솔더 마스크

솔더 마스크란 무엇입니까?

솔더 마스크(또는 솔더 마스크라고도 함)는 PCB(인쇄 회로 기판) 표면에 적용되는 얇은 폴리머 층입니다. 주요 기능은 구리 배선을 보호하고 납땜 시 납땜이 필요하지 않은 영역으로 납이 흐르는 것을 방지하는 것입니다. 납땜을 보다 완벽하게 하기 위해 패드 영역을 제외한 전체 회로 기판에 솔더 마스크를 코팅합니다.

솔더 마스크는 PCB의 양면에 도포됩니다. 수지가 주요 성분인데, 이는 내습성과 내열성이 우수하며 비전도성 특성을 가지기 때문입니다. 초기 대부분의 PCB에는 녹색 솔더 마스크가 사용되었기 때문에 흔히 "그린 오일"이라고 불립니다. 그러나 솔더 마스크는 녹색 외에도 흰색, 노란색, 빨간색, 파란색, 검은색 등 다양한 색상이 있습니다. 사용할 특정 색상은 고객의 다양한 요구에 따라 결정됩니다.

솔더 마스크의 기능

PCB의 솔더 마스크는 다음과 같은 기능을 가지고 있습니다:

• 구리층의 산화 방지;
  
• 납땜 중 브리지(bridges)로 인한 단락 방지;
  
• 전기회로의 물리적 단선 방지;
  
• 솔더 마스크는 높은 절연 특성을 가지므로 고밀도 PCB 설계가 가능함;
  
• 리플로우 납땜, 웨이브 납땜 및 수작업 납땜 중에 전도선과 솔더 조인트 간의 단락 방지;

솔더 마스크의 종류

PCB에는 다양한 종류의 솔더 마스크가 있습니다. 어떤 종류이든 패턴이 결정된 후에는 열경화가 필요합니다. 일반적인 솔더 마스크의 종류는 다음과 같습니다:

• 드라이 필름 광감광 솔더 마스크:

  DFSM은 PCB에 진공 접합된 후 노광 및 현상 처리를 합니다.
  

• 액상 에폭시:

  적용 요구사항에 따라 납땜 마스크는 다양한 매체로 제작할 수 있습니다. 가장 저렴한 유형은 스크린 인쇄를 통해 PCB에 납땜 마스크 패턴을 출력하는 액상 에폭시입니다.
  

• 액상 광감광 납땜 마스크:

  LPSM은 PCB에 스크린 인쇄하거나 분사 방식으로 도포한 후 노광 및 현상 처리하여 개구부를 형성하고, 이를 통해 부품을 구리 패드에 납땜할 수 있습니다.

납땜 마스크 대비 스텐실

납땜 마스크는 PCB 제조 공정의 핵심 단계입니다. PCB의 색상 표면층이 바로 납땜 마스크입니다. 납땜 마스크는 "음영 출력(네거티브 출력)" 방식이므로, 보드에 납땜 마스크 패턴을 적용할 때 패턴 개구부 부분의 구리만 노출되고 나머지 부분은 납땜 마스크 잉크로 덮이게 됩니다.

강판층은 실제로 SMD 소자의 패키징을 위한 템플릿으로, SMD 부품의 패드에 대응됩니다. 이를 강판층에 따라 설계되어 제작된 강판 금형으로 직접 이해할 수 있습니다. SMT 실장 공정에서 일반적으로 강판은 PCB 패드의 대응 위치에 구멍을 뚫는 데 사용되며, 솔더 페이스트를 강판 위에 발라 놓습니다. PCB를 강판 아래에 놓게 되면 솔더 페이스트가 구멍을 통해 아래로 흘러내려 패드를 고르게 덮게 됩니다. 따라서 강판층의 개구부는 실제 패드 크기보다 커서는 안 되며, 패드보다 약간 작거나 같아야 하는 것이 좋습니다.

솔더 마스크층과 강판층의 핵심 차이점은 다음과 같습니다:

층 수 제한

일반적으로 단층 알루미늄 기판과 이중층 알루미늄 기판만 제조할 수 있습니다. 제조 공정의 한계로 인해 다층 알루미늄 기판은 제조가 어렵기 때문에 복잡한 다층 설계의 요구를 충족시킬 수 없습니다.

유연성 부족

알루미늄 금속 소재는 강성이 높고 유연성이 낮아 폴리이미드나 폴리에스터 기판만큼 유연하지 않습니다. 따라서 반복적인 굽힘이 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다.

열팽창 계수 불일치

알루미늄 기판의 열팽창 계수는 상대적으로 높으며, 일부 부품 및 솔더 재료와는 차이가 있습니다. 두 재료의 열팽창 계수 불일치로 인해 솔더 조인트 손상 또는 박리 현상이 발생하기 쉬워 전체 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다.

알루미늄 기판은 추가적인 공정 요구사항을 수반합니다.

일반적인 기판에 비해 알루미늄 기판의 금속 특성은 제조 및 조립 과정에서 더 많은 고려 시간이 필요로 하며, 이는 공정 복잡성과 비용을 증가시킵니다.

높은 비용

알루미늄 기판이 열 관리 측면에서 상당한 장점을 가지고 있지만, 기존의 FR4 소재와 비교했을 때 알루미늄 기반 PCB는 높은 소재 비용과 특수 제조 공정, 표면 처리 요구사항을 가지고 있어 전체적인 제조 비용이 증가합니다.

알루미늄 기반 PCB의 적용 분야

• 솔더 마스크층의 개구부는 솔더 마스크 잉크가 없는 부분인 반면, 강판층의 개구부는 솔더 페이스트 도포를 위한 것입니다.
  
• 솔더 마스크 레이어는 솔더 마스크 잉크를 도포하는 데 사용되며, 스틸 메시 레이어는 솔더 페이스트를 도포하는 데 사용됩니다.
  
• 솔더 마스크 레이어는 PCB 제조 단계에 속하는 반면, 스틸 메시 레이어는 PCB 어셈블리 단계에 속합니다.
  
• 솔더 마스크 레이어는 다양한 색상 중에서 선택할 수 있는 반면, 스틸 메시 레이어는 일반적으로 회색입니다.
  
• 솔더 마스크 레이어는 PCB의 일부이지만, 스틸 메시 레이어는 PCB의 일부가 아니며 패치 작업을 위한 템플릿일 뿐입니다.