the PCB component could be possible. The washing time was enhanced 90% compared to the existing time. The reliability of the security and washing collaboration of the design and stability of the cleaning process could be secured so that there was no phenomenon of secession, the PCB component fixed for a cleansing rotation jig could maintain a fixed force by the centrifugal force. The stability and reliability of the washing process and the defective rate could be improved to less than 1%.

PCB소자 분리용 컷팅지그 개발

이승철(Lee, Seung-Chul),박석철(Park, Suk-Chul) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.5

본 연구개발은 PCB소자 분리에 있어 개별적 레이저 커팅의 문제점을 개선하는 것으로,다수개의 PCB소자가 결합된 PCB시트를 단시간에 커팅 할 수 있는 멀티지그 개발이 목적이다.설계는 베이스프레임에 PCB서포터가 안착,모델별 PCB서 포터가 분리가능하게 설계 하였으며,상부 레이저 투과공의 고정을 위하여 네오디움 자석을 양쪽에 각각 채택 지그를 완료 하였다.개발성과는 하나의 베이스프레임으로 다양한 규격의 PCB소자 및 모듈의 고정과,PCB소자에 연결된 브릿지의 컷팅 작업이 가능하도록 설계,프레임제작과 교체에 소요되는 시간과 비용을 줄여 생산원가의 절감형 지그 개발로,기존 타발식에 비해 정밀도 약 70% 상향 및 시설 투자비 약 400%를 절감하였다. In the present study, we aimed to obtain multi jig that PCB sheet with several PCB component can cut in a short time as to the Separation of PCB component. PCB supporter designed safely at the base frame and each model can be separable. it completed the neodium magnet for the fixing of the upper part laser transmission hole of the both. One of the development, the cutting working with one base frame which PCB component of various standard, fixing of module and bridge connected to PCB component could be possible. and it reduced the inconvenience which has to replace the base frame and PCB sheet fixed member. It compared to other press up about 70% of accuracy and a reduction in investment cost was about 400%.

해양바이오물질이 PCB의 독성작용에 미치는 영향

이현교,김혜영,양재호,Lee, Hyon-Gyo,Kim, Hae-Young,Yang, Jae-Ho 한국해양바이오학회 2007 한국해양바이오학회지 Vol.2 No.2

산업의 발달과 함께 환경오염에 대한 국민적인 관심도는 날로 증가하고 있다. PCB는 우리 주변에 널리 퍼져 있고 먹이사슬을 통해 체내에도 축적되어 인체의 위해성이 우려되는 대표적인 환경오염물질이다. PCB의 노출은 성장기의 두뇌에서 가장 큰 신경독성을 나타내며 영아 및 유아는 상대적으로 높게 노출되어 위험집단으로 분류된다. 본 연구는 PCB의 신경독성에 구조-활성관계가 미치는 영향을 분석하고 PCB에 의한 독성을 최소화 할 수 있는 방안으로서 해양활성물질의 사용가능성을 이해하고자 하였다. PCB노출에 따른 신경세포의 신호전달 체계변화를 분석하기 위하여 Protein Kinase C (PKC)의 변화를 측정하였다. PKC의 전체적인 활성을 [$^3H$]PDBu로 분석한 결과 ortho-position(PCB-105, -123)을 가지고 있는 PCB가 non-ortho (pCB-77, -81) 구조보다 신경에 미치는 영향은 더 높았다. Westem blot 결과 PKC isofonn 중에는 PKC-beta II 및 epsilon의 경우 ortho-position PCB에서 더 높은 활성을 보였다. 이러한 PKC의 변화는 성장기 신경세포에서 신호전달기작의 변화에 많은 영향을 미치므로 이를 예방하거나 차단 할 수 있는 물질을 발견하고자 다양한 키토산을 처리하였다. 그 결과 1백만 달톤 이상의 고분자 키토산의 경우 PCB에 의한 신호전달 기작 변화를 억제할 수 있음을 보였다. 본 연구는 환경오염 등에 의한 독성예방에 키토산의 활용가능성을 제시하였다. Environmental contamination becomes a great public concern as our society gets industrialized rapidly. The present study examine the role of chitosan in a effort to intervene the environmental pollutant-induced toxicity. PCB-induced neurotoxicity with respect to the PKC signaling was examined. Since the developing neuron is particularly sensitive to PCB-induced neurotoxicity, we isolated cerebellar granule cells derived from 7-day old SD rats and grew cells in culture for additional 7 days to mimic PND-14 conditions. PCB showed the alteration of PKC signaling pathway. The alteration was structure-dependent. Mono-ortho-substituted congeners at a high dose showed a significant increase of total PKC activity at [$^3H$]PDBu binding assay, indicating that mono-ortho-substituted congeners are more neuroactive than non-ortho-substituted congeners in neuronal cells. PKC isoforms were immunoblotted with respective monoclonal antibodies. PKC-beta II and -epsilon were activated with mono-ortho-substituted congeners exposure. The result suggests that the position with ortho has a higher potential of altering the signaling pathway. Alteration of PKC was blocked with treatment of high molecular weight of chitosan. The study demonstrated that the ortho position in PCBs are important in assessing the structure-activity relationship. The results suggest a potential use of marine bioactive materials as a means of nutritional intervention to prevent the harmful effects of pollutant-derived toxicity.

반도체 패키지용 PCB의 구조 모델링 방법에 따른 패키지의 warpage 수치적 연구

조승현,전현찬 한국마이크로전자및패키징학회 2018 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.25 No.4

본 논문에서는 수치해석을 사용하여 반도체용 패키지에 적용된 인쇄회로기판 (PCB(printed circuit board)) 구조를 다층 구조의 소재 특성을 모델링한 것과 단일 구조라고 가정한 모델링을 적용하여 warpage를 해석함으로써 단일 구조 PCB 모델링의 유용성을 분석하였다. 해석에는 3층과 4층 회로층을 갖는 PCB가 사용되었다. 또한 단일 구조 PCB의재료 특성값을 얻기 위해 실제 제품을 대상으로 측정을 수행하였다. 해석 결과에 의하면 PCB를 다층 구조로 모델링한 경우에 비해 단일 구조로 모델링한 경우에 warpage가 증가하여 PCB 구조의 모델링에 따른 warpage 분석결과가 분명한 유의차가 있었다. 또한, PCB의 회로층이 증가하면 PCB의 기계적 특성인 탄성계수와 관성모멘트가 증가하여 패키지의warpage가 감소하였다. In this paper, we analyzed the usefulness of single-structured printed circuit board (PCB) modeling by using numerical analysis to model the PCB structure applied to a package for semiconductor purposes and applying modeling assuming a single structure. PCBs with circuit layer of 3rd and 4th were used for analysis. In addition, measurements were made on actual products to obtain material characteristics of a single structure PCB. The analysis results showed that if the PCB was modeled in a single structure compared to a multi-layered structure, the warpage analysis results resulting from modeling the PCB structure would increase and there would be a significant difference. In addition, as the circuit layer of the PCB increased, the mechanical properties of the PCB, the elastic coefficient and inertia moment of the PCB increased, decreasing the package's warpage.

다층 PCB 공정의 작업량 단축을 위한 작업 층 기준의 전층 VIA 규칙 설정 방법

전진환,윤명철,노병희 한국차세대컴퓨팅학회 2014 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.10 No.6

모바일 기기 기술의 급속한 발전으로 PCB는 고집적화, 초소형화, 다층화 되어 가고 있으며, 이에 따라 PCB 설계 의 난이도 및 작업시간이 증가하고 있다. 여러 PCB 설계 작업 과정 중에서 가장 많은 작업시간이 소요되는 것은 배선 작업이고, 여기에 VIA 규칙이 사용된다. 본 논문에서는 PCB 설계의 작업량과 작업소요 시간을 절감하기 위 한 효과적인 전층 VIA 규칙을 제안한다. 제안 방법은 설계의 작업 층을 기준으로 VIA 규칙들을 제공함으로써, VIA 사용의 직관성을 높임으로써 전체적인 작업량과 작업시간을 단축할 수 있다. 제안 방법을 AMPLE을 사용하여 구현하여, 실제 스마트폰 메인 PCB 작업에 적용하여, 제안 방법의 효과성을 보였다. With the rapid development of technologies for mobile devices, PCBs are getting higher-density, smaller-size, and more multiple layers (multilayers). Accordingly, the difficulty and the time for PCB design works are also getting increased. Among several processes for PCB designs, works of wiring take most of the time for PCB designs, in which VIA rules are applied to. In this paper, we propose an efficient all stack VIA rule to reduce workload and worktime for PCB design. The proposed method provides the list of candidate VIA rules based on the rule layer, increases the immediate intuitiveness how to confiture the VIA rules, and reduces the whole workload and worktime. The proposed method has been implemented in actual smart phone main PCB using AMPLE, and it has been shown the effectiveness of the proposed method.

수치해석을 이용한 Package on Package용 PCB의 Warpage 감소를 위한 Unit과 Substrate 레벨의 강건설계 연구

조승현(Seunghyun Cho),김윤태(Yun Tae Kim),고영배(Young Bae Ko) 한국마이크로전자및패키징학회 2021 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.28 No.4

본 논문에서는 FEM(유한요소법)을 사용하여 PoP (Package on Package)용 PCB를 unit(유닛)과 substrate(서브스트레이트)로 분리한 warpage 해석과 warpage에 미치는 층별 두께의 영향도 분석과 층별 두께 조건을 다구찌법에 의한 SN비(Signal-to-Noise ratio)로 분석하였다. 해석 결과에 의하면 유닛 PCB는 회로층의 영향이 대단히 높았는데 특히 외층의 영향도가 높았다. 반면에 서브스트레이트 PCB는 회로층의 영향도가 높았으나 유닛 PCB에 비해 상대적으로 낮았으며 오히려 솔더 레지스트의 영향도가 증가하였다. 따라서 유닛 PCB와 서브스트레이트 PCB를 동시에 고려하여 PoP PCB의 층별 구조는 외부와 내부 회로층은 두껍게, 윗면 솔더 레지스트는 얇게 설계하고 바닥면 솔더 레지스트의 두께를 5 ㎛와 25 ㎛ 사이의 두께를 선정하는 바람직하다. In this paper, warpage analysis that separates PCB for PoP (Package on Package) into unit and substrate using FEM (Finite Element Method), analysis of the effect of layer thickness on warpage, and SN (Signal-to-Noise) ratio by Taguchi method was carried. According to the analysis result, the contribution of the circuit layer on warpage was very high in the unit PCB, and the contribution of the outer layer was particularly high. On the other hand, the substrate PCB had a high influence of the circuit layer on warpage, but it was relatively low compared to the unit PCB, and the influence of the solder resist was rather increased. Therefore, considering the unit PCB and the substrate PCB at the same time, it is desirable to design the PCB for PoP layer-by-layer structure so that the outer and inner circuit layers are thick, the top solder resist is thin, and the thickness of the bottom solder resist is between 5 ㎛ and 25 ㎛.

인터포저를 이용한 Stacked PCB의 휨 및 솔더 조인트 강도 연구

김기풍,황보유환,좌성훈 한국마이크로전자및패키징학회 2023 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.30 No.3

최근 스마트폰의 부품 수는 급격히 증가하고 있는 반면, PCB 기판의 크기는 지속적으로 감소하고 있다. 따라서부품의 실장밀도를 개선하기 위해 PCB를 쌓아서 올리는 stacked PCB 구조의 3D 실장 기술이 개발되어 적용되고 있다. Stacked PCB에서 PCB 간 솔더 접합 품질을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 stacked PCB의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 인터포저(interposer) PCB 및 sub PCB의 프리프레그의 물성, PCB 두께, 층수에 대한 휨의 영향을 실험과 수치해석을 통해 분석하였다. 또한 솔더 접합부의 응력을 최소화하기 위해 인터포저 패드 설계 구조에 따른 접합강도를 분석하였다. 인터포저 PCB의 휨은 프리프레그의 열팽창계수가 적을수록 감소하였으며, 유리전이온도(Tg)가 높을수록 감소하였다. 그러나 온도가 240℃ 이상이면 휨의 개선 효과는 크지 비교적 크지 않다. 또한 FR-4 프리프레그에 비하여 FR-5을 적용할 경우에 휨은 더 감소하였으며, 프리프레그의 층수와 두께가 높을수록 휨은 감소하였다. 한편 sub PCB의 경우, 휨은 프리프레그의 Tg 보다 열팽창계수가 더 중요한 변수임을 확인하였고, 두께를 증가시키는 것이 휨 감소에 효과적이었다. 솔더접합력을 향상시키기 위하여 다양한 인터포저 패드 디자인을 적용하여 전단력 시험을 수행한 결과, 더미 패드를 추가하면접합강도가 증가하였다. 또한 텀블 시험 결과, 더미 패드가 없을 때의 크랙 발생율은 26.8%이며, 더미 패드가 있으면 크랙발생율은 0.6%로 크게 감소하였다. 본 연구의 결과는 stacked PCB의 설계 가이드라인 제시를 위한 유용한 결과로 판단된다. Recently, the number of components of smartphones increases rapidly, while the PCB size continuously decreases. Therefore, 3D technology with a stacked PCB has been developed to improve component density in smartphone. For the s tacked PCB, it i s very important to obtain solder bonding quality between PCBs. We investigated the effects of the properties, thickness, and number of layers of interposer PCB and sub PCB on warpage of PCB through experimental and numerical analysis to improve the reliability of the stacked PCB. The warpage of the interposer PCB decreased as the thermal expansion coefficient (CTE) of the prepreg decreased, and decreased as the glass transition temperature (Tg) increased. However, if temperature is 240°C or higher, the reduction of warpage is not large. As FR-5 was applied, the warpage decreased more compared to FR-4, and the higher the number and thickness of the prepreg, the lower the warpage. For sub PCB, the CTE was more important for warpage than Tg of the prepreg, and increase in prepreg thickness was more effective in reducing the warpage. The shear tests indicated that the dummy pad design increased bonding strength. The tumble tests indicated that crack occurrence rate was greatly reduced with the dummy pad.

Ground Plane레이어를 적용한 SMPS 특성분석

박진홍(Park, Jin-Hong) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.1

본 논문에서는 PCB Plane 레이어가 SMPS에 미치는 영향을 확인하기 위하여 일반적인 단면 PCB와 Plane을 갖는 양면 PCB를 이용한 SMPS의 출력특성을 각각 분석하였다. 그 이후 동일한 레이아웃을 갖는 PCB의 반대 면에 Ground Plane을 설치한 양면PCB를 이용하여 SMPS 기판을 작성하여 단면 PCB SMPS에 적용해서 분석한 모든 부품 을 이동 실장한 후 두 SMPS의 출력특성을 전압, 전류, 고주파잡음 측면에서 비교 분석하였다. 그 결과 단면PCB의 SMPS는 100MHz대역의 고주파 잡음이 150mV인 반면, Ground Plane을 설치한 SMPS에서는 50mV로 1/3 저감되는 현상을 확인하였다. 그리고 고주파 잡음 성분 또한 감소됨을 확인하였다. To verity the effect of PCB plane layer to the output characteristics of the Switched Mode Power Supply (SMPS), this paper compared with a generic one-layer PCB and a double-side PCB. This paper specially focused on the voltage, the current and the high frequency noise of the output characteristic of the SMPS, using a double-side PCB which has same layout and was installed a ground plane on the opposite side. This double-side PCB was assembled by all same components which used on the SMPS using the single-side PCB. The experiment results show the SMPS using the ground plan PCB can efficiently reduce the high frequency noise to 50mV at 100MHz from 150mV in the single-side PCB. And the results also show the high harmonics frequency was reduced as well.