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개요
많은 사람들이 인쇄 회로 기판(PCB) 작업 시 솔더 위킹(Solder Wicking) 문제에 직면합니다. 솔더 위킹은 PCB의 납을 벗겨내 접합부가 약해지고 연결 불량을 유발합니다. 이 글에서는 PCB에서 솔더 위킹이 발생하는 이유와 해결 방법을 알아보겠습니다.
PCB 조립에서 솔더 위킹이란 실제로 무엇인가?
솔더 위킹(Solder Wicking), 일명 솔더 배출/유출(Solder Drainage/Escape)은 PCB 조립 중 기판에서 발생하는 문제입니다. 솔더 위킹은 회로 기판의 솔더가 패드에서 흘러나와 문제를 발생시킵니다. 솔더 위킹 과정에서 솔더는 제자리에 머무르지 않고 기판 전체로 퍼져 나갑니다. 솔더는 기판의 근처 비아(Via)로 유입되기 시작하여 부품 리드(Lead)를 타고 올라가기도 합니다.
납땜 흡수 문제는 종종 다음 과정에서 나타납니다.
위킹(wicking) 과정에서 솔더가 기판 표면에 쌓이거나 구멍과 트랙에 모일 수 있습니다. 이로 인해 기판에 원치 않는 찌꺼기가 쌓이게 됩니다. 또한, PCB에서 솔더의 움직임은 보드의 강도와 신뢰성을 감소시킵니다..
주요 특징
다음은 주요 특징입니다. 솔더 흡수 문제를 발견하는 데 도움이 됩니다. 인쇄 회로 기판에.
- 관절이 둔하거나 불완전함.
- 솔더가 비아로 사라짐.
- 관절이 맨살이거나 얇게 덮여 있는 느낌이 듭니다.
- 구성 요소 리드를 따라 솔더가 올라갑니다.
- 전기 연결이 약하거나 끊어짐.
- 패드 노출로 인해 솔더 분포가 고르지 않음.
- 솔더 브리징이 발생하고 있습니다 단락 흔적 사이.
솔더 위킹 여부를 확인하려면 육안 검사 도구를 사용해야 합니다. 주로 현미경이나 자동 광학 검사(AOI) 시스템을 사용하여 확인합니다.
솔더윅과 어떤 점이 다릅니까?
솔더윅은 플럭스가 코팅된 구리선을 꼬아 만든 회로 기판의 납땜 제거에 사용되는 도구입니다. 원치 않는 솔더 제거 접합부나 패드에서 솔더링을 하거나 PCB의 패드와 핀을 청소하는 데 사용됩니다. 솔더윅에서는 납땜 인두를 사용하여 구리선을 가열합니다. 가열되면 솔더윅이 모세관 현상을 통해 용융된 솔더를 브레이드 내부로 끌어당깁니다.
반면, 솔더 위킹(solder wicking)은 녹은 솔더가 PCB 표면에서 흘러나오는 현상입니다. 이러한 솔더 흐름은 접합부가 건조하게 유지되기 때문에 회로 기판에 문제가 되는 것으로 보입니다. 하지만 때로는 비아나 핀 내부에서 양호한 연결을 만들기 위해 의도적으로 사용되기도 합니다.
솔더 위킹의 원인은 무엇인가?
솔더 위킹 문제는 종종 결함으로 인해 발생합니다. 제조를 위한 설계(PCB의 경우 DFM). 하지만 디자인만이 유일한 원인은 아닙니다. 다른 여러 가지 원인도 있습니다. 아래에서는 그중 가장 흔한 원인들을 살펴보겠습니다.
1. 열 불균형
PCB 납땜 중 열 불균형은 솔더 위킹의 주요 원인 중 하나입니다. 이는 일반적으로 리플로우 또는 웨이브 솔더링 시 가해지는 열이 불균일할 때 발생합니다. 간단히 말해, 기판의 온도가 일정하지 않게 상승하면 솔더가 예상대로 녹아 기판에 정착되지 않을 수 있습니다. 이로 인해 부품 패드에서 솔더가 이탈하는 현상이 발생합니다. 또한 핀 사이에 솔더 브릿지가 발생할 수도 있습니다.
또한, 열 불균형으로 인해 PCB 부품이 팽창하는 경우가 많아 기판의 솔더 접합부에 응력이 가해집니다. 이는 솔더를 원래 위치에서 잡아당겨 비아(via)나 다른 빈 공간으로 스며들게 합니다.
2. PCB 설계 불량
인쇄 회로 기판의 설계가 솔더 위킹의 주요 원인입니다. 이러한 문제를 유발하는 설계 문제는 다음과 같습니다.
- 패드 사이즈
- 배치를 통해
- 더 큰 구리 붓기
패드 크기가 너무 작으면 납을 제대로 고정할 수 없습니다. 반면 패드 크기가 너무 크면 납이 퍼져 결국 위킹(weaking) 현상이 발생합니다.
패드에 너무 가깝게 비아를 배치하면 솔더가 패드와 접합되지 않고 패드를 통과할 수 있습니다. 이로 인해 솔더 위킹(soldering) 현상이 발생하고 단락이 발생할 수도 있습니다. 또한, 큰 구리 구멍을 뚫으면 솔더가 패드에서 떨어져 나가 이 문제가 발생할 위험이 높습니다.
3. 솔더 페이스트의 잘못된 사용
솔더 페이스트를 잘못 바르면 솔더링 현상이 발생합니다. 솔더 페이스트를 너무 많이 바르면 솔더가 더 많이 녹아 의도치 않은 다른 부위로 쉽게 흘러들어갈 수 있습니다.
더욱이, 페이스트와 패드의 부품 사이에 미세한 정렬 불량이 발생하면 솔더 접합부가 손상되어 솔더 위킹(soldering) 현상이 발생할 가능성이 높아집니다.
4. 부품 배치 및 리드 정렬 불량
기판에 부품을 잘못 배치하거나 리드가 잘못 정렬된 경우에도 솔더 흐름이 방해를 받습니다. 리드가 잘못 정렬되면 솔더가 리드를 따라 이동하여 원래 위치에서 멀어집니다. 이는 솔더가 패드에 단단히 접착되지 않아 솔더 위킹(soldering) 현상이 발생함을 의미합니다.
PCB의 솔더 위킹을 테스트하는 방법은?
PCB의 솔더 위킹(Solder Wicking)을 테스트하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
1. 육안 검사
인쇄 회로 기판의 솔더 위킹을 발견하는 가장 간단한 방법은 육안 검사입니다. 육안 검사와 현미경 검사 모두 가능합니다.
검사할 때 확인해야 할 것은 솔더가 패드에서 퍼져 나갔는지 여부입니다. 또는 근처 트레이스나 비아로 들어갔는지도 확인해야 합니다.
게다가 검사를 하는 동안 납땜이 실제 위치에서 벗어난 것을 발견하면, 그것은 흡상의 강력한 징후로 간주하세요.
2. 횡단면 분석
횡단면 분석은 외부에서 문제를 관찰하기 어려운 경우에 사용됩니다. 횡단면 분석은 종종 다층 PCB 문제가 내부에 숨겨져 있을 수 있는 곳입니다. 이 방법에서는 PCB의 작은 부분을 잘라내어 현미경으로 내부를 확인해야 합니다. 이렇게 하면 비아로 흘러 들어갔거나 패드 아래에 숨겨진 솔더를 찾는 데 도움이 됩니다.
3. 엑스레이 검사
이 방법은 일반적으로 공간이 좁은 PCB나 대용량 PCB 어셈블리기판을 절단하지 않고 내부를 검사하는 데 사용됩니다. X선 촬영기를 사용하면 솔더가 원래 위치에서 이동하여 비아 쪽으로 흘러 들어갔는지 여부를 내부에서 확인할 수 있습니다.
4. 젖음성(납땜성) 테스트
이 테스트는 땜납이 기판의 패드에 얼마나 잘 접착되는지 확인하기 위한 것입니다. 이 테스트에서는 기판을 뜨거운 땜납에 담가서 어떻게 반응하는지 관찰합니다. 땜납이 고르게 펴지지 않으면 위킹(wicking) 현상이 발생할 가능성이 있습니다.
납땜 유출을 방지하려면 어떻게 해야 하나요?
인쇄 회로 기판의 솔더 위킹(solder wicking)을 방지하기 위해 따를 수 있는 다양한 방법이 있습니다. 다음은 일반적으로 사용되고 업계에서 권장하는 몇 가지 방법입니다.
좋은 PCB 설계에 집중하세요
좋은 PCB 설계는 솔더링 문제를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 보드의 패드 크기가 적절한지 확인하세요. 패드 크기가 너무 크면 솔더가 번질 가능성이 높고, 반대로 패드 크기가 너무 작으면 솔더링이 제대로 고정되지 않을 수 있습니다.
또한, 비아를 작게 하고 패드에서 멀리 두는 것이 좋습니다. 비아를 더 가깝게 배치하면 솔더가 쉽게 내부로 흐를 수 있습니다.
솔더 마스크는 솔더링 현상을 방지하는 또 다른 방법입니다. 솔더 마스크는 기판을 보호하는 역할을 하며, 솔더가 원래 위치에서 움직이지 않도록 합니다.
열 제어
고온과 급격한 온도 변화도 위킹의 원인이 됩니다. 이 두 가지를 모두 제어해야 합니다. 그렇지 않으면 땜납이 예측할 수 없는 방식으로 작용할 수 있습니다.
이를 위해 다음을 사용할 수 있습니다.
- 예열
- 램프 업
- 냉각 단계
이 외에도 납땜 시에 활용하면 캡톤 테이프 또한 권장됩니다. 납땜 시 열에 민감한 부분을 차단하는 데 도움이 됩니다.
솔더 페이스트 관리
솔더 페이스트를 너무 많이 바르면 흘러넘쳐 스며드는 현상이 발생할 수 있습니다. 항상 강한 접합부를 형성할 수 있을 만큼의 솔더 페이스트만 바르도록 하세요.
또한, 모든 패드에서 페이스트 양이 일정하게 유지되는지 확인하십시오. 솔더 페이스트를 균일하게 도포하지 않으면 비아나 트레이스 쪽으로 흘러나올 수 있습니다.
방열판 사용
PCB에서 일부 부품은 다른 부품보다 열에 더 민감합니다. 부품이 너무 뜨거워지면 납땜이 쉽게 발생할 수 있습니다. 간단한 해결책은 납땜 시 방열판이나 서멀 패드를 사용하는 것입니다. 이러한 패드는 과도한 열을 흡수하여 기판의 부품을 보호합니다.
솔더 위킹으로 인한 문제와 해결책
솔더 위킹(Solder wicking)은 PCB 조립 과정에서 여러 문제를 일으킵니다. 솔더 위킹으로 인해 발생하는 몇 가지 일반적인 문제와 그 해결책을 소개합니다.
마스크되지 않은 비아를 통한 솔더 누출
PCB의 비아(via)가 솔더 마스크로 덮여 있지 않으면 솔더가 비아를 통해 기판 반대편으로 흘러들어갑니다. 이로 인해 비아에 원치 않는 범프나 보이드가 발생하여 결국 회로 기판에 영향을 미칩니다.
해결 방법 :
납땜하기 전에 캡톤 테이프를 사용하여 마스크되지 않은 비아를 덮으세요. 캡톤 테이프는 납 누출을 방지하며, 납땜이 완료된 후 테이프를 제거할 수 있습니다.
SMD 패드에 너무 가까워서
비아 홀이 SMD 패드에 더 가까이 배치되면 솔더가 쉽게 빠져나와 패드 안쪽으로 흘러 들어갑니다. 이로 인해 열과 모세관 현상으로 인해 솔더가 떨어져 나와 접합부가 약해지거나 건조해지는 현상이 발생합니다.
해결 방법 :
가장 좋은 해결책은 수지를 함유한 비아 필러를 사용하여 완전히 밀봉하고 솔더 흐름을 막는 것입니다. 비아를 더 멀리 옮겨 솔더링이 충분히 진행될 수 있도록 할 수도 있습니다. 솔더 마스크 댐 패드와 비아 사이.
내부 SMD 패드를 통해
때로는 공간 절약을 위해 의도적으로 비아를 SMD 패드 위에 직접 배치하기도 합니다. 하지만 이렇게 하면 솔더가 비아 안으로 쉽게 흘러들어 솔더 접합부가 약해집니다.
해결 방법 :
문제 2와 동일한 해결책을 적용합니다. 즉, 비아에 수지를 채우거나 비아를 다른 위치로 옮깁니다.
IC 본체 아래의 비아
IC 본체 아래에 비아가 배치되면 솔더가 흘러나갈 수 있는 경로가 생성됩니다. 이로 인해 X선 검사 없이는 감지하기 어려운 연결 불량이 발생할 수 있습니다.
해결 방법 :
수지를 사용하여 비아를 밀봉하고 납땜이 IC 아래의 실제 위치에 남아 있는지 확인합니다.
최대 포장
솔더 위킹은 다양한 문제를 야기하고 PCB 어셈블리의 품질과 신뢰성을 저하시킵니다. 이 글에서 소개하는 솔루션을 적용하면 문제 해결에 도움이 될 수 있습니다. PCBTok은 생산 과정에서 "솔더 위킹 없음"을 달성하기 위해 항상 최선을 다합니다. 프로젝트 파일을 보내주시면 설계부터 납품까지 PCB에 솔더링 위험이 전혀 없음을 보장하는 무료 DFM 검사를 제공해 드립니다!
자주 묻는 질문
어떤 상황에서든 솔더 위킹이 유익할 수 있나요?
네, 어떤 경우에는 유익합니다. 예를 들어 비아를 채워 강력한 전기적, 열적 연결을 만드는 경우입니다.
솔더 스며듦 문제를 다루는 IPC 표준이 있나요?
네, IPC-A-610 및 IPC-2221과 같은 IPC 표준은 납땜 흡수 문제를 다룹니다.
솔더 심지 도구를 사용하여 솔더 심지 문제를 해결할 수 있나요?
아니요, 솔더윅 도구는 과도한 솔더를 제거하지만 솔더윅킹을 되돌리지는 않습니다. 예방적 설계와 공정 관리가 더 효과적입니다.
