흔한 PCB 납땜 결함 10가지와 실전 해결책

홀 충진 부족(Insufficient Hole Filling)

PCB 납땜 시 미리 뚫린 구멍을 쓰는 보드에서 홀 충진 부족은 가장 흔한 문제 중 하나입니다. 구멍에 충분한 솔더가 채워지지 않으면 냉각 후 솔더가 기판에 제대로 달라붙지 않습니다.

다행히 해결 가능합니다. 설계자는 프리 솔더 체크를 여러 번 실행해 플럭스 종류 확인, 보드 전체를 덮을 충분한 플럭스 볼륨 확보, 핀 직경과 패드 크기 일치 확인으로 예방할 수 있습니다.

솔더 조인트 간극(Gap in Solder Joint)

전자 제품 제작에서 솔더 조인트가 올바르게 형성되게 하는 것은 중요합니다. 간극이 있는 약한 조인트는 장비 오작동이나 간헐적 탈락을 유발합니다. 웨이브 솔더링에서 흔한 결함입니다.

다음 포인트로 예방하세요:

1. 납땜 면이 그리스 없이 깨끗한지 확인
2. 부품이 납땜 중 움직이지 않게 단단히 고정
3. 조인트 솔더가 식기 전엔 움직임 금지
4. 납땜 인두를 즉시 떼어 드라이 조인트(간극 원인) 방지

패드 피치(Pad Pitch)

가능하면 PCB에 구멍 뚫는 걸 피하세요. 불가피하면 피치 패드가 필요합니다. 피치 패드는 조성 시 녹는 소재를 가집니다. PCB 납땜 시 최적 피치 패드 소재 선정이 큰 과제입니다. 일부는 부적합합니다.

납땜 전 피치 패드를 올바르게 깔고, 0.55mm 이하 낮은 피치를 쓰는 것이 좋은 결과를 냅니다.

솔더 레지스트(Solder Resist) 도포

솔더 레지스트(솔더 마스크)는 PCB 기술의 필수 요소입니다. 구리 표면 보호, 부식 방지, 웨이브 솔더링 중 기계적 문제 예방 등 중요한 기능을 합니다.

하지만 웨이브 솔더링 시 솔더 레지스트 도포는 많은 기술자가 겪는 큰 과제입니다. 용접이 필요한 영역만 노출시켜야 결함이 없습니다. 그런데 용접 레지스트 도포 부족이 흔한 결함입니다.

솔더 마스크 변색

외관상 문제처럼 보이지만 원인은 제조사가 철저히 조사해야 합니다. 변색은 PCB, 솔더 레지스트, 컨베이어 벨트, 웨이브 솔더링 장비에서 쉽게 발견됩니다. 주요 원인: 다른 플럭스 성분 사용, 웨이브 솔더링 중 여러 PCB 배치 혼용, 공정 중 솔더 마스크 종류나 두께 변경.

PCB 솔더 온도 범위 관리, 다른 플럭스 자재 사용 금지, 동일 솔더 마스크 두께 유지가 예방책입니다.

침투 불량(Poor Penetration)

플럭스는 도금 스루홀에 존재해야 보드 상단에서 솔더 조인트 형성을 돕습니다. 완벽한 예열 조건이면 플럭스 침투가 좋아 고품질 PCB가 나옵니다. 침투 불량은 예열 부족이나 플럭스 도포 감소 탓입니다.

플럭스 관련이면 적정량 사용(저플럭스 지양), 충분한 예열로 의도 영역에 소재 침투 보장이 해결책입니다.

부품 들뜸(Lifted Components / Tombstoning)

웨이브 솔더링 중 공중으로 뜬 부품을 툼스토닝이라 합니다. 주요 원인:

1. 온도·솔더 종류 요건이 서로 다른 부품 사용
2. 잘못된 리드 길이, 유연 PCB에서 웨이브 솔더링 시 휨 발생

PCB 휨 교정은 PCB 유형과 열적 힘 재확인, 잘못된 리드 길이는 솔더 배스로 밀어 스루홀로 빼내기, 모든 부품 열적 허용오차와 솔더링 온도 요건 동일화로 예방 가능.

솔더 볼 현상(Solder Ball Phenomenon)

웨이브 솔더링 중 작은 솔더 입자가 재부착돼 리드 근처에 생기는 현상. 원인: 고온 솔더 사용, 보드에서 분리된 솔더 낙하, 액체 가스가 보드로 튐.

PCB 설계 단계에서 솔더 마스크 선정 시 솔더가 잘 달라붙지 않는 타입을 고르세요. 솔더 탱크 내 공기 흐름량과 질소 비율 확인도 필요.

솔더 마크 생성(Generating Solder Mark)

PCB 제조 시 솔더 마크는 위치 참조에 흔히 쓰입니다. 솔더 마스크 클리어 영역과 구리로 채워진 작은 원들로 구성. 웨이브 솔더링 시 솔더 마크 생성이 어려울 수 있습니다.

위치 참조용 솔더 마스크 생성을 올바른 장비로 수행하세요.

요약

이상 10가지 흔한 웨이브 솔더링 결함과 해결책. 훌륭한 PCB 설계를 망칠 수 있는 흔한 이슈들입니다. 하지만 위 사례가 항상 설계자 탓만은 아닙니다.

제조사 귀책일 수도 있습니다. 다음 PCB 프로젝트 설계자 찾고 계시다면 WellPCB가 최적입니다. WellPCB는 웨이브 솔더링 결함 등 제조 중 발생 가능한 모든 문제 해결 가능. 편한 시간에 문의주세요. 모든 질문에 기꺼이 답해 드립니다.