PCB 산성 트랩 제거 완벽 가이드: 검증된 전략과 전문가 조언

PCB 산성 트랩이란 무엇인가?

PCB 설계 초기에 저는 수많은 실수를 저질렀습니다. 다양한 이유로 발생하는 PCB 비아 산성 트랩 때문에 여러 프로젝트가 실패했습니다. 이 문제를 해결하지 못하면 불량 PCB를 납품하게 되어 고객을 잃을 위험이 있었습니다.

인터넷에서 해결책을 찾아보았지만 관련 자료가 매우 적었습니다. 그래서 여러분이 산성 트랩에 대해 알아야 할 모든 것과 예방 방법을 정리한 이 가이드를 작성하게 되었습니다.

PCB 에칭 공정이란?

PCB 제조 시 기판에 구리 층을 추가합니다. 경우에 따라 양면에 구리 층이 있을 수도 있습니다. PCB 에칭은 PCB에서 불필요한 구리를 제거하는 공정입니다.

이를 통해 필요한 구리 트레이스만 PCB에 남게 됩니다.

에칭 방법에는 여러 가지가 있지만, 일반적으로 염화제일철, 염산 등 산성 물질을 사용합니다. 바로 이 에칭 물질이 산성 트랩을 유발합니다.

하지만 특정 조건에서는 산성 트랩이 불가피하게 발생합니다.

언제 산성 트랩이 발생하는가?

일반적인 에칭 공정에서는 산성 트랩이 발생하지 않습니다. 하지만 트레이스가 예각으로 만나는 경우, 끝단이 만드는 모서리가 산성 트랩의 활성 위치가 됩니다.

에칭 공정 중 산성 에천트가 모서리에 갇혀 의도한 시간보다 오래 머무르게 됩니다. 산이 오래 머물면 구리 트레이스와 기타 PCB 소재를 부식시켜 보드를 불량품으로 만듭니다.

산성 트랩이 트레이스를 녹여 구리 회로가 노출되면 합선 위험도 증가합니다. PCB 수명도 산성 트랩으로 인해 단축됩니다.

트레이스와 패드 간 간격이 너무 좁아도 산성 트랩이 발생할 수 있습니다. 하지만 최소 3밀(0.076mm) 이상 간격을 유지하면 산성 트랩 발생 확률은 미미합니다. 고밀도 PCB와 다층 보드에서 산성 트랩 발생 확률이 더 높습니다.

에칭 물질이 포토레지스트를 벗겨내 오픈 회로를 만들기도 합니다.

설계자는 트레이스가 예각으로 연결되지 않았는지 반드시 재확인해야 합니다. 산성 트랩 예방법은 뒤에서 자세히 다루겠습니다.

산성 트랩은 산을 모으는 홀에 의존합니다. 다음 장에서 산성 트랩 홀에 대해 알아보겠습니다.

산성 트랩 홀

산성 트랩 홀은 여러 의미가 있지만, 주로 에칭 공정 중 산이 갇히는 포켓이나 공간을 의미합니다. 이 홀은 트레이스가 90도 미만 각도로 연결될 때 생기는 부정확한 각도 때문에 발생합니다.

트레이스와 비아 간 적절한 간격을 유지하지 않아도 산성 트랩 홀이 생길 수 있습니다. 패드와 트레일 간 공간이 너무 좁아도 마찬가지입니다.

양면 또는 다층 PCB를 다루는 경우 보드 양면에 산성 트랩 홀이 생길 수 있습니다.

설계자는 산성 트랩 홀로 이어질 가능성을 항상 차단하려 노력합니다. 한 번 생성된 산성 트랩 홀은 제거할 수 없으므로 사전 확인이 필수적입니다. 6장과 7장에서 취약한 산성 트랩 가능성을 발견하고 예방하는 방법을 자세히 다루겠습니다.

추가 비아로 홀 뚫기

PCB 설계와 용도에 따라 가능 여부가 달라집니다. PCB에서 산성 트랩 홀을 발견하면 홀 안팎으로 1~2개의 비아를 추가로 뚫을 수 있습니다.

이렇게 하면 산이 보드 반대쪽으로 빠져나가 트레이나 다른 부품을 손상시키지 않습니다. 뚫는 홀이 의도한 연결용 트레이나 패드를 관통하지 않도록 주의해야 합니다.

양면 보드인 경우 반대쪽에도 트레이스와 커넥터가 있으므로 각별한 주의가 필요합니다. 이 방법은 반대쪽을 신경 쓸 필요 없는 단면 PCB에 가장 적합합니다.

산성 트랩 핵심 사실

PCB 산성 트랩에 대해 알아야 할 핵심 사항들입니다.

• 산성 트랩은 주로 트레이스가 예각으로 만나는 지점에서 형성됨
• 패드, 트레이스, 비아 간 간격이 좁아도 산성 트랩 발생 가능
• 트레이스와 패드가 만든 모서리나 홀에 산이 고임
• DRC(설계 규칙 검사)와 DFM(제조 적합성 검사) 테스트로 산성 트랩 문제 확인 가능
• 광활성화 에천트 사용이 산성 트랩 예방의 최선
• 최신 PCB 제조 기술로 산성 트랩 발생 가능성 최소화

산성 트랩은 반드시 피해야 합니다! 지속적인 부식으로 PCB의 다양한 부품과 구성 요소를 손상시킵니다. 다음 장에서 산성 트랩으로 손상되는 다른 PCB 부품을 살펴보겠습니다.

산성 트랩으로 손상되는 PCB 부품

산성 트랩은 포켓에 산성 에천트를 머물게 하여 서서히 PCB 부품을 갉아먹습니다. 주요 피해 부품은 다음과 같습니다.

구리 트레이스

구리 트레이스가 산성 트랩의 첫 번째 피해 대상입니다. 산이 트레이스를 부식시켜 고립된 공간을 만들고, 이는 오픈 회로로 이어집니다. 보드에 연결 문제가 생기고 합선이 발생할 수도 있습니다.

산이 포켓에서 새어 나와 PCB 다른 부위를 손상시킬 수도 있습니다.

비아

산성 트랩에서 새어 나온 산이 보드의 비아로 이동할 수 있습니다. 비아가 제대로 텐팅되지 않았다면 산이 비아를 부식시킵니다. 비아가 텐팅되어 막혀 있거나 플러그로 막혀 있으면 피해가 적습니다.

열린 비아를 통해 산이 보드 반대쪽으로 흘러가 트레이스와 다른 부품을 손상시킬 수 있습니다. 최소 간격으로 밀집된 비아들도 산성 트랩의 영향을 받습니다.

부품 커넥터

산이 패드까지 도달하면 보드 상 부품의 커넥터가 손상될 수 있습니다. 패드는 부품 커넥터를 기계적으로 납땜하는 작은 구리 패치입니다.

이는 SMT 부품과 수동 드릴링 부품 모두에 적용됩니다.

솔더 마스크

드물지만 PCB 솔더 마스크도 산 노출로 손상될 수 있습니다. 보드가 외부 요인에 노출되어 PCB 수명이 단축됩니다. 솔더 마스크가 부식되면 녹색 코팅이 벗겨져 보기가 좋지 않습니다.

산성 트랩이 발생하면 PCB 여러 부위가 손상될 수 있습니다. PCB 설계와 제조 공정에서 산성 트랩 가능성을 예방하고 감지하는 다양한 기술이 있습니다. 6장에서 WellPCB 공정 중 산성 트랩 예방법을 알아보겠습니다. WellPCB는 원스톱 서비스와 고품질 제품을 제공합니다. 필요한 문서를 보내주시면 즉시 견적을 받아보실 수 있습니다! 10년의 PCB 제조 노하우를 보유하고 있습니다.

PCB 산성 트랩 예방법

PCB가 산성 트랩 발생 여지를 주지 않도록 해야 합니다. 프로젝트 실패나 예상 수명을 다하지 못하는 불량 PCB를 고객에게 납품하는 일은 없어야 합니다.

WellPCB 제조 공정에서 산성 트랩 가능성을 예방하는 방법은 다음과 같습니다. WellPCB는 원스톱 서비스와 고품질 제품을 제공합니다. 필요한 문서를 보내주시면 즉시 견적을 받아보실 수 있습니다! 10년의 PCB 제조 노하우를 보유하고 있습니다.

설계 검증: 완벽한 설계 보장

제조사는 PCB 설계에 결함이 없어 최적의 기능성 보드를 만들 수 있도록 해야 합니다. 제조 전 예각과 트레이스 간격 등 산을 모을 수 있는 포켓을 유발하는 오류를 검사해 제거해야 합니다.

제조사는 DFM(Design For Manufacturability, 제조 적합성 검사) 테스트를 실행해 PCB 토폴로지가 제조 문제를 일으키지 않는지 확인할 수 있습니다. 이 테스트는 DRC 테스트가 감지하지 못하는 잠재적 문제도 찾아낼 수 있습니다.

시중의 다양한 DFM 툴을 사용해 PCB의 산성 트랩 및 기타 제조 이슈를 테스트할 수 있습니다.

그룹 비아 줄이기

때로 PCB에 여러 비아가 트레이스 주변에 밀집해 배치됩니다. 비아와 트레이스 간 공간이 좁아 산성 트랩을 만드는 포켓이 생길 수 있습니다.

비아 드릴링 시 이상적인 간격을 유지해 비아끼리, 비아와 트레이스 간 간격이 너무 좁지 않게 해야 합니다. PCB 공간 제약으로 간격을 좁혀야 한다면 다른 방법으로 산성 트랩을 예방해야 합니다.

광활성화 에천트 사용

에칭 공정은 피할 수 없지만, 비산성 소재를 찾을 수는 있습니다. 대부분의 PCB 제조사는 염산 같은 부식성 물질을 사용하지 않는 최신 에칭 방식을 채택했습니다.

현재 널리 쓰이는 소재 중 하나가 광활성화 에천트입니다. 빛에 노출되면 높은 활성을 띠며 두꺼운 구리 층에서도 깨끗한 에지를 제공합니다.

에천트가 모서리나 포켓에 갇혀도 기존 에천트만큼 구리나 측면을 부식시키지 않습니다. PCB에서 산성 트랩 발생 가능성을 완전히 없애는 가장 단순하고 쉬운 방법입니다.

제조 공정 후반에 산성 트랩을 발견하면 생산 공정이 중단되고 쓸모없는 불량 PCB 배치가 나옵니다. 따라서 PCB 설계 단계에서 산성 트랩이 생기지 않게 고려사항을 염두에 두는 것이 좋습니다.

다음 장에서 설계 시 고려사항을 다루겠습니다.

산성 트랩을 유발하는 PCB 설계 이슈

PCB 설계 과정에서 산성 트랩 가능성을 발견할 수 있습니다. 그래서 설계자들은 제조사에 설계를 넘기기 전에 레이아웃을 설계하고 검사하는 데 각별한 노력을 기울입니다.

PCB 설계 시 다음 사항을 염두에 두어 산성 트랩 없는 보드를 만드세요!

각도 고려하기

두 트레이스가 예각으로 만나면 산성 트랩이 생긴다는 것을 아실 겁니다. 따라서 트레이스 연결 시 예각을 피하고 직각 또는 더 큰 각도를 사용해 산을 가둘 모서리가 생기지 않게 하는 것이 최선입니다.

패드와 트레이스 간 간격 유지

PCB에서 패드와 트레이스 간 간격이 너무 좁으면 산성 트랩이 발생합니다. 최소 3밀(0.076mm) 이상 간격을 확보해 산성 트랩 가능성을 원천 차단해야 합니다. 설계 소프트웨어에서 3밀 이상의 값을 미리 설정해 간격을 자동으로 정의할 수 있습니다.

고립된 플레인 아일랜드 제거

PCB의 고립된 구리 아일랜드는 아무 목적도 없는 구리 부분입니다. 많은 설계자가 화학약품 사용을 줄이려 고립 아일랜드를 에칭하지 않고 남겨둡니다.

하지만 고립 아일랜드를 방치하면 신호 간섭 등 여러 문제가 발생합니다. 더구나 에칭 공정 중 산이 갇히는 최적의 장소가 되기도 합니다.

따라서 설계에서 고립된 구리 아일랜드를 항상 제거해야 합니다. 일부 설계 소프트웨어에는 데드 구리 자동 제거 기능이 탑재되어 있습니다.

시스템 오류 확인

일부 설계자는 PCB 설계 소프트웨어의 자동 설계 기능에 의존합니다. 매달 수백 개의 PCB를 설계해야 하는 상황에서 단일 프로젝트에 많은 시간을 들이는 게 현실적으로 어렵다는 걸 잘 압니다.

때로 설계 솔루션이 모르게 트레이스를 예각으로 연결하도록 설정합니다. 주로 설정이 정확하게 조정되지 않아 발생합니다.

모든 규칙이 정확히 정의되어 소프트웨어가 트레이스 연결 시 오류를 내지 않도록 해야 합니다.

DRC(설계 규칙 검사) 실행

PCB 설계 소프트웨어에는 PCB 기능성을 테스트하는 규칙 검사 기능이 있습니다. 필요할 때마다 DRC를 실행해 모든 각도가 올바르게 조정되었는지 확인해야 합니다.

DRC는 모든 PCB 설계에 필수이며, 특히 고밀도 또는 다층 보드 설계 시 반드시 수행해야 합니다.

작업 이중·삼중 확인

작업 재확인의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 사람 실수는 생각보다 흔하므로 예방 차원에서라도 꼼꼼히 확인해야 합니다.

PCB 설계 중 수시로 검토해 실수가 없는지 확인하세요. DRC만 의존하지 마세요. 미세한 디테일은 놓칠 수 있습니다. 사람의 눈이 결함을 찾아내는 최고의 도구입니다.

항상 두세 번 확인하세요. 산성 트랩 가능성 식별뿐만 아니라 다른 오류 감소에도 도움이 됩니다.

결론

산성 트랩은 1990년대 제조 공정만큼 흔하지 않습니다. 이제 설계자는 PCB 설계 툴로 규칙을 정의해 시스템이 트레이스를 예각으로 연결하지 않게 할 수 있습니다. 제조 전 DRC 검사와 DFM 검사로 산성 트랩 형성을 방지할 수 있습니다.

광활성화 에천트 사용도 PCB 산 축적을 막는 효과적인 방법입니다. 이 소재는 기존 에천트만큼 부식성이 없어 트레이나 PCB 부품을 손상시키지 않습니다.

산성 트랩을 없앨 수 없다면 산성 트랩 홀 근처에 비아 1~2개를 뚫어 산이 반대쪽으로 빠져나가게 하세요. 산성 트랩 등 이슈 없는 최고 품질의 PCB 배치를 원하시면 저희에게 문의하세요.

PCB가 아무런 단점 없이 완벽하게 작동하리라는 안심을 드립니다. 산성 트랩 PCB 활용은 좋은 생각이지만, 기본기를 확실히 아는 것이 선행되어야 합니다. 이 가이드가 여러분의 모든 질문에 답해 보람찬 길로 안내해 드릴 것입니다.