만능기판(Universal Board)과 인쇄회로기판(PCB)

전자회로를 제작할 때, 부품을 위치시키고 고정하는 서로 연결하는, 그림 그릴 때로 생각하면 도화지나 캔버스 같은 것이 필요합니다. 기판(Circuit Board)라고 부릅니다. 물론 취미전자공학에 관심이 조금 있는 사람이라면 인터넷에서 그냥 부품을 케이스에 직접 고정하여 연결하거나, 각 부품의 리드(Lead)를 서로 직접 납땜하는 것을 본 적도 있겠지만, 일반적으로는 기판을 사용하게 됩니다. 오늘날의 어떤 전자제품을 분해해 보아도 예외 없이 기판을 발견할 수 있습니다. 

 

기판 중에는 만능기판(Universal Board)이라는 것이 있습니다. 

만능기판의모습입니다.

만능기판에는 일정 간격으로 납땜 가능한 납땜패드(Soldering Pad)가 배열되어 있습니다. 이 일정한 간격을 피치(Pitch)라고 부르는데, 주로 많이 사용되는 만능기판의 납땜패드끼리의 피치는 2.54mm(100 mil)입니다. 1.27mm(50 mil) 피치의 만능기판이 사용되기도 합니다. 이 납땜패드에 부품을 납땜하여 고정시키고, 납땜패드끼리 배선으로 연결하여 회로를 구성합니다. 배선에 사용되는 재료는 정해져 있지 않습니다. 전선을 잘라 서로 연결할 수도 있고, 납땜된 납땜패드에 납을 더 추가하여 이웃된 납땜패드끼리 연결하기도 합니다. 잘라낸 리드를 전선대신 사용하기도 합니다. 만능기판에 제작된 전자회로의 모습은 다음 사진과 같이 됩니다.

만능기판 위에 부품을 실장하고 회로를 구현한 모습입니다.

상용 전자제품에 사용되는 기판은 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)로 공장에서 부품의 모양에 맞춰 부품의 풋프린트(footprint)와 배선을 인쇄하여 부품만 실장하고 납땜만 마치면 제작이 끝납니다. 공장에서 정해진 설계에 따라서 인쇄되기 때문에 대량 제작에 유리하고 대량 제작 시에 오히려 비용을 줄일 수 있습니다. 옛날엔 취미전자공학에 사용되는 경우는 드물었지만, 샘플 제작 단가가 떨어지고 주문도 쉬워져서, 요즘엔 회로가 좀 복잡한 경우에는 취미로 회로를 제작하는 경우라 하더라도 PCB를 제작하는 경우도 자주 있는 것 같습니다. 염화제2철과 같은 화학약품을 사용해서 직접 PCB를 집에서 자작하는 경우도 있었는데, 요즘과 같은 경우라면 별로 권하고 싶지는 않습니다. 약품이 옷에 묻으면 옷에 구멍이 날 수도 있고요, 그러면 엄마한테 혼납니다. 

인쇠회로기판(PCB) 위에 부품들이 실장된 모습입니다. 

PCB에 인쇄될 부품의 풋프린트와 배선의 그림을 설계하는 것을 아트웍(Artwork)이라고 부릅니다. 이 아트웍의 결과물을 PCB 공장에 보내어 인쇄하게 됩니다. 요즘에는 CAD(Computer Aided Design)을 사용한 PCB 설계 도구를 많이 사용합니다. 이렇게 컴퓨터를 이용하여 설계된 PCB의 결과물로는 거버 파일(Gerber File)이라는 것이 요즘에는 사용이 됩니다.  

 

취미도 공학이기 때문에 비용적인 측면을 많이 고려합니다. 제작상의 어려움이나 노력에 비하여 PCB를 제작하는 것이 낫다고 판단되면 아트웍 후에 PCB를 제작하고, 단순하고 수작업 배선으로도 충분하다면 만능기판에 제작을 합니다.