2025-07-28
PCB 표면 마감은 전자 제품 제조의 숨은 영웅으로, 베어 구리 트레이스와 솔더 조인트 사이의 격차를 메웁니다. 이러한 보호 코팅은 안정적인 전기 연결을 보장하고, 부식을 방지하며, 스마트폰에서 항공우주 시스템에 이르기까지 모든 것에 필수적인 보관 수명을 연장합니다. 비용 효율적인 HASL부터 고신뢰성 ENIG까지 다양한 옵션이 있으며, 올바른 마감을 선택하는 것은 적용 분야의 요구 사항(납땜성, 내구성, 비용 및 환경 저항)에 따라 달라집니다. 이 가이드에서는 가장 일반적인 PCB 표면 마감을 분류하고, 기능을 비교하며, 프로젝트에 가장 적합한 옵션을 선택하는 데 도움을 드립니다.
주요 내용
1. PCB 표면 마감은 구리 트레이스를 산화로부터 보호하여 조립 중 납땜성을 보장하고 장기적인 신뢰성을 확보합니다.
2. ENIG(무전해 니켈 침지 금)는 납땜성, 보관 수명 및 고주파 성능의 최상의 조합을 제공하며, 의료 및 항공우주 분야에 이상적입니다.
3. HASL(열풍 솔더 레벨링)은 대량 생산되는 소비자 전자 제품에 여전히 비용 효율적이지만, 미세 피치 부품에는 어려움이 있습니다.
4. 침지 주석 및 은은 무연, 고밀도 설계에 탁월하며, OSP(유기 솔더성 보존제)는 저비용, 짧은 보관 수명 프로젝트에 선호됩니다.
5. 선택은 피치 크기(≤0.4mm는 ENIG/주석 필요), 보관 수명(ENIG는 1년 이상 지속) 및 환경 스트레스(자동차는 고온 저항 필요)와 같은 요인에 따라 달라집니다.
PCB 표면 마감이란 무엇입니까?
PCB 표면 마감은 에칭 후 노출된 구리 트레이스와 패드에 적용되는 얇은 코팅입니다. 주요 역할은 다음과 같습니다.
산화 방지: 베어 구리는 공기와 반응하여 몇 시간 내에 납땜 불가능한 산화물 층을 형성합니다. 마감은 장벽 역할을 합니다.
납땜성 향상: 솔더가 젖고 리플로우 또는 웨이브 솔더링 중에 강력한 조인트를 형성할 수 있는 안정적인 표면을 제공합니다.
취급 중 보호: 조립 및 보관 중에 긁힘, 습기 및 화학 물질에 저항합니다.
마감이 없으면 PCB는 며칠 내에 조립할 수 없게 되며, 사소한 산화조차도 현장 사용 시 솔더 조인트 고장을 일으킬 수 있습니다.
PCB 표면 마감의 분류
표면 마감은 재료 및 적용 공정에 따라 분류됩니다. 다음은 가장 일반적인 유형과 기능, 장점 및 단점입니다.
1. HASL(열풍 솔더 레벨링)
HASL은 특히 대량 생산에서 가장 오래되고 널리 사용되는 마감 중 하나입니다. 이 공정은 다음과 같습니다.
PCB를 용융 솔더(무연 또는 주석-납)에 담그기.
표면에 뜨거운 공기를 불어 과도한 솔더를 제거하여 평평하지만 약간 고르지 않은 코팅을 남깁니다.
특징:
구성: 99.3% 주석, 0.7% 구리(무연) 또는 63% 주석/37% 납(전통적, 현재는 드뭄).
납땜성: 스루홀 및 대형 SMT 부품에 탁월하며, 솔더가 쉽게 젖습니다.
보관 수명: 6~9개월(산화로 인해 납땜성이 서서히 저하됨).
비용: 마감 중 가장 낮음(1x 기준).
장점:
대량 생산(100,000+개)에 경제적입니다.
여러 리플로우 사이클(3~5x)을 견딜 수 있습니다.
단점:
고르지 않은 표면(±10μm)은 미세 피치 부품(<0.8mm 피치)에서 솔더 브리징 위험이 있습니다.
무연 버전은 융점이 더 높으므로 더 뜨거운 리플로우 프로파일이 필요합니다.
최적의 용도: 소비자 전자 제품(TV, 라우터), 대형 부품이 있는 저비용 PCB.
2. ENIG(무전해 니켈 침지 금)
ENIG는 두 층 마감입니다. 니켈 장벽(3~6μm) 위에 얇은 금층(0.05~0.2μm)이 있습니다. 이 공정은 화학적 증착(전기 불필요)을 사용하여 작은 패드에도 균일한 커버리지를 보장합니다.
특징:
구성: 니켈-인(6~8% 인) + 순금.
납땜성: 우수함; 니켈은 솔더와 강력한 결합을 형성하고, 금은 산화를 방지합니다.
보관 수명: 1년 이상(금은 영구적으로 산화에 저항함).
비용: HASL보다 1.5~2배 높음.
장점:
미세 피치 부품(≤0.4mm BGA, QFN)에 이상적인 평평한 표면(±2μm).
금의 전도성으로 인해 고주파 성능(최대 40GHz까지 신호 손실 낮음).
부식 및 극한 온도(-40°C ~ 125°C)에 저항합니다.
단점:
도금 매개변수가 잘못된 경우 “블랙 패드”(금 아래 니켈 부식) 위험이 있습니다.
금은 비싸며, 두꺼운 층(>0.2μm)은 솔더 취성을 유발합니다.
최적의 용도: 의료 기기, 항공우주, 5G 장비 및 미세 피치 부품이 있는 PCB.
3. 침지 주석
침지 주석은 화학 반응을 통해 순수 주석층(0.8~2.5μm)을 증착하여 전기가 필요 없이 납땜 가능한 표면을 형성합니다.
특징:
구성: 99.9% 주석.
납땜성: 매우 우수함; 강력하고 연성 있는 솔더 조인트를 형성합니다.
보관 수명: 적절한 보관(건조하고 밀봉된 백) 시 12개월 이상.
비용: 1.2~1.5x HASL.
장점:
미세 피치(0.5mm 피치) 및 고밀도 설계에 적합한 평평한 표면(±3μm).
무연 및 RoHS 규정 준수.
무연 및 기존 솔더 모두와 호환됩니다.
단점:
습한 환경에서 “주석 수염”(작은 전도성 필라멘트)에 취약하여 단락 위험이 있습니다.
주의해서 취급해야 함; 주석은 쉽게 긁힙니다.
최적의 용도: 자동차 전자 제품(LED 헤드라이트), 산업용 센서 및 중간 미세 피치 부품이 있는 PCB.
4. OSP(유기 솔더성 보존제)
OSP는 침지 방식으로 적용되는 얇은 유기 코팅(0.1~0.5μm)으로, 솔더링 중에 용해되어 신선한 구리를 노출시키는 보호층을 형성합니다.
특징:
구성: 아졸 기반 유기물(벤조트리아졸 유도체).
납땜성: 1~2 리플로우 사이클에 적합함; 솔더링 중에 깨끗하게 용해됩니다.
보관 수명: 3~6개월(습도 >60%에서 저하됨).
비용: 0.8x HASL(소량 생산에 가장 저렴함).
장점:
미세 피치 부품(<0.4mm)에 완벽한 초평탄 표면(±1μm).
금속층이 없어 고주파 신호 무결성을 유지합니다(5G에 이상적).
단점:
일회용; OSP는 솔더링 중에 용해되어 솔더링 후 구리가 산화에 노출됩니다.
내구성이 낮음; 긁힘이나 습기는 납땜성을 망칩니다.
최적의 용도: 소량 프로토타입, 고주파 PCB(5G, 레이더) 및 단기 수명 장치.
5. 침지 은
침지 은은 화학적으로 증착된 얇은 은층(0.1~0.5μm)으로, 성능과 비용의 균형을 제공합니다.
특징:
구성: 순수 은.
납땜성: 우수함; 최소한의 플럭스로 강력한 조인트를 형성합니다.
보관 수명: 6~9개월(습도가 높은 환경에서 변색됨).
비용: 1.3~1.6x HASL.
장점:
미세 피치(0.5mm) 및 고속 신호에 적합한 평평한 표면(±3μm).
ENIG보다 빠른 처리로 리드 타임을 단축합니다.
단점:
습한 환경(>60% RH)에서 변색(검게 변색)되어 납땜성이 감소합니다.
은 이주는 고전압 PCB에서 단락 위험이 있습니다.
최적의 용도: 통신 장비, 군용 PCB 및 ENIG보다 빠른 턴어라운드가 필요한 프로젝트.
비교 표: PCB 표면 마감
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기능
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HASL(무연)
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ENIG
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침지 주석
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OSP
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침지 은
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표면 평탄도
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불량(±10μm)
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우수(±2μm)
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양호(±3μm)
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우수(±1μm)
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양호(±3μm)
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납땜성
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양호
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우수
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매우 양호
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양호(1~2 리플로우)
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우수
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보관 수명
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6~9개월
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1년 이상
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12개월 이상
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3~6개월
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6~9개월
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비용(상대적)
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1x
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1.5~2x
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1.2~1.5x
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0.8x
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1.3~1.6x
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미세 피치 적합성
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<0.8mm(위험)
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≤0.4mm(이상적)
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≤0.5mm
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≤0.4mm
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≤0.5mm
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온도 저항
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260°C(리플로우)
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300°C+
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260°C
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260°C
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260°C
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최적의 용도
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소비자 전자 제품
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의료, 항공우주
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자동차, LED
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프로토타입, 5G
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통신, 군사
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올바른 표면 마감을 선택하는 방법
선택은 프로젝트의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다. 이 의사 결정 프레임워크를 사용하십시오.
1. 부품 피치 크기
미세 피치(<0.4mm): ENIG 또는 OSP(평평한 표면은 브리징을 방지합니다).
중간 피치(0.5~0.8mm): 침지 주석, 은 또는 ENIG.
큰 피치(>0.8mm): HASL(가장 경제적).
2. 보관 수명 요구 사항
>6개월: ENIG 또는 침지 주석(산화에 가장 오래 저항).
3~6개월: 침지 은 또는 HASL.
단기(프로토타입): OSP(최저 비용).
3. 적용 환경
높은 습도: ENIG(금은 변색에 저항) 또는 침지 주석(은보다 우수).
고온: ENIG(니켈은 300°C+를 견딤) 또는 침지 주석.
고주파(5G/레이더): OSP(금속층 없음) 또는 ENIG(신호 손실 낮음).
4. 생산량 및 비용
대량(100k+): HASL(단위당 최저 비용).
중간량(10k~100k): 침지 주석 또는 은.
소량/고신뢰성: ENIG(더 높은 비용 정당화).
5. 산업 표준
자동차(IATF 16949): ENIG 또는 침지 주석(진동/열 견딤).
의료(ISO 13485): ENIG(생체 적합성, 긴 보관 수명).
항공우주(AS9100): ENIG(극한 조건에 저항).
PCB 표면 마감에 대한 일반적인 오해
오해: ENIG가 항상 더 좋습니다.
사실: ENIG는 저비용, 대형 피치 PCB에 과도하며, HASL이 잘 작동하고 비용이 저렴합니다.
오해: OSP는 신뢰할 수 없습니다.
사실: OSP는 단기 수명 장치(예: 계절성 전자 제품) 및 고주파 설계에 적합합니다.
오해: 침지 주석은 모든 경우에 수염을 유발합니다.
사실: 적절한 도금(수염을 억제하는 첨가제) 및 보관(건조한 조건)은 이 위험을 최소화합니다.
FAQ
Q: 고주파 PCB(28GHz+)에 가장 적합한 마감은 무엇입니까?
A: OSP(금속층 없음) 또는 ENIG(금의 낮은 손실)가 가장 좋습니다. HASL(고르지 않은 표면은 신호 반사를 유발)은 피하십시오.
Q: 무연 조립에 ENIG를 사용할 수 있습니까?
A: 예. ENIG는 무연 솔더(Sn-Ag-Cu)와 함께 작동하며 RoHS 요구 사항을 충족합니다.
Q: OSP 보관 수명을 연장하려면 어떻게 해야 합니까?
A: PCB를 방습제와 함께 밀봉된 백에 보관하고, 습도를 <50%로 유지하며, 생산 후 3개월 이내에 사용하십시오.
Q: ENIG에서 “블랙 패드”는 무엇이 원인입니까?
A: 니켈 과도 에칭 또는 부적절한 금 도금 매개변수. 이를 방지하려면 IPC-4552 인증을 받은 제조업체를 선택하십시오.
Q: 무연 규제로 인해 HASL이 여전히 관련이 있습니까?
A: 예. 무연 HASL(Sn-Cu)은 RoHS를 충족하며 대형 부품에 대해 비용 효율적입니다.
결론
PCB 표면 마감은 신뢰성, 조립 성공 및 성능에 매우 중요합니다. 각 유형의 강점(비용을 위한 HASL, 신뢰성을 위한 ENIG, 고주파를 위한 OSP)을 이해함으로써 프로젝트에 최적의 마감을 선택할 수 있습니다. 스마트폰을 만들든 위성을 만들든, 올바른 표면 마감은 PCB가 조립, 보관 및 수년간의 현장 사용에서 살아남도록 보장합니다.
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