인쇄회로기판은 먼지가 쌓이고, 튀거나 잠김으로 액체와 접촉하기도 합니다. 이런 요소들에 노출되면 점차 납땜 접합부가 부식되어 회로 손상을 초래합니다.
다양한 오염물질은 기판 위 미세 부품을 고립시켜 열 방출을 막고 결국 과열을 유발합니다.
이 글에서는 오염된 PCB가 프로젝트에 미치는 영향과 PCB 세척 방법을 설명합니다. 여러분께 도움이 되길 바랍니다.
"더티 PCB"는 중고 또는 리퍼비시 보드를 저렴한 대안으로 지칭하는 시장 용어로도 쓰입니다.
이전 기기에 사용된 PCB를 세척 업체가 충분히 재조정하여 새 가젯 제작에 사용 가능한 수준으로 만든 것입니다.
이름과 달리 시장 등급 더티 PCB는 겉보기엔 꽤 깨끗합니다. 하지만 양질의 더티 PCB라도 상당 기간 기능할 수 있지만, 새 보드의 수명을 보장할 수는 없습니다.
따라서 시판 더티 PCB는 프로토타입용으로만 적합합니다.
납땜 후 플럭스 잔여물이 상당히 남은 PCB도 '더티'로 간주됩니다. 현재 전체 인쇄 보드의 약 70%가 노클린(No-clean) 솔더 페이스트로 조립되며, 이는 플럭스 제거를 전제하지 않습니다.
하지만 납땜 후 플럭스는 솔더 조인트 위와 주변에 잔여물을 남깁니다. 잔여물 양은 고형분(수지, 겔화제, 활성제) 함량에 따라 달라지며, 고형분 적은 플럭스는 기판에 적은 잔여물을 남깁니다.
먼지, 습기, 플럭스 잔여물 같은 PCB 오염물질은 회로에 악영향을 미칩니다.
먼지는 다양한 유무기 물질과 상당한 양의 물, 용해염으로 구성된 복합 물질입니다.
먼지가 PCB 신뢰성에 미치는 영향은 소형화 기술과 통신·정보 산업 등 먼지 노출 환경에서 회로기판 사용 증가로 갈수록 커지고 있습니다.
먼지는 기판에 여러 문제를 일으킵니다. 친수성 덕분에 도전성 전해질 막을 형성해 도체 간 표면 절연 저항을 저해합니다.
물 없이도 입자가 접촉면 마찰을 증가시켜 마모와 부식 촉진. 유전체 역할을 해 커넥터와 라인에 신호 간섭 유발.
이게 아직 부족하다면, 활성 부품과 전원 커넥터에 먼지 쌓여 과열 시 돌이킬 수 없는 손상 초래.
먼지와 습기도 PCB에 나쁘지만, 플럭스 잔여물은 프로젝트에 더 치명적일 수 있습니다. 노클린 플럭스 소재는 재납땜 전 기판 세척 필요성 없애려 도입되었습니다.
하지만 노클린 보드의 이점이 명확했음에도, 조립업체들은 잔여물 문제를 빠르게 인지했습니다.
납땜 중 보드에서 분리된 플럭스 잔여물은 납땜된 부품 핀에 점차 축적되어 전도성 문제 유발, 특히 1GHz 이상 클럭 속도 회로에서 심각.
이런 고주파에서 전자는 주로 도체 외표면을 따라 흐르므로, 단자 위 플럭스 잔여물이 전류 나타내며 신호 간섭 유발.
먼지처럼 플럭스 잔여물도 친수성. 플립칩 조립에서 언더필 소재 도포 후 열로 경화 시 미세 기포나 증기/가스 발생해 언더필이 보드에서 분리되며 오염물질 침투 경로 생성.
이제 PCB를 더럽히는 주체들을 알았으니, 어떻게 기판에 묻게 되는지 추측 가능합니다. 대표적인 3가지 원인:
과거 PCB 제조에 활성화 로진 기반 플럭스 사용. 하지만 염소/브롬 화합물 함유로 납땜 후 잔여물 남으면 제품 작동 중 부식 유발.
결과적으로 할라이드 제거용 다양한 세척법 개발. 잘 세척된 제품은 표면에 극소량 할라이드만 잔존.
오늘날 대부분 PCB 제조사는 노클린 플럭스 사용. 이론적으로 유기산(아디픽, 시트릭 등) 구성으로 납땜 중 가열 시 쉽게 분해되어 솔더와 결합, 부식성 잔여물 없이 남음.
하지만 실제로는 용융 솔더가 일부 플럭스 아래에 도포되어 분해에 필요한 열을 차단하는 경우가 흔함. 생산 후 미분해 플럭스가 납땜 포인트 주변에 잔여물로 남음.
플럭스 잔여물은 장기적 회로 정상 작동 위해 세척 필수. 활성 로진 보드와 달리 노클린 PCB는 물이 아닌 새포나이저(saponifier)로 효과적 세척 필요.
플럭스 잔여물 오염은 보통 조립 후 부주의나 부적절한 세척에서 기인. 하지만 새로 제작한 회로에서 잔여물 제거해도 환경 오염물질 고려해야 함.
예: 먼지 많은 불결한 장소나 야외에서 납땜 시 먼지 입자나 이물질이 솔더 내 갇혀 추후 문제 야기. 열악한 습도나 먼지 환경에서 쓰이는 전자 기기 PCB는 덜 극한 환경 대비 훨씬 빠르게 열화.
기기 인클로저 IP 등급 신뢰해도 주기적으로 회로기판 점검해 먼지, 이물, 습기 축적 사전 차단 권장.
PCB는 사용 시 주의 필요한 섬세한 부품. 기기 주변 환경을 완전히 통제 못 해도 기본 제작·사용 주의사항 무시하면 PCB 오염 위험 초래.
예: 활성 부품 있는 보드는 방열 위해 통풍 패키지에 밀봉 필요. 하지만 이 공기 통로에 핀(fin) 설치해 먼지 직통로 차단이 모범 사례.
개방형 통풍 인클로저 내 PCB는 핀 타입 패키지 대비 먼지/습기 훨씬 빠르게 축적.
기기 부적절한 사용으로 인한 오작동과 부품 소손도 PCB 오염 원인. 예: 커패시터 전해액 누출 시 보드 부식, 심하면 도체 단락.
PCB 세척 방법은 보드 유형, 오염물, 경험과 도구에 따라 다릅니다.
회로기판 세척은 쉬운 일이 아닙니다. 사소한 실수가 PCB나 부품을 영구 손상시킬 수 있습니다. 따라서 손대기 전 '위험 감수할 가치 있는가?' 자문 필수, 특히 작동 중인 보드가 단지 지저분해 보일 뿐이면 더더욱.
위 질문에 과감히 "예"라고 답했거나, 보드 작동 안 해 수리 전 세척하려는 경우, 먼지, 때, 그라임, 플럭스 잔여물, 심각한 전해질 부식 같은 PCB 오염 사례 대처법 계속 읽어보세요.
믿기 힘들지만, PCB에서 건조한 가벼운 이물(먼지, 흙) 제거에 최고 도구는 오래된 마른 칫솔입니다. 작고 가벼워 다루기 편하고 미세모가 가장 작은 입자도 털어냅니다.
부드러운 압축 공기源으로 불어내도 되지만 진공청소기 사용은 금물. 호스 헤드에서 발생하는 정전기가 PCB 일부 부품 손상시킬 수 있음.
그라임은 먼지가 PCB에 쌓이며 물, 기름, 소다, 왁스 등을 가둬 결국 보드에 달라붙은 상태. 그라임 제거엔 칫솔과 압축 공기론 부족.
부품 재실장 전 PCB 완전 건조 필수. 오븐 80°C 예열 후 전원 끄고 보드 투입.
2시간 건조하고, 주방 접근 가능한 누구도 오븐 만지지 않게 주의.
건조 사이클 후 보드 꺼내 손상 여부 검사. 상태 양호하면 부품 재부착.
앞서 언급했듯 플럭스 잔여물은 새포나이저로만 제거 가능. DIY 애호가용 대표 세척제는 가정용 소독용 알코올(마찰 알코올).
칫솔에 알코올 적셔 보드 영향 받은 부분 부드럽게 문지름. 무수 알코올(전자제품 세척용 흔히 사용)이 가정용 알코올보다 훨씬 빠르게 작용해 심각한 잔여물 오염에 더 좋은 새포나이저.
여유 있으면 플럭스 제거 전용 상업용 세척제 쇼핑도 가능. Envi-Ro-Tech 1676(Tech Sprays) 같은 프로급 세척제는 훌륭한 결과지만 알코올보다 훨씬 비쌈.
배터리 산, 염수(땀), 커패시터 전해질 부식으로 PCB 오염 시 최대한 빨리 중화하고 세척해야 함.
일부 배터리(특히 NiCd)는 산 대신 염기 함유하므로 베이킹소다 용액이 중화제로 작동 안 함. 대신 식초 같은 순한 산 사용.
염수 부식엔 보통 그라임 제거 절차면 충분.
하지만 염수 노출로 보드 금속 표면에 산화물 생겨 부드러운 문지름으로 안 지워지면 미디어 블라스팅(유리/플라스틱 비드 블라스팅), 미디어 텀블링(황동계 탈산화제 사용) 같은 특수 기법 필요.
인쇄회로기판 이상 환경은 먼지, 이물, 습기, 산, 플럭스 잔여물, 기타 오염물 없는 상태. 하지만 보드를 완전히 환경 영향에서 자유롭게 하는 건 사실상 불가능. 결국 모든 PCB는 세척 필요할 만큼 더러워짐.
다행히 회로기판을 오랫동안 깨끗하게 유지하는 여러 조치 가능. WellPCB 같은 유능한 제조사에서 구입한 PCB는 보통 실리카겔과 뽁뽁이 포함된 진공 팩 포장으로 공기/습기 노출 최소화.
보드 구입 시 설계 준비되고 제작 준비될 때까지 패키지에서 꺼내지 마세요.
선반에 오래 방치된 보드는 납땜 공정과 회로 전체 기능성 저해할 만큼 충분한 습기와 먼지 축적 가능.
PCB 사용 환경도 오염물 최소 수준 유지. 제작 공간 깨끗이 유지, 가능하면 납땜 장갑 착용해 땀과 지문 방지.
완성 기기 주변 공간 서늘하고 건조하게 유지, 기어다니는 곤충과 거미 주의.
PCB 주변 환경 개선 여력 적다면 보드 자체 보호에 집중하세요. PCB 보호의 가장 자연스럽고 흔한 해결책은 인클로저(케이스) 장착.
적절한 케이스는 회로기판을 직접적 외부 오염에서 차단.
더 강력한 보호 위해 컨포멀 코팅(conformal coating) 적용 고려. 이 코팅은 먼지, 습기, 염분 스프레이, 곰팡이, 산 등 수많은 손상 요인이 보드에 침투하는 것 방지. 좋은 컨포멀 제품은 통기성도 있어 밑에 갇힌 수분 배출 허용. 단점은 PCB 재작업 시 코팅 벗겨내고 재도포 필요.
기기 사용 환경에 습기 문제 우려되면 컨포멀 코팅에 팬 추가해 케이스 내 공기 흡입으로 습도 저감 가능.
실리카겔 팩은 가장 우아한 해결책은 아니지만 인클로저 내 습기 최소화에 도움.
마지막으로 납땜 후 플럭스 잔여물과 솔더 볼 제거 위해 보드 세척 시간 갖고, 정기적으로 점검해 진행성 부식 사전 차단.
대규모 PCB 세척은 알코올과 칫솔만으론 부족. 세척이나 보호 필요한 보드 여러 개면 WellPCB에 맡겨 부담 덜으세요.
회사 세척 공정 첫 단계: 보드 조사해 시각 분석, 전자현미경, X-레이 스캔으로 손상 원인 물질 식별. 이 초기 검사로 기술진이 해당 PCB에 최적화된 세척 전략 수립.
적정 접근법 결정 후 더티 보드 세척 공정 진행: 업계 최고 세제, 석유 증류물, 변성 용제, 기계적 교반기, 미디어 블라스터 사용.
PCB 제조 기술과 경험으로 많은 고객 문제 해결. WellPCB는 미세 회로 각별히 케어: 작은 크기 의미 세척제가 공동과 부품 아래로 흐르려면 낮은 표면장력 필요. 관심 있으시면 홈페이지 방문.
세척된 PCB는 세척 용제 빠르게 흡수하는 첨가제로 헹구고 제어된 온도에서 건조. 물론 WellPCB는 오염 외 다른 문제도 신속히 해결해 완벽한 상태로 복원.
PCB 서비스? WellPCB는 PCB 보호를 매우 중요시합니다. 따라서 구매하신 보드는 고품질 저잔여 플럭스로 제조됩니다. 또한 최고급 컨포멀 코팅 솔루션 제공해 먼지와 습기 차단, 산화 방지.
또한 최고 수준의 주의를 기울여 회로기판 제작하므로, 불규칙 에천트, 잘못된 트레이스 크기, 약한 접합 같은 사소하고 불쾌한 실수 걱정 없음.
깨끗한 보드는 신뢰성 높고 오래가는 보드. PCB를 몇 년 이상 쓸 계획이라면 주기적으로 세척하고 오염물로부터 잘 보호하세요. 헌 칫솔과 가정용 알코올로도 큰 효과 볼 수 있지만, 도움 필요하면 WellPCB가 최상의 솔루션 제공해 드립니다.
산업기술
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