FR4(일명 PCB)로 아름다운 인클로저를 만드는 방법

May 24, 2023

대부분의 애호가들은 전자 장치의 인클로저를 만드는 것보다 기능적인 전자 장치의 프로토타입을 만드는 것이 더 쉽다고 말합니다. 시장에 기성품 인클로저가 많이 있다고 말할 수 있지만 꼭 필요한 것은 아닙니다. 3D 프린터를 사용하여 맞춤형 인클로저를 제작할 수도 있지만 고급 3D 프린터는 너무 비싸고 저렴한 프린터는 종종 충분히 견고하지 않고 많은 추가 처리가 필요한 하우징을 생산합니다.

또 다른 방법은 PCB 생산에 일반적으로 사용되는 재료인 FR4로 인클로저를 만드는 것입니다. 이러한 인클로저는 가격이 저렴하고 벽이 얇지만 매우 튼튼하고 보기에도 좋으며 촉감이 좋고 열 및 습기 안정성이 뛰어납니다. FR4는 하우징 내부에 전선이 없는 효율적인 배선, 통합 UHF 또는 SHF 안테나 또는 RFID 코일, 용량성 스위치, 전기 차폐, 선택적 반투명성, 방수 또는 기밀성, 복잡한 기계 어셈블리의 통합까지 더 많은 가능성을 제공합니다.

여기서는 이러한 "마법의" 인클로저를 구축하는 과정을 설명하겠습니다. 이는 거의 50년 간의 개인적인 경험과 대부분의 프로젝트를 위해 제작된 100개 이상의 인클로저를 기반으로 합니다. 다음은 두 가지 예입니다. 이 하드웨어 비밀번호 관리자 케이스는 길이가 몇 센티미터에 불과한 반면, 다른 하나(아들의 신디사이저용 운송 보호 커버)는 125cm(약 49인치)이지만 둘 다 견딜 수 있을 만큼 튼튼합니다. 그 위에 어른이 서 있다.

전체적인 접근 방식은 간단합니다. 단면 구리 클래드 FR4 시트를 잘라서 부품을 함께 납땜하면 됩니다. 간단해 보이지만 최고의 결과를 얻으려면 충족해야 할 세부 사항이 많이 있습니다. 이에 대해 주의 깊게 읽어보시기 바랍니다. 여기에 설명된 단계 중 일부를 건너뛰고 싶을 수도 있지만 그렇게 하면 결과에 실망하게 될 가능성이 높습니다.

FR4로 제작된 인클로저에는 몇 가지 일반적인 설계 개념이 있습니다. 첫 번째는 모든 전자 부품이 포함된 메인 PCB를 4개의 벽을 납땜할 기계적 베이스로 사용합니다. 일반적으로 모든 전자 부품을 먼저 납땜한 다음 PCB를 테스트하고 마지막으로 벽을 함께 납땜해야 합니다.

메인 PCB에는 모든 가장자리를 따라 약 4mm 너비의 구리 영역과 스페이서용 대형 패드가 있어야 합니다. 상단 및 하단 커버는 매우 간단하며 구리 영역이 필요하지 않으므로 아크릴, 알루미늄, 플라스틱 등을 사용할 수도 있습니다. 이 개념은 PCB가 하나만 포함된 간단한 프로젝트에 적합합니다. 두꺼운 인클로저에는 유지 관리가 불편하므로 권장되지 않습니다.

프로젝트 요구 사항에 따라 구성할 수 있는 여유 공간이 많기 때문에 더 크고 복잡한 장치에 적합한 또 다른 접근 방식이 있습니다.

나사 너트 납땜을 위해 구리 부분을 남겨두어야 하지만 전체 인클로저가 완성되기 전에 납땜하지 마십시오. 작업이 완료된 후에는 닫고 내부 벽에 구멍을 뚫어 외부 구멍에 완벽하게 맞도록 할 수 있습니다. 그런 다음 플럭스를 많이 사용하여 나사 너트를 납땜할 수 있습니다.

모든 나사 너트가 납땜하기 쉬운 것은 아니므로 몇 가지 실험이 필요합니다. 내 경험상 니켈 도금 황동 나사 너트가 이 점에서 최고이지만 때로는 구하기 어려울 수도 있습니다. 그래서 저는 납땜하기가 매우 쉬운 M3x5mm 스페이서(알루미늄으로 만든 스페이서는 아님)를 사용합니다.

나사 없이 인클로저를 만들려면 마찰을 사용하여 두 개의 하위 어셈블리를 단단히 고정할 수 있습니다. 인클로저의 상부(외부) 부분을 먼저 마감한 후 하부 커버의 내부 벽 위치를 조정합니다. 외벽은 항상 중앙으로 약간 기울어져 있으며(이유는 나중에 설명함) 상자를 닫을 때 약간의 마찰이 발생합니다.

장력을 조정하려면 내부 벽을 하단 플레이트에 납땜하되 중앙 지점에서만 벽과 하단 플레이트 사이의 직각을 유지하도록 노력하십시오. 그런 다음 상단 덮개를 씌워보십시오. 너무 느슨하거나 너무 빡빡할 수 있으므로 딱 맞는 위치를 조정해야 합니다. 더 짧은 벽에 대해 이 작업을 반복한 다음 벽의 길이를 아래쪽 플레이트에 납땜하고 서로 납땜합니다. 또한 내부 벽의 연결 가장자리를 긁어서 외부 벽을 함께 유지하는 납땜을 위한 공간을 만들어야 합니다.