PCB SMT 공정으로 비용 절감: 알아야 할 사항

개요

SMT(표면실장기술)는 현재 전자 제조에 사용되는 선도적인 기술입니다. 제품의 성능과 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다. 이 기술을 통해 OEM(주문자 상표 부착 생산업체)은 비용을 절감하면서 신뢰성 높은 제품을 생산할 수 있습니다. PCB SMT 조립 공정이 제품 품질을 유지하면서 비용을 절감하는 데 어떻게 도움이 되는지 자세히 알아보세요. 

PCB SMT 조립 공정 단계가 비용에 어떤 영향을 미치는가?

주요 강점 SMT 어셈블리 신뢰성입니다. 하지만 OEM으로서 비용 요소도 무시할 수 없습니다. 전자 제조에서 제품의 작은 변경은 생산 비용에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 바로 이 부분에서 SMT 기술이 매우 유용합니다. 

이 표면 실장 기술이 제품 품질과 성능에 영향을 미치지 않고 비용 절감에 어떻게 도움이 되는지 이해하려면 SMT 조립 프로세스 전체를 이해해야 합니다. 

SMT 조립 공정은 주로 다음 단계로 구성됩니다.

1. 솔더 페이스트 인쇄
2. 솔더 페이스트 검사(SPI)
3. 칩 장착
4. 시각 검사 및 수동 배치
5. 리플로 납땜
6. AOI (자동 광학 검사)
7. 엑스레이 검사(AXI)
8. 인서킷 테스트(ICT) 및 기능 테스트

이러한 단계를 이해하면 전반적인 효율성을 개선하는 동시에 품질을 관리하고, 낭비를 줄이고, 생산 비용을 절감할 수 있습니다. 

1단계: 솔더 페이스트 인쇄

SMT 조립 공정은 솔더 페이스트 인쇄부터 시작됩니다. 이 단계에서는 PCB 부품을 납땜할 패드에 솔더 페이스트를 도포해야 합니다. 하지만 페이스트는 적정량만 도포해야 한다는 점을 명심해야 합니다. 

솔더 페이스트의 품질과 관련하여 세 가지 요소가 품질을 결정합니다.

1. 솔더 페이스트 상태
2. 스크래핑 각도 
3. 스크래핑 속도

솔더 페이스트를 제대로 사용하지 않으면 고품질 PCB를 얻을 수 없습니다. 솔더 페이스트는 일반적으로 저온 냉장고에 보관합니다. 솔더 페이스트를 사용하기 전에 실온으로 되돌리십시오. 또한, 덮개를 덮지 않은 솔더 페이스트는 2시간 이내에 사용해야 합니다. 

또한, 속도와 스크래핑 각도 등 솔더 페이스트 프린터 매개변수도 설정해야 합니다. 이 두 매개변수는 패드에 도포할 페이스트의 양을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

2단계: 솔더 페이스트 검사(SPI)

PCB SMT 공정에서는 솔더 페이스트 검사(SPI)를 통해 잠재적인 결함을 조기에 발견합니다. 대량 생산이나 조립 전에 결함을 적시에 발견하면 비용을 절감할 수 있습니다.  

SPI는 SMT 조립에서 필수 단계는 아니지만, 분명한 이점을 제공합니다. 제품 품질을 향상시키고 제조 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

SMT 불량은 대부분 솔더 페이스트 인쇄 과정에서 발생합니다. 따라서 SPI(솔더 페이스트 인쇄)가 인쇄 후에 수행됩니다. 불량을 조기에 발견하면 더 큰 문제를 조기에 예방할 수 있습니다. 궁극적으로 조립의 다음 단계에서 불량 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

SPI가 수행되는 장비에는 일반적으로 두 가지 유형의 내장 기능이 있습니다.

1. 2D
2. 3D

일반적으로 3D는 2D SPI 장비보다 더 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다.

3단계: 칩 마운팅

칩 마운팅은 SMT 조립 공정에서 또 다른 중요한 단계입니다. 일반적으로 칩 마운터 장비를 사용하여 수행됩니다. 이러한 장비는 다양한 종류가 있으며, 각 장비의 속도와 마운팅 성능은 서로 다릅니다. 

고속 칩 마운팅 머신은 일반적으로 소형 부품을 마운팅하는 데 사용됩니다. 마운팅 과정에서 모든 부품이 패드 표면의 솔더 페이스트에 단단히 부착되도록 합니다. 

그러나 대형 부품(예: IC, BGA, 커넥터 등)의 경우 다기능 칩 마운팅 머신이 사용됩니다. 이러한 마운팅 머신은 일반적으로 소형 부품에 사용되는 단순 머신에 비해 속도가 느립니다. 

고속 마운터를 부착하면 기계의 작동 속도가 빨라집니다. 하지만 큰 부품을 부착하면 기계의 작동 속도가 느려집니다. 

대형 부품의 경우 정렬이 매우 중요하기 때문입니다. 장착하기 전에 대형 부품을 정렬하는 데 시간을 투자해야 합니다. 이것이 다기능 마운터가 고속 마운터보다 느린 이유입니다.

4단계: 시각적 검사 및 수동 배치

칩 마운팅 후 다음 단계는 육안 검사입니다. 이 단계는 필수적인 과정이라고 생각하시면 됩니다. 이 단계는 회로 기판의 리플로우 솔더링에 다음과 같은 결함이 없는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

• 잘못 배치된 구성 요소
• 잃어버린 부분들

이 검사가 필요한 또 다른 이유는 리플로우 솔더링 후 부품의 결함을 감지하기가 더 어렵기 때문입니다. 부품이 PCB에 단단히 부착되어 있기 때문입니다. 게다가 리플로우 후에도 결함은 그대로 남아 있어 쉽게 수정할 수 없습니다. 

솔더에 결함이 발생하면 제품 신뢰성이 떨어지고 생산 비용도 증가합니다. 따라서 육안 검사를 통해 생산 비용 증가를 방지할 수 있습니다. 

게다가 이 단계에서는 DIP 부품처럼 칩 실장 장비를 사용하여 배치할 수 없는 일부 부품을 보드에 수동으로 배치해야 합니다.  

5단계: 리플로 납땜

In 리플로 납땜솔더 페이스트를 녹여 IMC(Intermetallic Compound) 연결을 만듭니다. IMC는 금속간 화합물을 의미하며, 부품 핀을 PCB 기판에 연결하는 데 사용됩니다. 리플로우 솔더링에서는 다음과 같은 특정 온도 프로파일을 따라야 합니다.

1. 예열
2. 온도 상승
3. 리플 로우
4. 냉각

예로서 :

무연 솔더 페이스트 SAC305는 약 217°C에서 녹습니다. 솔더 페이스트를 제대로 녹이려면 과열 온도를 217°C 이상으로 설정해야 합니다. 많은 부품이 이보다 높은 온도에서 견딜 수 없습니다. 

따라서 오븐 온도가 250°C 미만인지 확인하십시오. 그렇지 않으면 부품이 손상될 수 있습니다. 리플로우 솔더링에서 설정하는 온도 프로파일은 솔더 품질과 전체 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.   

6단계: 자동 광학 검사(AOI)

리플로우 솔더링 단계를 완료했다면 이제 부품이 회로 기판에 고정된 것입니다. 참고로, 이 단계에서는 SMT 조립 공정의 모든 필수 단계가 완료되었습니다. 

그러나 모든 구성 요소를 어떻게 조립하더라도 최종 제품에 들어가기 전에는 AOI 검사이 검사를 통해 다음과 같은 결함을 찾을 수 있습니다.

• 묘비
• 에지온
• 잃어버린 부분들
• 잘못된 위치
• 잘못된 방향
• 브리징
• 빈 솔더 패드

이 과정을 통해 조립된 보드가 안전하고 안정적으로 작동하는 것이 보장됩니다.

7단계: 자동 X선 검사(AXI)

X선 검사는 자동 광학 검사를 보완하는 역할을 합니다. 지금까지 놓쳤을 수 있는 결함을 더욱 명확하게 발견하는 데 도움이 됩니다. 리플로우 솔더링 후 AXI 검사가 항상 필요한 것은 아니지만, 이 검사를 수행하면 더 좋은 품질의 기판을 확보하고 향후 결함 누락으로 인해 발생할 수 있는 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다. 

게다가 많은 OEM 업체 효율성과 신뢰성 향상을 위해 X선 검사도 필요합니다. 따라서 AXI를 적용하면 OEM이 기대하는 엄격한 기준을 충족하고 전반적인 제품 성능을 향상시킬 수 있습니다.

8단계: 회로 내 테스트(ICT) 및 기능 테스트

마지막 단계는 다음을 수행하는 것입니다. 회로 내 테스트(ICT) 회로의 개방 및 단락 여부를 확인하는 것이 주 목적인 기능 테스트입니다. 저항, 정전용량, 인덕턴스를 측정하여 부품 결함을 찾는 데 도움을 줍니다. ICT는 리플로우 솔더링 후 부품이 제대로 작동하는지 확인합니다.  

반면, 기능 테스트는 인서킷 테스트를 보완하는 역할을 합니다. ICT를 이용하면 조립된 상태이든 맨 상태이든 회로 기판을 테스트할 수 있습니다. 조립된 회로 기판의 기능과 품질을 보장하기 위해서는 기능 테스트를 실시해야 합니다. 기능 테스트는 최종 제품의 높은 신뢰성을 보장하는 데 도움이 됩니다.   

PCBA의 비용 효율성을 개선하기 위한 SMT 설계 전략

SMT를 설계할 때 따라야 할 특정 전략이 있습니다. PCB 어셈블리이러한 디자인 전략을 따르면 품질과 비용의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다. 

• 비용 절감을 위한 첫 번째 전략은 저렴한 부품을 선택하는 것입니다. 하지만 이러한 부품이 신뢰할 수 있고 품질이 좋으며 필요한 크기로 제공되는지 확인해야 합니다. 이렇게 하면 조립 과정이 더 쉬워지고 생산이 더욱 원활하게 진행됩니다.
  
• SMT 설계 시에는 스루홀 풋프린트 대신 표면 실장 풋프린트를 사용하십시오. 이렇게 하면 추가 조정이 필요 없고 생산 시간을 절약할 수 있습니다.
• 또 다른 좋은 전략은 조립 비용이 증가하므로 패스너 사용을 피하는 것입니다. 대신 전력 IC에는 방열판이 있는 SMD를 사용하세요.
• 배치 계획 SMD 구성 요소를 용도와 신호 흐름에 따라 그룹화하여 신중하게 분류합니다. 이 단계는 조립 기계의 이동 거리를 줄이고 생산 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.
• 설계에서 SMD 유형 수를 제한하세요. 이렇게 하면 조달이 더 쉬워지고 공통 재고 관리 시스템의 필요성이 줄어듭니다.

맺음말

PCB SMT 공정은 품질 저하 없이 비용을 절감할 수 있도록 합니다. 위에서 설명한 SMT 조립 공정을 따르면 제조 비용을 절감할 수 있습니다. 언급된 단계들을 통해 낭비를 최소화하고 오류 없는 제품을 생산할 수 있으며, 이는 궁극적으로 비용 절감에 도움이 됩니다.