인쇄회로기판(PCB) 불량의 절반이 부품을 실장하는 SMT(Surface Mount Technology) 공정에서 발생한다는 연구 결과가 나왔다.
이진호 한국전자기술연구원(KETI) 기술위원은 25일 인천 송도컨벤시아에서 열린 'KPCA 쇼 2020' 심포지엄에서 "KETI PCB산업혁신센터가 2014년부터 올해까지 235개 업체로부터 의뢰 받은 700여건의 PCB 불량을 분석한 결과 SMT 공정에 불량이 집중됐다"고 밝혔다.
PCB 공급망을 PCB 기업과 SMT 업체, 고객사, 소비자(필드)로 나눠 봤을 때 불량이 가장 많이 발생하는 곳은 SMT 업체(47%)였다. 다음으로 소비자 28%, PCB 업체 22% 순으로 많았다.
이진호 위원은 "외주와 하청으로 구성된 복잡한 생산체제에서 단계별 품질을 확보하지 못하고 기판이 생산돼 불량이 자주 발생한다"고 풀이했다. 그는 "최종 소비자 사용 단계인 필드 불량 발생률 28%는 너무 높다"며 "PCB 제조사와 SMT 업체에서 신뢰를 확보하지 못한 것"이라고 지적했다. 이어 "SMT 공정에서 발생하는 불량이 47%라는 것은 PCB 회사에서 솔더링에 견딜 수 있는 PCB 품질을 확보하지 못한 상태에서 출하하고 있다는 의미"라고 설명했다.
솔더링(납땜)은 녹는 온도(융점)가 낮은 금속을 이용해 표면은 녹이지 않으면서 금속을 맞붙이는 방법을 말한다. 솔더링 불량은 PCB의 동박 패턴과 부품의 다리(lead)가 납땜이 된 것처럼 보이지만 실제로는 전기적으로 연결되지 않은 상태를 말한다.
이진호 위원은 "솔더링 불량 비중이 일반 제품에서는 28%, 전장 제품에서는 40%"라고 말했다. 그는 "전장 고객사가 냉땜(Dewetting) 등이 발생하지 않도록 까다롭게 요구하기 때문"이라고 설명했다. 냉땜이란 납땜이 제대로 되지 않아 제품이 열이나 충격을 받을 때 비교적 저온에서 납땜이 녹아 떨어지는 현상을 말한다. SMT 불량 중에서도 냉땜 비중이 60%를 차지한다.
그는 냉땜 발생 원인과 해결책에 대해 "PCB는 피니시 도금 전 동 표면의 브러시 스크래치 자국이나 오염물질로 정상 처리되지 않을 수 있다"며 "PSR(Photo Solder Resist) 전 브러시 대신 제트 스크러빙 등을 추천한다"고 제안했다. 동시에 "PSR 현상 후 수세와 건조 보강으로 피니시 처리 전 동 표면 오염을 방지할 수 있다"고 덧붙였다.
SMT 불량에 대해서는 "1차 솔더링 시 반대면(비실장면)에서 금속간 화합물(IMC) 층이 형성돼 솔더링에 사용할 피니시 두께가 상실될 수 있다"며 "PCB 두께와 실장된 부품 종류에 따라 예열 조건을 설정할 수 있다"고 밝혔다.