PCB & FPCB의 제조공정도와 종류에 대하여 알아보겠습니다.
문의사항 : FPCB 전문가 영플렉스 대표 윤영도 H.P : 010-5238-3326
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1. PCB & FPCB 란?
FPCB는 Flexible Printed Circuit Board의 약자로 연성인쇄회로 기판이라고 합니다. PCB는 F를 제외한 Hard PCB라고 생각하시면 됩니다. 우리가 흔히 보는 컴퓨터 보드 또는 가전제품 내부에 보면 녹색 기판을 PCB라고 합니다.
FPCB는 유연한 기판이고, 경박단소(가볍고, 얇고, 짧은, 작은) 한 특성이 있어 휴대폰 및 Tablet PC에 적합한 부품으로 가장 많이 사용되고 있습니다. 원자재 특성상 내열성, 내 굴곡성, 내약품성 등이 우수하며, 열 변형률이 적어 의료장비 또는 자동차(전장) 분야로 확대 적용되고 있습니다.
FPCB + PCB를 결합한 형태를 Rigid Flexible이라고 합니다. 부품을 실장하는 부분은 Prepreg를 이용하여 단단하게 만듭니다. Flexible 구간은 Prepreg를 타발가공하여 유연하게 하여 구부리거나 접을 수 있습니다. (아래 사진 Camera Module이 좋은 예시입니다.)
FPCB가 왜 필요할까요?
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대표적인 제품이 휴대폰 입니다. 애플, 삼성, LG, 샤오미, 노키아, 화웨이, 구글, 소니, 레노버, 오포, SK, KT등 수많은 회사들이 휴대전화를 생산하고 있습니다.
휴대폰은 손에 들고 다니기도 편하고 , 작은 가방속이나 주머니에 넣고 다니기도 편리 합니다. 휴대폰 처럼 얇고 가볍게 만들기 위해서는 이와 상응하는 부품이 필수적으로 필요한데 PCB는 원자재 부터 크고 무겁기 때문에 FPCB부품을(가볍고, 얇음) 사용 하고 있습니다.
백색가전(냉장고, 세탁기, 공기청정기, 에어컨등)에도 PCB의 디자인적 한계가 있는 부분은 FPCB로 구현하기도 합니다. 한 예로 에어컨 디자인이 원기둥처럼 둥근 형태라고 가정해 봅시다. PCB로는 원자재가 Hard하기때문에 둥근형태의 LED를 사용하기 어렵습니다. 이때 유연성이 좋은 FPCB를 사용하면 쉽게 해결 되지요. 현재 PCB가 대중적이고 일반적으로 널리 알려져 있습니다. 하지만 아이디어가 필요한 상품에는 FPCB를 채택합니다. 디자인, 공간의 활용도를 넓히려는 시도가 늘고 있는 추세입니다.
2. FPCB의 제품공정도
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- 사양검토 & CAM 작업
고객으로부터 접수된 Gerber Data와 도면을 이용하여 이상유무를 검토합니다. (사양검토 잘하는 방법 참조)
제품을 투입하기전에 Cam 작업을 통해 Array 및 공정 Process를 작성합니다. 공정에 맞는 Tool 을 설계 하는 공정으로 매우 중요도가 높은 공정입니다. 휴먼에러로인해 대량 불량으로 이어질 수 있기때문에 여러가지 방법으로 Cross Check 및 Check Sheet를 통해 관리하는 공정입니다.
CAM 350이라는 Program을 많이 사용하고 있으며, 제네시스 및 유캠등을 사용하여 작업을 하고 있습니다.
2. 재단 : 원자재 및 부자재를 Work Size에 맞게 재단하는 공정입니다.
3. 드릴 : 양면 또는 멀티 제품에 층간 통전을 위해 Drill 장비를 이용하여 홀을 가공하는 공정입니다.
WET 공정 입니다. (약품을 이용한 공정)
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4. 동도금 : 가공된 홀과 표면에 전처리(디스미어-스미어 제거) 후에 화학동도금 후 전기동도금을 하여 상하 도통을 목적으로 하는 공정입니다.
5. 정면 : Dry Film의 밀착력을 향상시키고, Drill시 발생한 Burr 를 물리적으로 제거하기 위해 Brush연마를 하는 공정입니다.
6. Dry Film 밀착 : Laminator 장비를 이용하여 Top, Bot면에 감광성 Film을 밀착 시켜주는 공정 입니다.
7. 노광 : Dry Film 이 밀착된 제품을 노광기 및 Film을 이용하여 UV를 조사해 주는 공정입니다.
8. D.E.S : Developing(현상) 노광 후 Dry Film을 현상액으로 용해하여 회로가 될부분만 남겨 놓습니다. Etching(부식) 은 현상공정에서 Dry Film이 제거된 부분을 부식시켜 회로를 형성시켜주는 공정입니다. Strip(박리)는 남은 Dry Film을 알칼리 박리액을 이용하여 제거 시키는 공정입니다.
9. Coverlay 가접(PSR) : 회로형성이 완료된 기판을 보호하기 위해 열압착기 또는 다리미를 이용하여 가부착해 주는 공정입니다.
DRY 공정 입니다.(약품이 들어가지 않습니다)
10. Hot Press : 가 접합된 Coverlay를 장비를 이용하여 열과 압력으로 완전 밀착을 해 주는 공정입니다.
WET 공정 입니다. (약품을 이용한 공정)
11. 금도금 : Coverlay가 노출된 영역 Cu 표면을 Ni도금 및 금도금을 통하여 산화를 방지하고 부품을 실장할 수 있도록 하는 공정입니다.
12. 인쇄 : SMT시 부품의 위치 및 번호를 인쇄 해 주는 공정입니다.
13. 홀가공 : 외형가공 및 BBT작업 시 사용되는 Guide 를 가공하는 공정입니다.
신뢰성 공정 입니다. (OPEN & SHORT 검사)
14. BBT : Bear Board Test 의 약자로써 제품에 전류를 인가하여 Open 또는 Short를 검출하는 공정입니다.
15. 외형가공 : Panel 로 제조된 제품을 금형 Tool을 이용하여 단PCS로 타발하는 공정입니다. (Hard PCB는 Router 장비를 이용하여 Router Bit로 외형을 가공하거나 “V-Cut”을 하기도 합니다.)
16. 최종검사 : 낱개 단위로 제품 표면을 사람이 현미경을 이용하여 검사하는 공정입니다.
SMT 부품 실장 공정입니다.
17. SMD : 완성된 제품의 표면에 SMT장비를 이용하여 LED, Chip, 커넥터등의 부품을 실장하는 공정입니다.
18. 출하검사 : 부품 실장 및 검사가 완료된 제품을 3차원 측정기를 이용하여 치수 및 외관 이상유무를 점검하는 공정입니다.
19. 포장 : 고객에서 요청한 규격에 맞춰 Tray 또는 일반 포장을 하는 공정입니다.
20. 출하 : 고객에서 요청한 수량에 맞춰 배송하는 공정입니다.
3. FPCB 종류
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단면 : 단면 Base를 이용하여 제작된 원자를 이용하여 한쪽면만 회로를 형성하여 만든 제품입니다. Applications : 단면Cable, 단면 Connector 등
양면 : 양면 Base를 이용하여 제작된 원자를 이용하여 드릴 및 동도금 공정을 거쳐 상, 하 도통이 가능한 제품입니다. Applications : LCD, Antenna, Cable, Touch, Camera 등
멀티 : 단면 또는 양면을 Build Up방식으로 쌓아 올린 제품을 말하여, 양면대비 고 성능을 발휘합니다. Applications : LCD, Antenna, Touch, Camera, SubPBA 등
RFPCB : FPCB와 Hard Pcb가 결합된 상태이며, 부품이 실장되고 단단함을 요하는 부위와 유연함을 원하는 디자인이 결합한 제품을 말합니다. Applications : LCD, Antenna, 진동센서, 지문인식, Touch, Camera, SubPBA 등
4. FPCB 업체
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FPCB 선두 주자인 비에치, 인터플렉스, 영풍전자, 대덕GDS, SI FLEX, 뉴프렉스등 규모가 있는 회사들 뿐아니라 소규모 회사도 앞다투어 베트남에 라인을 증설 또는 신규 투자 계획을 세우고 있습니다.
PCB에 비해 자동화가 어렵고 사람인력이 대규모로 필요한 공정이 많아 인건비가 저렴한 베트남으로 생산기지를 이전하고 있습니다. FPCB 고객사인 삼성, LG전자가 베트남 공장에 대대적인 투자가 이루어지다 보니 자연스레 베트남으로 이전하고 있는 실정입니다.
국내는 정부의 정책으로 임금상승과 52시간 근무제 도입으로 납기 및 인건비가 감당이 안되는 부분도 반영되었습니다.
회사내 부서별 전망
- 부서별 전망을 보면 다음과 같습니다.
- 영업부 : 현재 국내 영업담당자들은 고객사가 사무실형태로 국내에 갖추고 있기 때문에 국내에서 오더 확인 및 고객사에 물량 공급 업무를 진행 할 것으로 예상됩니다.
- 기술부 : 베트남에 라인 및 설비가 많이 이관되었기 때문에 아무래도 주제원 또는 로테이션 출장 업무 형태로 기술지원이 이루어지다 보니 출장 업무가 증가할 것으로 생각 됩니다.
- 품질부 : 먼저 CS(고객대응팀)의 경우 영업부와 마찬가지로 국내에서 품질 담당 맨투맨 대응을 진행할 것이며, 공정품질의 경우 베트남 지원 업무가 많아 주제원 또는 출장 형태로 업무가 지원될 예정입니다.
- 생산부 : 베트남에서 생산이 주로 이루어지기 때문에 주제원 또는 출장 형태로 업무가 지원 될 예정입니다.
- 설계부 : 베트남에 소수인원으로 주제원 및 출장자가 있으나, 대부분 국내에서 CAM, CAD가 가능 하므로 국내에서 대응하게 됩니다.
- 기관 관련 부서에서 베트남 주제원 및 출장 형태로 업무가 이루어 질 것으로 예상됩니다.
고객사의 동향을 보면 애플과 삼성의 물량은 더욱 폭발적으로 늘어날 것으로 예상됨에 따라 베트남에 대대적 투자와 공정 안정화를 가속화 되고 있습니다.
5. FPCB 국내 업체의 경쟁력
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국내 FPCB 중소업체는 시장 경쟁력을 잃어 가고 있는게 현실입니다. 인건비 상승, 물량감소, 원자재 비용상승, 경기둔화등 여러가지 요소로 인해 문을 닫는 기업이 많아 지는게 현실입니다.
다품종 소량 생산 맞춤형 생산 방식으로 체질 개선이 필요하며, 연구 개발비용을 적극적으로 투자하여 고부가가치 제품을 생산하는 방향으로 나아가야하며, PCB -> Rigid PCB로 Design 변경을 통한 창의 영업 또한 하나의 방법입니다.
핸드폰에 국한된 시장이 아닌 여러가지 제품을 개발하여 FPCB 시장을 넒고 다양하게 개척해 나아가는 자세가 중요하다고 생각합니다.
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