PCB&FPCB 제조공정 인쇄(SILK, PSR) TOP4!!

SK 하이닉스에서 만드는 반도체 실장 사진을 보면 PCB & FPCB 기판위에 반도체를 실장한 모습을 볼수 있습니다. PCB&FPCB 제조공정 중 인쇄(SILK, PSR)에 대해 궁금하실 것 같은데요. 하얀색은 SILK 인쇄라 하고, 녹색은 PSR인쇄라고 합니다.  

반도체에 대한 이해가 필요하다면, 먼저 PCB&FPCB 공정을 배워 보시는 걸 추천드립니다. 공정은 다르지만 원리는 비슷하기 때문입니다.  투자 전에 삼성 휴대폰과 밀접한 관련이 있는 FPCB업체와 원자재 및 소재업체를 투자하는데 도움이 됩니다. 항상 투자전에 회사에 대한 공부가 필요하다고 들었습니다. 이번 기회에 휴대폰 부품을 제조하는 FPCB 업체의 주요 공정에 대해 알아보는 건 어떨까요? 투자하시는데 큰 도움이 될 꺼라 생각합니다. 

NAVIGATION 

1. 인쇄(PSR, SILK)공정이란? 
2. PSR & SILK 인쇄 PROCESS 
3. PSR & SILK 인쇄 관련 설비에 대한 이해 
4. PSR & SILK 잉크 종류 및 잉크 업체

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1. 인쇄(PSR, SILK)란? 인쇄 공정이란?

인쇄공정은 크게 PSR인쇄와 SILK인쇄 2가지로 구분됩니다. 먼저 PSR 인쇄에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

PSR 이란 Photo Solder Resist의 약자로써 불변성 잉크를 PCB 기판에 코팅하는 공정을 말합니다. 
PSR INK를 이용하여 회로가 형성된 PCB기판에 잉크를 전면 도포 후 노광 및 현상 공정을 거치게 됩니다. 표면처리 영역을 Open 시켜 부품 실장 시 회로와 회로 사이에 Solder Bridge현상(Solder Resist 역할)을 방지 합니다. 

SILK 인쇄 공정은 PSR 또는 Coverlay 위에 Epoxy 계열 잉크를 이용하여 인쇄합니다. S.M.T 부품 번호, 모델명, 작업 주차등 제품 이력을 제품에 Marking 하는공정을 말합니다. 

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2. PSR & SILK 인쇄 PROCESS

 1) PSR 인쇄 공정 Process 

• 정면(Pre-treatment) : 정면기에는 Brush 가 상.하로 달려있는데 기판이 통과하는 동시에 표면에 묻어 있는 이물을 물리적으로 제거는 공정. 
• Soft Etching : Cu(동도금 완료품) 표면을 화학적 약품을 이용하여 약 0.5~1.0um 표면 Cu를 식각 시켜 조도를 형성해 주는 공정. 
• PSR Cleaning : PSR 인쇄 전 기판의 이물을 제거하는 공정. 
• PSR 인쇄 도포(Printing) 지정된 PSR 잉크와 경화제를 섞어 교반기에 일정 시간 교반 후 잉크를 도포하는 공정. 
• PSR 1차 건조(Curing) : 기판위에 도포된 PSR 잉크는 액상 상태이므로 건조기를 이용하여 반경화 시키는 공정.  
• PSR 노광(Exposure) : 반경화된 PSR 잉크위에 노광 필름 또는 D.I(Direct Image) 노광 장비를 이용하여 UV 빛을 조사하여 선택적으로 광 경화 시키는 공정. 
• PSR 현상(Developing) : 노광 후 UV 빛을 받지 않은 영역을 현상액을 이용하여 제거 하여 동을 노출 시키는 공정. 
• PSR 최종 건조(Curing) : PSR 현상 공정 이후 열풍건조기 장비를 이용하여 일정한 온도, 시간을 제어하여 PSR잉크를 완전 경화 시키는 공정. 

  2) SILK 인쇄 공정 Process   

• 제판 준비 : Silk 두께 및 형상에 따라 알맞은 제판 Mesh를 선택한다. (Ex) 180Mesh, 250Mesh (Mseh가 높을 수록 인쇄 두께를 얇게 구현가능)
• 제판 유제도포 : 준비된 제판에 유제를 도포한다. 
• 제판 노광 : 유제가 도포된 제판에 Silk Film을 올려 놓고 노광을 한다.    
• 제판 현상 : 간이 방식으로 물을이용하여 제판 현상을 한다. (인쇄가 될 영역의 유제를 제거한다.)
• 제판 건조 : 현상상태를 점검 후 건조 하여 수분을 제거 한다. 
• 인쇄 준비 : 인쇄 장비에 현상이 완료된 제판을 장비에 장착한다. 
• 잉크 준비 : 잉크와 경화제를 일정비율로 섞고 교반기를 이용하여 교반한다. 
• 잉크 도포 : Epoxy 계열 잉크를 제판위에 도포한다. 
• 인쇄 작업 1 : 스퀴지를 이용하여 잉크를 제품에 뭏어 나게 하는 방식으로 인쇄 한다. (Top 면 인쇄)
• 인쇄 1차 건조 : Silk 인쇄를 반경화 시킨다. 
• 인쇄 작업 2 :  스퀴지를 이용하여 잉크를 제품에 뭏어 나게 하는 방식으로 인쇄 한다. (Bottom 면 인쇄)
• 인쇄 완전 건조 : 액상 인쇄 작업 후 열풍건조기를 이용하여 일정한 온도, 시간을 제어하여 Silk 잉크를 완전히 경화 시키는 공정. 

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    3. PSR & SILK K인쇄 관련 설비에 대한 이해 

 -. PSR & SILK 인쇄기

반자동 SILK 및 PSR 인쇄 설비로써 제판을 장비에 장착하여 그 위에 잉크를 도포 후 스퀴지 인쇄 하는 방식입니다. 인쇄 두께관리가 중요하므로 경력이 있는 엔지니어 주로 작업을 합니다.
제품을 올려놓는 바닦면에는 진공이 가능하므로 제품을 올려놓고 진공으로 제품을 고정 시키는 역할을 합니다.
FPCB의 경우 단차가 많이 있어 밑에 단차 JIG를 사용하여 SLIK 인쇄 시 끊김현상이없도록 작업 합니다.

FPCB에서 Coverlay 작업과 동일한 역할을 합니다. PSR 장점은 노광 정밀도가 Covelay 대비 높다는 점입니다. 또한 Coverlay 대비 Dam 구현 능력이 높아 BGA 처럼 복잡한 영역은 PSR잉크로 작업을 하는 경우가 많이 있습니다.

 -. 노광기 

PSR 잉크를 도포 후 반건조 상태에서 UV 노광을 조사할때 사용되는 설비입니다. 기존에는 FILM을 이용하여 노광작업을 했는데 요즘 추세는 자동화 방식으로 바뀌고 있습니다. UV 조사시 중간에 FILM을 거쳐 조사하는 것(빛의 산란 및 굴절)보다 Direct Image 방식으로 UV 노광을 조사 하면, 공정능력은 더욱 향상됩니다.

-. 열풍건조기

열풍건조기는 1차 건조와 2차 건조기로 구분하여 사용해야 합니다. 1차 건조시 PSR 및 SILK잉크가 액상형태이기때문에 이물에 취약합니다. 헤파 필터를 장착한 건조기를 사용해야 하며, 크린룸 안에서 작업이 이루어져야 합니다. (PSR 박리 가능 상태)

2차 건조는 현상공정을 진행 후 PSR을 완전건조 하기 위해 사용됩니다. 일정한 온도와 시간을 주어 PSR 및 SLIK 잉크를 완전 경화 시킵니다. 완전경화가 끝나면 PSR 박리가 불가능해 집니다.

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4. PSR & SILK 잉크 종류 및 잉크 업체

PSR잉크는 색상이 매우 다양합니다. 대표적인 색상은 GREEN입니다. 전자제품 내부를 보면 대부분 녹색 잉크로 덮힌 인쇄 회로기판을 볼 수있습니다. 하지만 그외에도 RED, BLUE, WHITE등 다양한 색상이 사용되고 있습니다.

잉크 업체

한국다이오는 PSR잉크 전체 생산의 점유율이 80% 정도 차지하고 있습니다. 시장 1위 점유율을 보이고 있습니다.
서울화학, 동양잉크등 국내 잉크가 있는데 동일한 아이템으로 연구 개발을 활발히 하고 있습니다. 잉크에 대해 더 궁금한 점이 있으시다면 홈페이지에 들어가 학습 알아보는 방법도 있습니다.

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