PCB 표면 마감 궁극 가이드 - 가장 적합한 것을 선택하는 방법

PCB 표면 마감 - 인쇄 회로 기판(PCB)의 가장 중요한 측면 중 하나는 표면 마감입니다. PCB에 적용된 마감은 수명뿐만 아니라 효율성을 결정합니다. 그러나 사용할 수 있는 옵션이 상당히 많은데 이상적인 옵션을 어떻게 선택합니까? 계속 읽으십시오.

1. PCB 표면 마감 —PCB 표면 마감이란 무엇입니까?

PCB 표면 마감은 베어 인쇄 회로 기판과 구성 요소 사이의 코팅입니다. PCB에는 보호되지 않은 채로 두면 산화 및 열화되기 쉬운 구리 마감 처리가 되어 있습니다. 이를 위해 두 가지 중요한 목적을 위해 마감재를 적용해야 합니다.

• 구리 표면 및 회로 보호

• 조립 중 관련 부품을 납땜하기 위한 표면 준비

이제 구체적인 표면 처리와 이들 사이의 차이점을 살펴보겠습니다.

2. PCB 표면 마감 —7가지 유형의 PCB 표면 마감 및 비교

7가지 유형의 PCB 표면 마감이 있으며 각각 장단점이 있습니다.

• 핫 에어 솔더 레벨링(HASL)

HASL은 가장 일반적인 표면 마감재입니다. 또한 가장 저렴합니다. 적용 프로세스에는 PCB를 용융 솔더 용액에 담근 다음 열풍 칼을 사용하여 잔류물을 불어내는 작업이 포함됩니다. 용융 땜납의 분해능은 납 및 주석 합금으로 이루어집니다.

장점

HASL 표면처리의 가장 큰 장점은 경제성입니다. 기타 장점은 다음과 같습니다.

• 더 큰 처리 창을 허용합니다.
• 다양한 PCB에 적용
• 우수한 납땜성 제공

단점

언급한 바와 같이, 이 표면 마감은 납과 주석으로 구성된 용융 땜납 용액에 기판을 담그는 것을 포함합니다. RoHS 준수를 요구하는 패널에는 적합하지 않습니다. 이 단점은 다음과 같은 다른 단점과 연결되어 있습니다.

• 대형 패드와 소형 패드의 두께 차이가 있습니다.
• HDI 제품에 적합하지 않음
• 미세 피치에서 브리징을 유발합니다.
• 직경이 20mil 미만인 BGA 및 SMD에는 적합하지 않습니다.
• 무연 HASL

무연 HASL은 오늘날 PCB에 가장 널리 사용되는 표면 마감재입니다. PCB를 용융 합금 납, 주석 합금 납 또는 주석 합금 납 또는 주석 합금에 담가 적용하여 전체 표면을 덮습니다. 그런 다음 에어 나이프를 사용하여 균일한 코팅을 위해 잔류물을 불어냅니다.

장점

무연 HASL의 가장 중요한 장점 중 하나는 PCB를 약 2650C의 온도에 노출시켜 잠재적인 박리 문제를 노출한다는 것입니다. 기타 장점은 다음과 같습니다.

• 광범위하게 사용 가능
• 친환경
• 내구성 보장
• 재작업 가능
• 저렴합니다

단점

• 열 충격을 일으킬 수 있음
• 표면이 고르지 않을 수 있음
• 파인 피칭에 적합하지 않음
• 납땜을 연결할 수 있습니다.
• PTH(플러그 스루 홀) 감소
• 침수 주석(ISN)

Immersion Tin은 미세 피치 제품, 평면, 백플레인 및 압입에 이상적인 표면 마감재입니다. ISN은 PCB의 구리 표면과 화학적 변위 반응을 시작하여 적용됩니다.

PCB 표면 마감–장점

침수 주석은 단점을 훨씬 능가하는 다양한 장점이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 무연 HASL과 달리 균일한 표면 생성
• 재작업 가능
• 리플로우 솔더 대체 가능
• 높은 신뢰성
• 광범위한 PCB에 이상적입니다.

단점

주석과 구리는 서로 강한 친화력을 가지고 있습니다. 이는 이들 금속 중 하나가 다른 금속으로 확산되는 것이 불가피하다는 것을 의미합니다. 그 결과 대부분의 다른 PCB 표면 마감재와 비교할 때 보관 수명이 단축됩니다. 또한 PCB 성능을 제한할 수도 있습니다. 가장 큰 단점입니다. 기타 단점은 다음과 같습니다.

• PTH에 적합하지 않음
• 재작업이 가능하지만 유통기한이 짧기 때문에 제한적임
• 주석 수염이 발생합니다.
• 솔더 마스크가 손상될 수 있음
• 처리하기 어렵고 광범위한 손상을 초래할 수 있음
• 소로(Thoreau)라는 발암 물질이 들어 있어 취급자에게 해로울 수 있습니다.

침수 주석 비용

• 이머전 실버(IAG)

Immersion Silver는 WEEE 및 RoHS 지침이 통과된 이후 널리 사용되었습니다. 여러 가지 이유로 ENIG의 탁월한 대안으로 간주되며 그 중 가장 큰 이유는 미세 피치에 이상적이라는 것입니다. 침지은은 주로 알루미늄 와이어 본딩, 멤브레인 스위치 및 EMI 차폐에 사용됩니다.

장점

침지은의 주요 장점 중 하나는 변색을 방지하는 OSP가 포함되어 있다는 것입니다. 그러나 OSP는 기판의 오염 물질에 민감하기 때문에 적용 직후 PCB를 패키징해야 합니다. 침지 은의 장점은 다음과 같습니다.
RoHS 지침 및 요구 사항을 준수합니다.

• 미세 피치에 적합
• 약 12개월의 적당한 저장 수명
• 다른 표면 마감재와 비교할 때 매우 안정적입니다.
• 평면에 이상적
• 저렴하고 비용 효율적입니다.

PCB 표면 마감 – 단점

앞서 언급했듯이 OSP의 존재는 침지 은을 변색에 취약하게 만들고 이것이 가장 큰 단점입니다. 기타 단점은 다음과 같습니다.

• 은수염이 생길 수 있음
• 높은 분수 계수를 가지므로 호환 핀 상호 작용에 적합하지 않습니다.
• 일부 시스템은 1:1의 마이크로 비아 종횡비를 던질 수 없습니다.
• 무전해 니켈 침수 금(ENIG)
  

무전해 니켈 침수는 다른 표면 마감과 관련된 많은 중요한 단점을 극복하기 때문에 PCB 산업에서 빠르게 인기를 얻고 있습니다. ENIG는 두 부분으로 된 신청 절차를 가지고 있습니다. 첫째, 니켈 층이 구리에 대한 장벽 역할과 구성 요소를 납땜할 수 있는 적절한 표면 모두로 작용하기 위해 적용됩니다. 그런 다음 보드가 보관되는 동안 니켈 층을 보호하기 위해 또 다른 금 층이 사용됩니다.

PCB 표면 마감–장점

ENIG의 가장 중요한 장점은 플립 칩 및 BGA를 포함한 차세대 복합 표면 구성 요소에 이상적이라는 것입니다. 다른 표면 마감재에는 이러한 새 보드에 적용하는 데 제한이 있는 단점이 있습니다. 기타 장점은 다음과 같습니다.

• 얇고 균일한 니켈 및 금 층으로 평평한 표면에 이상적입니다.
• 납이 포함되어 있지 않습니다.
• PTH에 이상적
• 유효기간이 길다

단점

그러나 ENIG는 유통 기한이 길지만 니켈과 금 층 사이에 인이 축적되어 파손과 보드 연결 불량을 초래하는 일반적인 문제인 "블랙 패드 증후군"과 관련이 있습니다. 유일한 다른 주요 단점은 재작업에 이상적이지 않다는 것입니다.

• 니켈 팔라듐(ENEPIG)

니켈 팔라듐(ENEPIG) PCB 표면 마감은 ENIG의 업그레이드입니다. ENIG에서 침지 금은 니켈 층을 파괴하는 것으로 나타났습니다. ENEPIG는 금과 니켈 층 사이에 팔라듐 도금 층을 도입합니다.

장점

ENEPIG는 다중 표면 패키지가 포함된 많은 현대식 고급 보드에 적용되기 때문에 '범용 마감재'라고 불립니다. 다음과 같은 다양한 이점이 있습니다.

• 평평한 표면을 만듭니다.
• 간편한 처리
• 피부에 독성이 없습니다.
• 납이 포함되어 있지 않습니다.
• 여러 리플로우 주기에 이상적
• Sn-Ag-Cu 솔더와의 호환성이 높습니다.
• 유통기한이 깁니다.

단점

• 블랙패드가 발생하는 경우가 많습니다.
• 솔더 조인트 신뢰성 감소
• 팔라듐 층이 너무 두꺼워서 납땜 성능을 지원하지 않습니다.
• 다른 표면 마감재에 비해 젖는 데 시간이 더 오래 걸립니다.
• 도금 상태의 영향을 받습니다.
• 대부분의 다른 표면 마감재에 비해 가격이 비쌉니다.
  OSP(유기 납땜성 방부제)

OSP는 유기적인 수성 표면 마감재입니다. 구리와의 결합에 선택적이고 PCB를 납땜 가능하게 만듭니다.

PCB 표면 마감–장점

OSP 표면처리는 유기물과 수성기 때문에 환경친화적인 특징이 있습니다. 또한 적용이 용이하고 공정이 다른 표면 마감재에 비해 비교적 짧고 간단합니다. 장점은 다음과 같습니다.

• 균일한 동일 평면 표면 제공
• 낮은 장비 유지 관리 필요
• 납이 포함되어 있지 않습니다.
• 수리 가능

단점

OSP는 유기 및 수성이므로 취급 시 손상에 매우 민감합니다. 다음과 같은 몇 가지 다른 단점과 관련이 있습니다.

• 유통 기한이 짧습니다.

• PTH에 끔찍합니다.

PCB 표면 마감 – PCB 표면 마감을 선택하는 방법

이러한 유형의 PCB 표면 마감재의 차이점으로 인해 특정 용도에 적합하거나 부적합합니다. 이를 위해 이상적인 표면 마감을 적용하려는 사람은 다음과 같은 몇 가지 요소를 고려해야 합니다.

• PCB 표면 마감–패드 평탄도

여러 번 언급했듯이 일부 표면 마감은 성능, 납땜성 및 기타 요소를 방해할 수 있는 고르지 않은 표면을 초래합니다. 평탄도가 중요한 요소인 경우 얇고 균일한 층이 있는 표면 마감을 고려하십시오. 이 경우 적합한 옵션에는 ENIG, ENEPIG 및 OSP가 포함됩니다.

• 납땜성 및 젖음성

납땜성은 PCB 작업 시 항상 중요한 요소입니다. OSP 및 ENEPIG와 같은 특정 표면 마감은 납땜성을 방해하는 것으로 나타났지만 HASL과 같은 표면 마감은 납땜성에 이상적입니다.

• 금 또는 알루미늄 와이어 본딩

PCB에 금 또는 알루미늄 와이어 본딩이 필요한 경우 옵션이 ENIG 및 ENEPIG로 제한될 수 있습니다.

• 보관 조건

언급한 바와 같이 OSP와 같은 일부 표면 마감은 취급 시 PCB를 깨지기 쉽게 만드는 반면 다른 표면 마감은 내구성을 향상시킵니다. 보관 및 취급 요구 사항을 고려할 때 사전에 고려해야 합니다. 위험 없는 보관 및 취급 요구 사항을 충족할 수 있는 경우에만 PCB를 섬세하게 만드는 표면 마감을 적용해야 합니다.

• 납땜 주기

PCB는 몇 번이나 납땜되고 재작업됩니까? 그림과 같이 많은 표면 마감재가 재작업에 이상적입니다. 그러나 침지 주석과 같은 다른 것들은 재작업에 적합하지 않습니다.

• PCB 표면 마감–RoHS 준수

RoHS 준수는 사용할 표면 마감을 결정할 때 매우 중요합니다. 일반적으로 납을 사용하는 모든 표면 마감은 RoHS 준수에 적합하지 않으므로 피해야 합니다.

결론

설명된 대로 각 유형의 표면 마감에는 나머지 유형과 구별되는 고유한 요소가 있습니다. 이러한 요소는 이러한 마감재를 특정 응용 분야에 적합하거나 부적합하게 만들고 이상적인 옵션은 궁극적으로 PCB 구성에 따라 다릅니다.

WellPCB는 PCB 보드 및 표면 마감에 대한 방대한 경험을 보유하고 있습니다. 다양한 유형의 PCB 표면 등에 대해 자세히 알아보려면 연락하십시오! 귀하의 PCB에 이상적인 표면 마감을 찾는 데 도움을 드리고자 합니다.