8가지 일반적인 PCB 표면 마감재: 올바른 마감재를 선택하는 방법은?

PCB 표면 마감은 회로 기판의 노출된 구리 트레이스와 패드에 적용되는 코팅 또는 처리입니다. PCB의 기능과 수명에 중요한 역할을 합니다. 이 가이드에서는 8가지 주요 PCB 표면 마감의 장단점, 한계점, 그리고 용도를 ​​간략하게 설명합니다. 또한, 보드에 적합한 PCB 표면 처리를 선택하기 위한 주요 고려 사항도 소개합니다. 계속 읽어보세요.

PCB 표면 마감이 왜 필요한가요?

PCB 표면 마감 처리 적용 PCB 제조 성능을 저하시키는 산화 및 환경 오염 물질로부터 구리 배선을 보호하는 것이 매우 중요합니다. 이러한 PCB 표면 마감은 습기, 먼지, 화학 물질 및 극한 온도로부터 구리 배선을 보호하여 구리 배선의 침투 및 부식을 방지합니다. PCB 재질또한 조립 시 효과적인 납땜 및 접착력을 향상시켜 열 및 전기 전도성을 향상시켜 회로 효율을 높입니다. 적절한 마감은 마모를 줄이고, 변색을 방지하며, 단락을 유발할 수 있는 수지상 결정 형성을 억제하여 PCB의 수명을 연장합니다. 전반적으로 표면 마감은 제조 및 기능 측면에서 필수적이며, 납땜성을 유지하고, 환경적 손상을 제한하며, 특정 용도에 대한 원활한 제조를 보장합니다.

PCB 표면 마감의 8가지 유형

1. HASL

열풍 솔더 레벨링(HASL)은 비용이 저렴하고 납땜이 가능하기 때문에 가장 일반적인 PCB 표면 마감재 중 하나입니다. HASL 공정은 PCB를 액상 솔더에 담근 후 열풍 나이프를 사용하여 표면을 평평하게 만드는 과정입니다. HASL은 비용이 저렴하고 접근성이 뛰어나지만 몇 가지 한계가 있습니다. 표면이 고르지 않아 작은 부품에 문제가 발생할 수 있습니다. 표면 실장 부품 0805 패키지 크기 또는 미세 피치 BGA(볼 그리드 어레이) 미만. 고밀도 상호 연결 보드에서는 패드 간 브리징 또한 위험 요소입니다. 또한, 표준 주석-납 HASL에는 납이 포함되어 있어 RoHS 규정을 준수하지 않습니다. 무연 HASL도 옵션이지만 비용이 더 많이 듭니다.

주로 관통홀 부품이나 대형 표면 실장 부품이 있는 기판의 경우 HASL은 경제적인 측면에서 여전히 좋은 선택입니다. 그러나 초미세 피치 부품, 고밀도 라우팅, 무연 요건을 갖춘 기판의 경우 다른 마감 처리가 더 적합할 수 있습니다.

2. 무연 HASL

무연 열풍 솔더 레벨링(HASL)은 표준 주석-납 솔더 대신 주석-구리, 주석-니켈 또는 주석-구리-니켈 합금을 사용합니다. 따라서 경제적인 RoHS 준수 옵션입니다. 하지만 기존 HASL과 마찬가지로 표면이 고르지 않아 작은 표면 실장(SMD)에 문제가 발생할 수 있습니다.

고밀도 미세 피치 부품이 있는 기판의 경우, 비용이 약간 더 높음에도 불구하고 침지 코팅이 더 나은 선택일 수 있습니다. 침지 마감 처리가 제공하는 균일한 증착은 미세 칩 부품이나 볼 그리드 어레이가 있는 기판에서 브리징 및 기타 결함을 방지하는 데 도움이 됩니다.

일반적으로 무연 HASL은 비용 효율적인 납땜성과 규정 준수를 제공합니다. 그러나 소형 패키지 또는 미세 형상을 가진 특정 애플리케이션에서는 침지 마감의 향상된 표면 평탄도로부터 이점을 얻을 수 있습니다.

3. ENIG

무전해 금도금(ENIG)은 니켈 도금층을 얇은 금층으로 덮는 PCB 표면 처리 방식입니다. 이 조합은 내구성과 내식성을 갖추고 수년간의 긴 보관 수명을 제공합니다.

침지 증착 공정은 보드에 적합한 균일한 평평한 표면을 생성합니다. 미세 피치 부품, BGA, 소형 칩 패키지 등에 사용됩니다. ENIG는 와이어 본딩도 가능하지만, 다른 마감재에 비해 비용이 높습니다.

ENIG 사용 시 주의해야 할 잠재적인 문제점으로는 BGA 패키지 하부에 블랙 패드가 형성되고, 솔더 마스크가 과도하게 식각되어 더 큰 마스크 댐이 필요할 수 있다는 점입니다. 이 마감 처리에서는 솔더 마스크가 완전히 정의된 BGA도 피해야 합니다.

4. ENEPIG

무전해 니켈-무전해 팔라듐-침전 금도금(ENEPIG)은 1990년대에 처음 도입된 다층 PCB 표면 마감재입니다. 니켈, 팔라듐, 그리고 금을 순차적으로 도금하는 방식으로 구성됩니다. 초기에는 팔라듐의 높은 가격으로 인해 널리 채택되지 않았지만, 최근 몇 년 동안 ENEPIG에 대한 관심이 다시 높아지고 있습니다.

이 마감재는 ENIG 및 침지 은도금과 같은 마감재에 필적하는 납땜성을 제공하며, 뛰어난 내식성과 12개월 이상의 긴 보관 수명을 자랑합니다. 균일한 금속 증착은 고밀도 부품과 미세 형상을 가진 기판에 이상적인 평평한 표면 마감을 제공합니다. ENEPIG는 와이어 본딩도 가능합니다.

잠재적인 단점으로는 다른 일반적인 마감재보다 비용이 높고 재작업성이 제한적이라는 점이 있습니다. 제조 공정과의 호환성 또한 고려해야 합니다. 그러나 보관 수명, 접합성, 납땜성이 요구되는 기판의 경우, ENEPIG는 비용 부담에도 불구하고 고려해 볼 만한 가치가 있습니다.

5. 하드 골드

경질 금도금은 가장 내구성이 뛰어난 PCB 마감재 중 하나로, 일반적으로 30~50마이크로인치 두께의 금과 100마이크로인치 두께의 니켈이 증착됩니다. 커넥터처럼 잦은 결합 주기를 갖는 부품에 탁월한 내마모성을 제공합니다. 하지만 경질 금도금은 가장 비싼 마감재 중 하나이기도 합니다.

경질금은 납땜 성능이 제한적이기 때문에 납땜 접합부에 자주 사용되지 않습니다. 일반적인 용도로는 엣지 커넥터, 배터리 접점, 프로토타입 보드의 테스트 포인트 등이 있습니다. 높은 경도와 긴 수명 덕분에 높은 비용에도 불구하고 이러한 용도에 적합합니다.

경질 금도금의 장점은 긴 기능 수명, 무연 호환성, 그리고 내식성입니다. 단점으로는 고가의 가격과 버스 도금과 같은 추가 공정이 필요하다는 점입니다.

6. 침수 실버

침지 은도금은 주석 기반 마감재처럼 구리를 산화시키지 않는 무연 PCB 마감재입니다. 하지만 공기에 노출되면 변색되는 경우가 많습니다. 납땜성을 유지하기 위해 침지 은도금 PCB는 보호 포장이 필요하며, 유통기한은 6~12개월로 짧습니다. 포장에서 꺼낸 후 마감재가 손상되기 전에 하루 이내에 납땜해야 합니다.

침지 증착 공정은 미세 피치 부품이나 볼 그리드 어레이가 있는 기판에 탁월한 표면 평탄도를 제공합니다. 침지 은 도금은 금 기반 마감재에 비해 비용 효율적입니다. 그러나 취급 및 노출 위험으로 인해 조립자는 기판 포장을 풀자마자 신속하게 작업해야 합니다. 마감 손상을 방지하기 위해 박리 가능한 마스크는 사용하지 않아야 합니다.

7. 침수 주석

PCB용 무연 표면 마감재인 침지 주석(Immersion Tin)은 화학 증착 기술을 사용하여 구현됩니다. 구리 트레이스 위에 얇고 균일한 주석 코팅을 형성합니다. 침지 주석의 평평한 표면 구조는 미세 피치 부품, 볼 그리드 어레이(BGA) 및 기타 소형 표면 실장 기판에 적합합니다. 경제적인 침지 코팅이지만, 주석은 시간이 지남에 따라 산화되어 납땜성을 저하시키는 단점이 있습니다. 고품질 솔더 접합부를 보장하려면 도금 후 30일 이내에 조립해야 합니다. 대량 생산으로 이러한 문제를 완화할 수 있지만, 소량 생산 시에는 침지 주석과 같은 상온 보관 안정성이 더 높은 마감재가 필요할 수 있습니다.

침지 주석은 오염 및 휘스커 성장 위험에 민감하므로 취급 시 주의가 필요합니다. 또한 솔더 마스크를 에칭하여 박리 가능한 마스크의 사용을 제한합니다. 그러나 비용에 민감하고 신속한 조립이 가능한 납 함유 또는 무연 기판의 경우, 침지 주석은 안정적인 납땜성을 제공할 수 있습니다.

8. OSP

유기 납땜 방부제(OSP)는 인쇄 회로 기판의 구리 표면에 얇은 유기 코팅을 입혀 보호합니다. 이 OSP 층은 디핑이나 스프레이와 같은 자동화된 공정을 통해 도포됩니다. 이 공정은 납땜 전 구리 산화를 방지합니다.

OSP 필름은 0.05~0.2마이크론으로 매우 얇기 때문에 두께를 직접 측정할 수 없습니다. OSP 필름은 일반적으로 3~6개월의 보관 수명을 가진 일시적인 보호 기능을 제공합니다. 금속 마감재와 비교했을 때 OSP는 환경에 미치는 영향이 미미합니다. 그러나 코팅 손상을 방지하기 위해 주의해서 취급해야 합니다.

OSP의 장점은 저렴한 비용, 간단한 공정 추가, 재작업성, 그리고 무연 호환성입니다. 단점으로는 짧은 보관 수명, 도금 관통홀 보호 기능 부족, 그리고 자동 광학 검사(AIO) 관련 잠재적 문제 등이 있습니다.

PCB 표면 마감 비교표

각 표면 마감의 세부 사항을 이해한 후, 다음 표에서는 주요 속성을 나란히 비교하여 보여줍니다.

PCB에 맞는 올바른 표면 마감재를 선택하는 방법은?

PCB 프로젝트에 적합한 인쇄 회로 기판 표면 마감재를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 주요 사항은 다음과 같습니다.

납땜성 – 조립 중에 납땜에 의해 마감재가 젖을 수 있는 능력은 우수한 납땜 접합부 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다.

보관 수명 – 이는 산화가 일어나기 전에 마감 처리가 납땜성을 유지할 수 있는 시간을 말하며, 장기간 PCB를 보관하는 데 중요합니다.

열 사이클링 성능 - 표면 마감은 작동 중 균열이나 열화 없이 반복적인 가열 및 냉각 사이클을 견딜 수 있어야 합니다. 이는 의도된 환경에서 온도 변화와 열 응력을 받는 제품에 중요합니다.

내마모성 – 이상적인 표면 마감은 취급, 조립, 커넥터 결합 또는 기타 기계적 공정 중에 마모나 저하를 방지해야 합니다.

비용 – 재료 및 가공 비용은 표면 마감에 따라 크게 달라질 수 있으므로 예산은 성능 요구 사항과 균형을 이루어야 합니다.

무연 호환성 – 무연 솔더 합금을 사용하는 경우 표면 마감은 무연 솔더와 호환되어야 하며 젖을 수 있어야 합니다.

환경 규정 – 표면 마감은 유럽의 RoHS 지침과 같이 유해 물질 사용에 대한 모든 법적 제한을 준수해야 합니다.

최종 단어

제품에 가장 적합한 PCB 표면 마감재를 선택하려면 여러 요소를 평가해야 합니다. 다음 프로젝트에 적합한 PCB 표면 마감재를 고민 중이시라면, 저희에게 연락하십시오. . 올바른 선택을 하실 수 있도록 도와드리겠습니다. 전 세계 다양한 산업 분야의 선도적인 기술 브랜드를 위해 20년 가까이 PCB를 제조해 온 경험을 바탕으로, 당사는 다양한 표면 마감 기술을 활용하여 PCB 제조 및 조립 분야에서 상당한 전문성을 쌓아 왔습니다.