HASL(열풍 솔더 레벨링): 신뢰성 높은 PCB 표면 처리

PCB(인쇄 회로 기판) 업계 종사자라면 이 기판들이 구리 마감 표면을 가진다는 걸 아실 겁니다. 보호하지 않고 두면 구리가 산화·열화돼 기판을 못 쓰게 됩니다.

표면 처리는 PCB와 부품 사이의 인터페이스를 형성합니다. 이 마감은 두 가지 중요한 기능을 합니다. 노출된 구리 회로 보호와 부품 조립 시 납땜 가능한 표면 제공입니다.

HASL(열풍 솔더 레벨링)이란?

HASL은 한때 일관되고 품질 좋은 PCB 조립 결과를 내는 검증된 방식으로 칭송받았습니다. 하지만 끊임없이 진화하는 기판 복잡도와 부품 밀도가 모든 수평 솔더링 시스템의 능력을 한계까지 밀어붙였습니다.

HASL은 현대 업계에서 가장 흔히 쓰이는 PCB 표면 처리 유형일 것입니다. HASL 마감 조성은 납 37%, 주석 63% 비율입니다. 다만 공정 약간만 수정하면 무연 마감으로도 쓸 수 있습니다.

HASL 공정

이 표면 처리는 솔더마스크 도포 후 기판을 용융 납/주석 합금 욕조에 담그는 것으로 시작합니다. 다음 단계는 열풍 레벨러(HAL)의 열풍 나이프로 여분 솔더를 제거해 최대한 얇은 층만 남기는 것입니다.

남은 얇은 솔더층은 하부 패턴을 부식에서 보호합니다. 이 마감은 조립 공정 중 패드를 프레-티닝(Pre-tinning)해 부품 납땜 활동을 돕습니다.

HASL은 시중 다른 마감 대비 가장 비용 효율적인 PCB 표면 처리 중 하나입니다. 따라서 범용 PCB의 추천·선호 표면 처리입니다.

별도 표면 처리 유형으로 분류되지만 무연 HASL(LF-HASL)도 잠깐 짚겠습니다. 용도와 외관은 HASL과 동일하나, 솔더 조성이 구리 0.6%, 주석 99.3%입니다. 이 합금은 무연 납땜용으로 융점이 레드 솔더링보다 높아 리플로 납땜 공정 약간 수정이 필요합니다.

무연 HASL은 RoHS 준수 기판이 필요할 때만 전통 납 솔더링 공정의 대안으로 쓰입니다. 이 마감 적용엔 고온 견딜 수 있는 라미네이트 소재가 필요합니다. 그 외 솔더링 공정은 HASL과 유사합니다.

과거 HASL은 견고한 솔루션과 저렴한 비용 덕분에 가장 수요 많고 인기 있는 PCB 표면 처리였습니다.

하지만 최근 PCB 산업의 근본적 진화와 변화로 더 복잡하고 진보한 표면 실장 기술(SMT)이 도입되면서 HASL의 단점들이 드러났습니다.

미세 피치 SMT 기판 조립에는 HASL을 쓸 수 없습니다. 고르지 않은 표면과 미세 피치 부품이 호환되지 않기 때문입니다. 무연 HASL 솔루션이 시장에 나와 있지만, 고신뢰성 제품을 위한 다른 대안들도 여럿 있습니다.

HASL 장단점

HASL 사용 시 장단점:

장점

• 폭넓게 구할 수 있음
• 저비용
• 우수한 보관 수명
• 재작업 용이

단점

• 불균일한 표면 생성
• 미세 피치 부품에 부적합
• 낮은 웨팅(Wetting) 성능
• PTH(도금 스루홀)에 비이상적
• 열충격 위험

여전히 가치 있는 선택

HASL은 여전히 유효합니다. 잘 알려지지 않은 의도치 않은 이점 하나는 PCB를 최대 265℃ 고온에 노출시켜, 고가 부품 실장 전 잠재적 박리 문제를 사전 식별할 수 있다는 점입니다.