일반적인 PCB 결함 긴급 대응 가이드

어떤 엔지니어도 자신의 PCB(인쇄회로기판)에 결함이 발생하길 원하지 않습니다. 하지만 환경적 요인, PCB 보드 부적절한 적용, 순수 사고 등 여러 이유로 흔히 보이는 PCB 설계 문제를 파악하기 어려울 때가 있습니다. 엔지니어는 사고를 예방하는 것도 중요하지만, 문제에 직면했을 때 즉각적인 조치를 취하는 것이 더 중요합니다.

결함 #1: PCB 쇼트 (Shorts)

PCB 쇼트는 보드 고장의 가장 흔한 원인 중 하나로 원인이 다양합니다. 중요도와 긴급성 순으로 원인과 긴급 조치를 설명합니다.

• 긴급 조치 1: 가장 주요한 원인은 부적절한 패드 설계. 패드 모양을 원형 대신 타원형으로 설계해 포인트 간 거리 확보 → 쇼트 방지.
• 긴급 조치 2: 부품 배치 방향 오류도 쇼트 유발. 배치 방향 수정으로 쇼트 방지.
• 긴급 조치 3: SMT(표면 실장 기술) 부품의 휘어진 핀도 쇼트 원인. 솔더 조인트를 회로에서 2mm 떨어뜨려 효과적 해결.
• 기타 원인: 너무 큰 기판 홀, 너무 낮은 솔더링 온도, 보드 납땜성 불량, 작동하지 않는 솔더 마스크, 보드 표면 오염 등도 간과 불가.

결함 #2: 어둡거나 입자 형태의 솔더 조인트

• 긴급 조치 1: 주로 오염된 용융 주석과 산화물의 과도한 참여로 솔더 조인트가 과도하게 취약해짐.
• 긴급 조치 2: PCBA 제조용 솔더 페이스트에 불순물 과다 시 솔더 조인트가 어둡거나 입자 형태가 됨. 솔더 페이스트 교체 또는 순수 주석 적용.

결함 #3: 금색/노란색 솔더 조인트

• 긴급 조치: 정상 솔더 조인트는 은회색. 금색/노란색으로 변하면 주로 온도 과다. 오븐 온도 낮춰 해결.

결함 #4: 불량 성능 PCB

잘 설계된 PCB가 제작 후 불량 성능 보이는 건 주로 환경 탓.

• 긴급 조치 1: 극한 온도 또는 불확실한 온도 변화. 고습도나 고진동도 보드 불량 또는 고장 유발. 예: 온도 변화로 PCB 변형 → 솔더 조인트 파괴.
• 긴급 조치 2: 공기 중 수분으로 구리 산화/부식 → 노출된 구리 라인, 솔더 조인트, 패드, 부품 정상 작동 불가.
• 긴급 조치 3: 보드와 부품에 먼지 과다 시 공기 흐름과 냉각 영향 → 과열 및 성능 저하.

결함 #5: PCB 오픈 (Opens)

• 긴급 조치: 라인이 끊기거나 솔더 페이스트가 컴포넌트 라인이 아닌 패드에만 머물 때 오픈 발생. 제조 공정이나 솔더링 공정 중에도 발생 가능. 라인 파단 원인: 보드 변형, 낙하, 기계적 변형. 화학적 원인이나 습기로 솔더/금속 부품 마모 → 컴포넌트 라인 파단.

결함 #6: 부품 느슨함 또는 오배치

• 긴급 조치: 리플로우 솔더링 중 소형 부품이 용융 솔더 위에 떠서 목표 솔더 조인트에서 멀리 떨어짐. 원인: 불충분한 보드 지지, 부적절한 리플로우 설정, 솔더 페이스트 또는 작업 오류.

결함 #7: 솔더링 결함

• 긴급 조치 1: 외부 간섭으로 솔더가 응고 전 움직임 → 콜드 솔더링 유사. 재가열로 교정, 냉각 시 외부 간섭 차단.
• 긴급 조치 2: 콜드 솔더링(납땜 불량) 주요 결함. 솔더가 올바르게 녹지 않아 표면 거칠고 불안정한 연결. 과도한 솔더가 완전히 녹지 않아 발생하기도. 재가열로 과도 솔더 제거해 해결.
• 긴급 조치 3: 브리징(bridging): 솔더가 만나 두 라인 연결. 예기치 않은 연결, 쇼트, 부품 고장, 고전류 시 라우팅 소손 유발.
• 긴급 조치 4: 핀/리드 젖음성 불량: 과다/과소 솔더, 과열/거친 솔더링으로 패드 돌출.

참고 자료

• 납/무연 솔더 조인트 신뢰성 비교
• BGA(볼 그리드 어레이) 솔더 조인트 품질 관리를 위한 효과적 조치
• 웨이브 솔더링과 리플로우 솔더링 비교
• PCBA에서 납 솔더링과 무연 솔더링 제조 공정 비교