솔더 마스크는 PCB에 어떻게 적용되나요?

솔더 마스크는 인쇄 회로 기판(PCB)의 사용되지 않는 구리 배선 영역에 납땜 공정 중 솔더가 부착되는 것을 방지하기 위해 사용되는 코팅입니다. 이 코팅층이 없으면 솔더가 흘러들어가 단락을 발생시키고 장치의 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다. 이 코팅은 조립 과정에서 솔더를 적절한 위치에 고정시켜 기판의 수명을 연장합니다.

솔더 브릿지 발생을 방지할 뿐만 아니라 패드와 접점을 산화로부터 절연합니다. 또한 습기, 먼지, 그리고 LPI(Liquid Photo Imageable) 및 건식 필름 에폭시와 같은 기타 오염 물질로부터 기판을 보호합니다.

오늘은 블로그에서 PCB 설계에 사용되는 솔더 마스크에 대해 알아보고, 솔더 마스크 선택에 관한 몇 가지 사항(두께, 팽창, 사용 재료 등)에 대해서도 알아보겠습니다.

솔더 마스크란 무엇인가?

솔더 마스크는 PCB 표면에 도포되는 얇은 폴리머 층입니다. 솔더 마스크의 주요 목적은 부품 장착 시 구리 배선의 원치 않는 납땜을 방지하는 것입니다. 또한 습기, 산화, 먼지로부터 보드를 보호하여 궁극적으로 성능 저하를 방지합니다.

PCB 설계의 솔더 마스크 레이어

솔더 마스크 층은 구리 트레이스 위에 배치되며, 접점만 노출됩니다. 솔더 마스크 개구부 또는 솔더 마스크 홀은 부품의 정밀한 납땜을 가능하게 합니다. 마스크 색상은 녹색이지만, 설계 및 제조 요구 사항에 따라 빨간색, 파란색, 검은색, 흰색도 사용될 수 있습니다.

적절한 솔더 마스크는 솔더 결함과 전기적 고장 가능성을 최소화하여 PCB의 신뢰성을 향상시킵니다.

솔더 마스크는 무엇으로 만들어졌나요?

솔더 마스크는 PCB의 구리선을 절연하고 보호하는 재료로 구성됩니다. 이러한 재료는 고온을 견뎌야 하고, 제조 과정에서 사용되는 화학 물질에 대한 내성이 있어야 하며, 장기간 내구성이 있어야 합니다. 가장 널리 사용되는 유형으로는 에폭시, 액상 감광성(LPI), 그리고 건식 필름이 있습니다.

● 사용된 솔더 마스크 소재

● 일반적인 솔더 마스크 재료

● 에폭시 기반 솔더 마스크

● 가장 비용 효율적인 옵션 중 하나입니다.

● 액체 형태로 도포한 후 굳혀서 견고한 보호층을 형성합니다.

● 충분한 단열성을 제공하지만 다른 제품에 비해 정밀성이 떨어집니다.

액체 광이미지화(LPI) 솔더 마스크

● 현대 PCB 제조에 가장 널리 사용됩니다.

● 액체 형태로 도포한 후, 마스크를 착용하고 자외선에 노출시켜 구멍을 만듭니다.

● 높은 정밀도를 제공하며 미세 피치 부품에 적합합니다.

드라이 필름 솔더 마스크

● PCB에 적층된 사전 제작된 시트로 판매됩니다.

● 높은 범위와 정밀도를 제공하지만 LPI만큼 활용도가 낮습니다.

● 높은 정밀도가 요구되는 특수한 용도에 사용됩니다.

내열성 및 내화학성

솔더 마스크는 웨이브 솔더링 및 리플로우 공정 중 혹독한 환경을 견뎌야 합니다. 사용되는 재료는 다음과 같은 특성을 갖도록 제조됩니다.

● 열화 없이 고온을 견딥니다.

● PCB 조립에 사용되는 플럭스, 용매 및 세척 화학 물질에 대한 내성을 갖습니다.

● 혹독한 환경에서도 전기적 절연성을 견딥니다.

솔더 마스크 소재의 선택은 PCB 적용, 제조 및 내구성 수준에 따라 달라집니다.

솔더 마스크는 PCB에 어떻게 적용되나요?

PCB에 솔더 마스크를 도포하려면 적절한 양을 도포하고 적절한 영역을 덮기 위한 몇 가지 단계가 필요합니다. 균일한 솔더 접촉을 통해 적절한 전기 절연을 제공하려면 공정이 정확해야 합니다.

1단계: PCB 세척

솔더 마스크 도포 전에 PCB 표면을 깨끗이 청소해야 합니다. 접착 문제는 먼지, 기름 또는 산화로 인해 발생합니다. 이 공정에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

● 잔류물을 제거하기 위한 화학적 세척.

● 브러싱과 헹굼으로 표면을 매끄럽게 합니다.

● 습기로 인한 결함을 방지하기 위한 건조.

2단계: 솔더 마스크 레이어 적용

선택된 솔더 마스크 재료(에폭시, 액상 사진 이미징(LPI) 또는 건식 필름)는 다음 방법 중 하나를 통해 적용됩니다.

● 에폭시 기반 마스크용 스크린 인쇄.

● LPI 마스크에 대한 분무 또는 커튼 코팅.

● 건식 필름 마스크용 진공 적층.

● 약한 부분이나 과도한 쌓임을 방지하기 위해 균일하게 도포해야 합니다.

3단계: 패턴 노출 및 개발

솔더 마스크를 적용한 후에는 PCB 설계에 맞게 모양을 잡아야 합니다.

● 자외선 노출 – PCB 디자인 마스크를 보드 위에 놓고 자외선을 조사하여 해당 부분을 경화시켜 그대로 유지합니다.

● 현상 – 노출된 부분이 씻겨나가면서 납땜을 위한 정확한 구멍이 생깁니다.

4단계: 견고성을 위한 경화

솔더 마스크가 경화되려면 PCB가 경화되는데, 일반적으로 오븐이나 자외선을 사용합니다. 이렇게 하면 재료가 단단해져 열, 화학적, 기계적 응력 손상에 강해집니다.

솔더 마스크 개구부의 정확도

솔더 마스크 개구부는 부품 패드와 정확하게 정렬되어야 납땜이 원활하게 진행됩니다. 개구부가 너무 크면 솔더 브릿지가 발생하고, 너무 작으면 납땜이 불완전해집니다.

적절하게 적용된 솔더 마스크는 PCB의 신뢰성을 향상시키고 조립을 쉽게 만듭니다.

어떤 솔더 마스크를 사용해야 하나요?

솔더 마스크 선택은 제조 공정, 내구성 요건 및 환경 조건에 따라 달라집니다. 모든 유형은 적용 분야에 따라 다양한 이점을 제공합니다.

솔더 마스크의 종류

       

에폭시 기반 솔더 마스크

● 용도 : 실크스크린 인쇄

● 내구성 : 열과 화학물질에 대한 저항성이 우수함

● 가장 적합한 방법: 경제적이고 높은 비율의 방법

● 액체 광이미지화(LPI) 솔더 마스크

● 기술 정보: 스프레이 또는 커튼 코팅 후 UV 노출

● 내구성 : 더욱 정밀하고, 더욱 강력한 접착력

● 이상적: 미세 피치 부품, 다층 기판

드라이 필름 솔더 마스크

● 장치 : 진공 라미네이션 후 UV 조사

● 내구성 : 균일한 두께로 규제된 설계에 최적

● 고밀도 회로, 복잡한 PCB 설계에 가장 적합

표준 및 맞춤형 솔더 마스크 색상

● 녹색 : 표준, 확인을 위한 가장 높은 대비

● 투명성: 내부 추적 검사 간소화

솔더 마스크 분류 및 올바른 솔더 마스크 선택 방법

● 저비용 및 대량 생산: 에폭시 기반 마스크에 이상적

● LPI 또는 건식 필름： 고정밀 또는 고밀도 회로

● 혹독한 환경의 경우: 내화학성, 내열성이 높은 재료를 선택하세요.

● 미적 또는 브랜딩 요구 사항: 사용자 정의 색상 및 투명한 배경

적절한 솔더 마스크를 사용하면 신뢰성이 높아지고 조립이 간소화됩니다.

솔더 마스크 레이아웃의 기본 버전

   

적절한 솔더 마스크 설계는 PCB 견고성, 납땜 정확도, 그리고 전기적 성능 향상에 도움이 될 수 있습니다. 마스크는 얼마나 잘 설계하느냐에 따라 트레이스와 소자를 어느 정도 보호합니다.

솔더 마스크 확장

솔더 마스크 팽창 – 마스크가 패드/트레이서를 얼마나 많이 덮는지. 팽창이 너무 크면 필요 이상으로 많은 영역이 노출되어 산화되기 쉽습니다.

확장 지침

● 잘못된 연결을 방지하기 위해 패드가 다른 패드와 닿지 않도록 하세요.

● 마스크 접착 문제가 발생하지 않도록 제조업체의 지침을 따르세요.

● 자동화된 디자인 도구는 올바르게 정렬되었는지 확인하는 데 유용합니다.

솔더 마스크 두께

적절한 두께는 단락, 산화 및 솔더 젖음을 방지합니다. 일반적인 표준 두께는 PCB 유형에 따라 0.7mm에서 1.5mm까지 다양합니다.

얇은 층이 성능에 미치는 영향:

미세 피치 부품의 정확도는 향상되지만, 마모도 더 빨라질 수 있습니다. 두꺼운 층은 절연 전위를 높여 납땜이 불균일해질 위험이 있습니다.

● 고전압: 전기 부하에 대비해 두꺼운 마스크가 필요합니다.

솔더 마스크 재료

재료 선택은 내열성, 화학적 안정성 및 내구성에 영향을 미칩니다. 구체적으로는 다음과 같습니다.

● 에폭시: 저렴하지만 내구성이 떨어집니다.

● LPI(Liquid Photoimageable): 더욱 정확한 범위를 제공하므로 보기 좋은 것에 더 적합합니다.

● 건조 필름: 두께를 일정하게 유지하고 날카로운 모서리를 만듭니다.

솔더 마스크 개구부

구리 패드를 납땜해야 하는 곳에 솔더 마스크 개구부를 만들고, 다른 의도치 않은 연결을 금지합니다.

예방 조치 단락 방지 메커니즘

● 적절한 위치에 배치하고 솔더 패드를 가리지 않도록 주의하세요.

● 마스크 패드를 사용한 중간 성능 회로 설계.

● 따라서 추적을 더욱 분할하여 이러한 동작을 더욱 자세히 분석할 수 있습니다.

우수한 솔더 마스크는 결함을 개선하고, PCB 조립을 더 쉽게 하며, 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

솔더 마스크 대 페이스트 마스크

마스크 도금과 에칭 마스크 기능의 다양한 기능 대부분은 인쇄 회로 기판 기술자(PCB)가 담당합니다. 별도로 사용되지는 않지만, 다른 유형의 솔더링 레벨 외에도 몇 가지 다른 기능을 제공합니다.

제품 특장점	솔더 마스크	페이스트 마스크
목적	구리 트레이스의 산화 및 단락을 방지합니다.	부품 배치를 위한 솔더 페이스트 적용을 규제합니다.
자재	에폭시, 액상 포토이미징(LPI) 또는 건식 필름	스텐실 개구부는 솔더 페이스트를 배치하기 위해 적용되었습니다.
어플리케이션	패드가 노출된 전체 PCB에 적용	구성 요소 패드와 정렬된 스텐실에 적용됨
납땜에 미치는 영향	솔더 브리징 및 먼지 오염을 방지합니다.	패드에 적절한 솔더가 증착되도록 보장합니다.

맺음말

말 그대로 모든 PCB 강도와 생산 정확도는 솔더 마스크에서 비롯됩니다. 또한 구리 배선의 산화를 방지하고, 솔더가 브리징 현상을 방지할 수 있도록 해주며, 기판이 제 기능을 제대로 수행할 수 있도록 하는 절연체 역할을 합니다. 두께, 팽창률, 그리고 재료 선택은 부품 배치와 납땜을 안정화합니다. 솔더 마스크는 PCB 페이스트의 장기적인 절연 및 보호에 사용되며, 페이스트 마스크는 SMT 조립 공정에서 솔더 페이스트를 인쇄합니다. 각 마스크의 차이점과 장점을 이해하면 PCB의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 솔더 마스크를 적절하게 적용하면 조립 효율이 향상될 뿐만 아니라 회로 기판의 수명도 연장됩니다.