업계 표준 솔더 스텐실을 위한 설계 가이드라인

솔더 페이스트 인쇄는 PCB 조립에서 가장 중요한 공정 중 하나이며, 스텐실의 설계는 솔더 페이스트 도포 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 이전 글에서는 스텐실과 그 종류에 대해 자세히 다룬 바 있습니다. JLCPCB의 고급 스텐실 옵션(스텝-업/스텝-다운 및 나노 코팅 스텐실)은 엔지니어가 더 높은 인쇄 정밀도와 조립 신뢰성을 달성하도록 도와줍니다. 전자 하드웨어 설계에서 적절한 설계 규칙을 따르는 것은 올바른 도구를 갖추는 것만큼이나 중요합니다. 이 글은 오늘날 유용하고 양산 가능한 콘텐츠를 생산하기 위한 핵심 설계 원칙을 살펴봅니다.

업계 표준 솔더 스텐실이란?

솔더 페이스트 스텐실은 업계 표준 스텐실을 사용하여 적용되며, 일반적으로 레이저로 절단된 스테인리스 스틸 포일로 PCB 패드와 정확히 일치하는 정밀한 구멍이 있습니다. 이러한 포일은 보통 100µm~120µm 두께입니다. SMT 조립 라인에 주로 사용되며, 픽앤플레이스 기계 및 자동 스텐실 프린터와 쉽게 통합되도록 제작됩니다.

이 스텐실은 두께 스테핑과 같은 특수 기능 없이도 일반적인 SMT 요구사항을 충족하도록 설계되며, IPC, SMTA, IEC 같은 기관이 정한 표준을 따릅니다. 전체 IPC 지침을 보려면 여기를 클릭하세요.

솔더 스텐실 설계 시 고려사항:

효과적인 솔더 페이스트 스텐실의 핵심 설계 특징은 다음과 같습니다:

• 스텐실 두께
• 어퍼처 설계
• 스텐실 재료 및 장착
• 스텐실 정렬
• PCB 설계 특화

표준 SMT 스텐실을 위한 7가지 핵심 설계 지침:

1. 스텐실 두께 선택

패턴의 두께는 도포되는 솔더 페이스트의 양에 영향을 줍니다. 가장 작은 피치 부품에 집중하세요. 두꺼운 스텐실에서는 표면 장력 현상으로 인해 솔더 페이스트가 어퍼처 내벽에 달라붙을 수 있습니다. 일반적인 지침으로, 가장 작은 어퍼처에는 최소한 다섯 개의 솔더 입자가 있어야 합니다.JLCPCB에서는 스텐실 두께를 보드 요구사항에 맞춤 설정할 수 있으며, 표준 옵션은 0.10 mm~0.20 mm, 특수 옵션은 0.03 mm~0.5 mm까지 제공하여 미세 피치 부품에도 정밀하고 일관된 솔더 페이스트 도포를 보장합니다.

2. 어퍼처 설계 지침

솔더 브리징이나 솔더 비드 같은 솔더 결함을 방지하려면 이 부분이 중요합니다. 정확한 도포를 위해 어퍼처는 패드보다 약간 작게 제작됩니다. 그러나 일부 부품의 경우, 부품의 내부 가장자리에 페이스트를 덜 도포하기 위해 특수 어퍼처 설계가 필요하며, 이는 '미드-칩' 솔더 볼 형성을 방지합니다. 다음은 몇 가지 예입니다:

3. 어퍼처 축소(패드-대-어퍼처 비율)

브리징이나 과도한 솔더를 방지하기 위해 어퍼처는 실제 패드 치수보다 약간 작게 제작되는 경우가 많습니다.

• 대부분의 부품에서는 일반적으로 5~7% 축소합니다.
• 신뢰할 수 있는 인쇄성을 위해 IPC-7525는 스텐실-대-패드 면적 비율 >0.66을 권장합니다.

공식: 면적 비율 = (어퍼처 면적) / (어퍼처 벽 높이 × 어퍼테 둘레)

이 비율을 0.66 이상으로 유지하면 깨끗한 페이스트 이탈이 가능합니다.

4. 기준 마크(Fiducial Marks)

솔더 페이스트를 패드에 인쇄할 때 패턴이 PCB와 정확히 일치하도록 정렬하는 것이 매우 중요합니다. 이는 PCB와 스텐실에 기준 마크(정렬용 마크)를 추가하여 달성합니다. 스텐실에도 기준 마크를 추가하면 정확한 정렬이 보장됩니다.

5. 스텐실 프레임 및 테두리

스텐실은 프레임리스(빠른 프로토타이핑 또는 수동 인쇄용) 또는 프레임(알루미늄 프레임에 접착) 방식이 있습니다.

• 일반적인 프레임 치수는 23 x 23 인치입니다.
• 어퍼처 영역과 프레임 가장자리 사이의 거리는 최소 10 mm 유지하세요.
• 스텐실의 위치, 두께, 부품 번호를 명확히 표시하세요.

6. 스텐실 재료

스텐실 재료는 어퍼처에서 솔더 페이스트를 제거하는 능력에 영향을 줍니다. 일반적으로 스테인리스 스틸이 사용되지만, 미세 피치 부품이 포함된 PCB 설계의 경우 니켈(스테인리스 스틸보다 약 50% 비쌈)을 사용할 수 있습니다.

초기 세대 스텐실은 화학 에칭으로 제작되었으며, 큰 어퍼처에는 효과적이었지만 부품 크기가 작아질수록 솔더 제거가 어려워졌습니다. 이에 따라 훨씬 미세하고 사다리꼴 형태의 개구부를 만들어 페이스트 이탈을 개선한 레이저 컷 스텐실이 개발되었습니다. 부품 크기가 계속 줄어들면서 어퍼처 벽을 전기폴리싱하거나, 이후에는 전기형성 기술이 개발되었습니다.

7. 윈도우 효과(Window Effect) 설계:

PCB 설계에 큰 구리 패드가 부품 아래에 있는 경우가 있습니다. 전력 전자 장치에서 흔히 발생합니다. 이 경우 양호한 전기적 연결과 열 배출을 위해 윈도우 효과가 사용됩니다. 전체 패드에 솔더 페이스트를 도포하면 부품이 들리고 외부 리드가 납땜되지 않을 수 있습니다. 위 이미지와 같이 '윈도우 효과' 설계로 솔더 양을 줄일 수 있습니다.

결론:

대부분의 PCB 조립에서 이러한 기본 설계 지침만으로도 우수한 인쇄 결과를 얻을 수 있습니다.At JLCPCB, PCB 제조업체 및 조립 엔지니어가 스텐실에 대한 설계 권장사항을 이해하는 것이 중요합니다.PCB 제조업체가 스텐실 공급업체가 제공한 설계 지침을 이해하는 것이 중요하다고 생각합니다. 인쇄는 조립 공정의 핵심 단계입니다. 이 단계에서 오류가 발생하면 전체 공정에 '연쇄적' 영향이 미칩니다. 우수하고 반복 가능한 인쇄 결과를 위해선 모든 필요한 고려사항이 반영된 스텐실을 사용하는 것이 중요합니다. 스텝 스텐실, 전기형성 버전, 나노 코팅 포일 같은 고급 기법을 시도하기 전에 PCB 설계자와 조립 엔지니어는 이러한 표준 공정을 먼저 숙지하여 탄탄한 기반을 다지는 것이 좋습니다.