가장 흔한 4가지 표면 마감 비교 | 장단점

과학 기술의 발전과 더불어 PCB 제조  기술도 크게 향상되었습니다. 전자 기술의 모든 분야에서 PCB 제조업체들은 PCB 제조 기술의 발전을 요구받고 있습니다. 특히 컴퓨터나 휴대폰에 사용되는 인쇄 회로 기판의 경우, 금이나 은과 같은 재료가 사용되면서 제품 간 품질 차이가 더욱 커지고 있습니다.

표면 마감 이란 무엇 인가 

PCB 표면 마감은 인쇄 회로 기판의 납땜 가능한 영역의 구리 부분과 부품 사이에 형성되는 금속간 접합부입니다.

표면 마감 은 PCB 에 어떤 영향 을 미칩니까 ?

인쇄회로기판(PCB) 표면 마감에는 금색, 은색, 연적색의 세 가지 색상이 있습니다. 금색이 가장 비싸고, 은색이 두 번째이며, 연적색이 가장 저렴합니다. PCB의 색상을 보면 제조 과정의 질이 떨어지는지 쉽게 알 수 있습니다.

1. 구리 기판

기판 내부의 회로 패턴은 주로 순수 구리, 즉 구리 기판으로 이루어져 있습니다. 

구리 재질의 인쇄 회로 기판

장점과 단점은 명백합니다.

장점:

1. 저렴한 비용

2. 매끄러운 표면

3. 납땜성이 우수함 (산화되지 않음)

단점:

1. 구리 기판은 산과 습기에 취약합니다.

    이 제품은 장기간 보관해서는 안 되며, 공기에 노출되면 구리가 쉽게 산화되므로 개봉 후 2시간 이내에 사용해야 합니다. 또한, 양면 기판에는 사용할 수 없습니다. 양면 기판의 경우, 첫 번째 리플로우 솔더링 후 이미 뒷면이 산화되었기 때문입니다. 테스트 포인트가 있는 경우, 산화를 방지하기 위해 솔더 페이스트를 인쇄해야 합니다. 그렇지 않으면 프로브와의 접촉이 원활하지 않을 수 있습니다.

2. 구리는 공기에 노출되면 쉽게 산화되므로 보호층이 필요합니다. 어떤 사람들은 구리가 금빛을 띤다고 생각하는데, 사실 금빛은 구리 자체가 아니라 구리 표면을 덮고 있는 보호층입니다.

    회로 기판의 넓은 영역에 금을 도금할 때 사용되는 또 다른 표면 처리 방법으로는 ENIG가 있습니다.

2. 금도금 보드

금은 진짜 금입니다. 아주 얇은 금층이라도 회로기판 가격의 거의 10%를 차지합니다. 선전에서는 많은 상인들이 폐회로기판을 세척하여 금을 추출하는 사업을 전문으로 하며 상당한 수익을 올리고 있습니다.

금을 도금층으로 사용하는 것은 납땜을 용이하게 하고 부식을 방지하기 위한 두 가지 이유가 있습니다. 심지어금손가락 수년간 사용된 RAM은 여전히 처음처럼 반짝거립니다. 하지만 구리, 알루미늄, 철과 같은 재질이라면 지금쯤 녹슬어서 고철 더미가 되어 있을 것입니다.

금도금층은 인쇄  회로기판의 부품 패드, 금도금 핑거, 커넥터 파편 등 다양한 곳에 널리 사용됩니다. 만약 표면 색상이 은색이라면 즉시 소비자보호센터에 신고해야 합니다. 이는 제조업체가 제조 과정이나 재료 사용에 있어 부정행위를 저지른 것이며, 다른 금속 대신 적절한 재료를 사용하여 소비자를 속인 행위입니다.  

가장 널리 사용되는 휴대폰 회로 기판의 마더보드는 대부분 금도금 기판 또는 침적 금도금 기판입니다. 반면 컴퓨터 마더보드, 오디오 및 소형 디지털 회로 기판은 일반적으로 금도금 기판이 아닙니다.

 표면 금 도금 처리된 인쇄 회로 기판 

    침적 금 도금 기술의 장점과 단점을 따져보는 것은 어렵지 않습니다.

장점:

1. 산화되기 쉽지 않음

2. 긴 유통기한

3. 금도금 기판의 표면은 평평하여 핀 간격이 좁은 부품이나 납땜 부위가 작은 부품을 납땜하기에 적합합니다. 

 콘솔 키보드 및 디스플레이 보드(예: 휴대폰 PCB)에 가장 적합한 소재입니다. 리플로우 솔더링은 솔더링 성능 저하 없이 여러 번 반복할 수 있기 때문에 금도금 보드는 COB(칩 온 보드) 와이어 본딩용 기판으로 사용할 수 있습니다.

단점:

1. 높은 비용

2. 납땜성이 좋지 않음

 무전해 니켈 도금 공정으로 인해 디스크에 검은 반점이 생기기 쉽습니다. 니켈 층은 시간이 지남에 따라 산화되어 장기적인 신뢰성에 문제가 발생할 수 있습니다.

 이제 우리는 금이 금이라는 것을 알았습니다. 하지만 은은 은일까요? 물론 아니죠, 은은 주석입니다!

3. HASL

은도금 기판에는 HASL(열풍 솔더 레벨링) 공법이 사용되는데, 이는 구리 회로의 외층에 주석층을 분사하는 방식입니다. 이 공법은 금처럼 장기적인 접촉 신뢰성을 제공하지는 못합니다. HASL 공법은 이미 부품이 납땜된 PCB에는 영향을 미치지 않지만, 접지 패드나 핀 소켓처럼 장시간 공기에 노출된 패드의 납땜성은 저하될 수 있습니다.

HASL은 장기적으로 산화 및 부식이 발생하기 쉬워 기판과 부품 간의 접촉 불량을 초래할 수 있습니다. 일반적으로 소형 디지털 제품에는 HASL 표면 처리가 선택되는데, 그 이유는 HASL이 저렴하기 때문입니다.

무연 HASL 표면 마감 

그 장점과 단점은 다음과 같이 요약됩니다.

장점:

1. 더 낮은 가격

2. 우수한 납땜성

단점:

1. HASL 기판의 표면 평탄도가 좋지 않아 핀 간격이 좁거나 크기가 매우 작은 부품을 납땜하는 데는 적합하지 않습니다.

2. PCB 가공 시 납땜 비드가 쉽게 발생하여 미세 피치 부품과의 단락을 초래할 수 있습니다. 

HASL이 사용되는 경우양면 SMT 공정주석은 쉽게 다시 녹아 중력의 영향을 받아 구형의 주석 방울이나 유사한 형태로 변할 수 있으며, 이는 PCB 표면의 평탄도를 저하시킵니다. 평탄도는 납땜에 영향을 미치기 때문에 이는 중요한 문제입니다. 

4. OSP

OSP는 유기 솔더링 필름의 약자입니다. 표면 마감에 금속이 아닌 유기물을 사용하기 때문에 HASL보다 가격이 저렴합니다.

이 유기막의 유일한 기능은 납땜 전에 내부 구리 호일이 산화되는 것을 방지하는 것입니다. 이 막은 납땜 과정에서 가열되면 즉시 휘발되어 구리 패턴과 부품을 납땜합니다. 하지만 OSP는 부식에 강하지 않습니다. OSP 회로 기판이 10일 동안 공기에 노출되면 부품이 납땜되지 않을 수 있습니다.

많은 컴퓨터 마더보드는 OSP 기술을 사용합니다. 회로 기판의 면적이 너무 커서 침적 금 도금을 사용하면 비용이 많이 듭니다.

OSP가 포함된 인쇄 회로 기판

장점과 단점은 다음과 같습니다.

장점:

1. 이 제품은 베어 구리판의 모든 납땜 장점을 가지고 있으며, 수명이 다한 기판에도 표면 처리를 다시 할 수 있습니다.

단점:

2. 산성 및 습기에 쉽게 영향을 받습니다. 

OSP는 2차 리플로우 솔더링에 사용될 경우 일정 시간 내에 완료되어야 합니다. 또한, 2차 리플로우 솔더링은 납땜성이 좋지 않습니다.

3. OSP 보드의 유통기한은 짧아서 3개월을 초과할 수 없습니다. 또한 포장을 개봉한 후 24시간 이내에 사용을 완료해야 합니다.

단점:

OSP는 절연층이므로 테스트 포인트에 솔더 페이스트를 인쇄하여 기존의 OSP 층을 제거하고 핀포인트와 접촉해야 합니다.전기 테스트.

PCBgogo는 PCB 조립 서비스에서 다양한 표면 마감 옵션을 제공합니다  . 다양한 제품을 소량에서 중량 단위로 생산하는 환경에서 ENIG(엔지니어링 강화 유리)를 활용함으로써, 대량으로 경제적인 가격에 베어보드를 구매하여 수년간 보관하면서 고객의 출시 일정에 맞춰 소량 생산을 여러 차례 진행할 수 있습니다. 이는 고객의 요구에 부응하는 고품질과 유연성을 보장하는 또 다른 방법입니다.