2025-12-26
전자 장치의 성능이 향상되면서 크기가 계속 작아짐에 따라 회로 기판의 구성 요소 배열은 전례 없는 과제에 직면해 있습니다. 조밀하게 포장된 미세한 구성 요소가 어떻게 회로 기판에 정확하게 고정되는지 궁금한 적이 있습니까? 그 답은 SMT(Surface-Mount Technology)라는 정교한 프로세스에 있습니다. 이 방식은 현대 전자제품 제조의 초석일 뿐만 아니라 전자제품의 지속적인 소형화, 경량화, 성능 향상을 이끄는 원동력이기도 합니다.
원래 평면 실장으로 알려진 표면 실장 기술(SMT)은 전자 부품을 인쇄 회로 기판(PCB) 표면에 직접 부착하는 방법입니다. 이러한 방식으로 설치된 구성 요소를 표면 실장 장치(SMD)라고 합니다. 현대 전자제품 제조에서 SMT는 고도로 자동화된 생산을 가능하게 하고 비용을 절감하는 동시에 제품 품질을 향상시킬 수 있는 능력으로 인해 전통적인 스루홀 기술을 대체했습니다. 또한 SMT를 사용하면 주어진 기판 영역에 더 많은 구성 요소를 장착할 수 있습니다.
하지만 스루홀 기술이 완전히 사라진 것은 아니다. 방열판이 있는 대형 변압기 및 전력 반도체와 같이 표면 실장에 적합하지 않은 일부 구성 요소는 여전히 스루홀 실장을 사용합니다. 동일한 회로 기판에 SMT와 스루홀 기술이 모두 사용되는 것이 일반적입니다.
기존 스루홀 구성 요소에 비해 SMT 구성 요소는 일반적으로 리드가 줄어들거나 리드가 전혀 없는 크기로 더 작습니다. SMT 부품에는 다양한 유형의 짧은 핀, 플랫 접점, BGA(볼 그리드 어레이) 또는 부품 본체에 위치한 단자가 있을 수 있습니다.
SMT는 1960년대에 시작되었지만 1986년까지 시장 점유율이 10%에 도달하지 못했습니다. 그 시점부터 채택이 빠르게 가속화되었습니다. 1990년대 후반에는 대부분의 첨단 전자 PCB 어셈블리에 표면 실장 장치가 사용되었습니다. IBM은 이 기술을 개발하는 데 선구적인 역할을 했습니다. 1960년에 소형 컴퓨터에서 처음으로 설계 접근 방식을 시연했고 나중에 비행 전반에 걸쳐 안내를 위해 Saturn IB 및 Saturn V 로켓에 사용되는 발사체 디지털 컴퓨터에 이를 구현했습니다.
SMT 제조에서는 구성 요소, 기술 및 기계를 설명하기 위해 다양한 용어가 사용됩니다.
| SMT 기간 | 성명 | 설명 |
|---|---|---|
| SMD | 표면 실장 장치 | 능동, 수동 및 전기 기계 구성요소 |
| SMT | 표면 실장 기술 | 조립 및 장착 기술 |
| SMA | 표면 실장 어셈블리 | SMT를 사용하여 조립된 모듈 |
| SMC | 표면 실장 부품 | SMT용으로 설계된 부품 |
| SMP | 표면 실장 패키지 | SMD 하우징 형태 |
| 중소기업 | 표면 실장 장비 | SMT 조립 기계 |
PCB는 구성요소 배치 위치에 구멍이 없는 평평한 주석-납, 은 또는 금도금 구리 패드를 특징으로 합니다. 이 프로세스는 스크린 인쇄를 통해 강철 또는 니켈 스텐실을 사용하여 모든 패드에 솔더 페이스트(플럭스와 작은 솔더 입자의 끈적한 혼합물)를 적용하는 것으로 시작됩니다. 대안으로, 잉크젯 프린터와 유사한 제트 인쇄 기계가 솔더 페이스트를 증착할 수 있습니다.
페이스트 도포 후 보드는 일반적으로 종이/플라스틱 테이프 릴, 플라스틱 튜브 또는 대형 IC용 정전기 방지 트레이로 공급되는 구성 요소가 정확하게 배치되는 픽 앤 플레이스 기계로 이동합니다. 수치적으로 제어되는 기계는 피더에서 부품을 검색하여 PCB에 배치합니다.
그런 다음 보드는 리플로우 오븐에 들어가 먼저 예열 구역을 통과하여 온도를 점진적으로 균일하게 높이고 열충격을 방지합니다. 후속 구역에서는 온도가 납땜 입자를 녹일 만큼 충분히 높아져 접합 구성 요소가 PCB 패드로 연결됩니다. 패드 형상이 올바르게 설계된 경우 용융 솔더의 표면 장력은 구성 요소를 올바르게 정렬하는 데 도움이 됩니다.
리플로우 방법에는 적외선 램프(적외선 리플로우), 고온 가스 대류, 특수 고비점 탄화플루오르 액체를 사용한 증기상 리플로우가 포함됩니다. 후자는 더욱 엄격한 공정 관리를 요구하는 무연 규정으로 인기를 다시 얻었습니다. 2008년 현재 표준 공기나 질소를 이용한 대류 납땜이 가장 널리 보급되었습니다.
양면 기판의 경우 인쇄, 배치 및 리플로우 프로세스가 솔더 페이스트나 접착제를 사용하여 반복됩니다. 웨이브 솔더링에는 솔더 페이스트 용융 중 부품 변위를 방지하기 위해 접착제가 필요합니다.
납땜 후 보드는 단락을 일으킬 수 있는 플럭스 잔류물과 떠다니는 납땜 볼을 제거하기 위해 청소를 거칠 수 있습니다. 로진 플럭스는 플루오로카본, 고인화점 탄화수소 또는 저인화점 용매(감귤류 유래 리모넨 등)가 필요한 반면, 수용성 플럭스는 탈이온수와 세제 및 빠른 건조가 필요합니다. 그러나 이제 대부분의 어셈블리는 양성 플럭스 잔류물이 남아 있는 "무세척" 공정을 사용하여 비용을 절감하고 생산 속도를 높입니다. 고주파수 적용 분야(1GHz 이상) 또는 코팅 접착력 향상을 위해 청소를 권장합니다.
업계 동향에서는 부품이나 차폐물 아래에 갇힌 잔여물이 특히 고밀도 보드에서 표면 절연 저항(SIR)에 영향을 미칠 수 있으므로 무세정 공정을 주의 깊게 평가할 것을 권장합니다.
IPC와 같은 일부 표준에서는 완전한 보드 청결을 보장하기 위해 솔더 플럭스 유형에 관계없이 청소를 요구합니다. 허용 가능하지만 흰색 잔류물은 양성으로 기록되어야 합니다. 모든 제조업체가 IPC 표준을 따르는 것은 아니며 특히 비용에 민감한 제품의 경우 더욱 그렇습니다.
오류를 수정하는 재작업 스테이션을 통해 누락/잘못 정렬된 부품 및 납땜 브리지에 대한 최종 육안 검사를 확인합니다. 그런 다음 보드는 테스트(회로 내 및/또는 기능)를 진행하여 올바른 작동을 확인합니다. 자동 광학 검사(AOI) 시스템은 품질 개선에 유용한 것으로 입증되었습니다.
결함이 있는 표면 실장 부품은 납땜 인두(일부 연결의 경우) 또는 비접촉 재작업 시스템을 사용하여 수리할 수 있습니다. 아이언을 사용한 SMD 작업에는 상당한 기술이 필요하기 때문에 일반적으로 후자가 선호됩니다.
재작업에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.
동일한 구성 요소를 대량으로 재작업하려면 특수 장비가 필요하며, 특히 제품 수명 주기 후반에 발견된 경우에는 더욱 그렇습니다. 두 가지 주요 비접촉 방법이 있습니다.
가열을 위해 장파, 중파 또는 단파 적외선을 사용합니다.
장점:간단한 설정; 압축 공기가 필요하지 않습니다. 균일한 가열; 정확한 온도 조절; 프로세스 문서화
단점:근처 구성 요소를 보호해야 합니다. 표면 온도는 반사율에 따라 다릅니다. 대류 손실
가열된 공기 또는 불활성 가스(질소)를 통해 열을 전달합니다.
장점:가스 전환 능력; 적절한 노즐을 통한 높은 신뢰성; 급속 냉각
단점:느린 열 반응; 값비싼 맞춤형 노즐; 난류로 인한 잠재적인 구성요소 손상; 어려운 온도 측정
중파 IR과 뜨거운 공기를 결합합니다.
장점:두 방법의 장점을 결합합니다. 대형/이상한 모양의 부품을 처리합니다. 뛰어난 온도 조절
단점:여전히 구성 요소 차폐가 필요합니다.
표면 실장 부품은 일반적으로 납 부품보다 작으며 기계 취급용으로 설계되었습니다. 업계에서는 주로 JEDEC를 통해 패키지 모양과 크기를 표준화했습니다. 2024년 현재 0201 이후 사용 가능한 가장 작은 크기에는 01005, 008005, 008004, 008003 및 006003이 포함됩니다.
저항기:5% 공차 SMD 저항기는 3자리 코드(유효 숫자 2개, 승수 1개)를 사용합니다. 1% 공차 부품은 영숫자 E96 시리즈 코드를 사용합니다.
커패시터:비전해물질에는 표시가 없는 경우가 많아 제거 후 측정이 필요합니다. 전해질(일반적으로 탄탈륨)은 저항기와 유사한 코딩을 사용합니다.
인덕터:더 작은 장치는 페라이트 비드로 나타나는 반면, 더 큰 권선 유형은 값을 표시할 수 있습니다(예: 33μH의 경우 "330").
반도체:다이오드와 트랜지스터는 제조업체와 패키지에 따라 달라지는 2/3개의 기호 코드를 사용합니다.
IC:대형 패키지에는 일반적으로 제조업체 접두사 또는 로고를 포함한 전체 부품 번호가 표시됩니다.
