솔더 마스크란? 종류·색상·제조 공정과 PCB 설계 규칙

솔더 마스크는 PCB 동박 패턴을 오염과 산화, 우발적인 접촉으로부터 보호하고 조립 중 솔더가 필요한 영역에만 젖도록 돕는 절연 코팅입니다. 초기 PCB에서는 패드 간격이 넓고 수동 납땜이 많아 사용 범위가 제한적이었지만, SMT와 고밀도 설계가 보편화되면서 중요한 제조 공정이 되었습니다.

이 글에서는 솔더 마스크의 역할과 소재, 색상, 설계 규칙 및 PCB 제조 과정에서 마스크를 형성하고 검사하는 방법을 살펴봅니다.

솔더 마스크의 정의와 주요 기능

솔더 마스크 레이어란?

솔더 마스크는 PCB의 동박 위에 형성하는 얇은 폴리머 기반 절연층입니다. 납땜 패드, 테스트 포인트와 지정된 접촉부는 개구부로 남기고 나머지 동박 트레이스를 덮습니다.

CAD에서 솔더 마스크 레이어는 일반적으로 실제 코팅이 제거될 개구부를 표시하는 네거티브 데이터로 사용합니다. 제조 공정에서는 이 데이터를 기준으로 노광과 현상을 진행해 동박 패드 위치에 개구부를 정렬합니다.

동박 보호와 솔더 흐름 제어

1. 전기적 보호
노출된 동박은 산화와 이온성 오염의 영향을 받습니다. 솔더 마스크는 인접 트레이스를 절연하고 취급 중 우발적인 접촉과 단락 가능성을 줄입니다.

2. 조립 중 솔더 흐름 제어
리플로우 중 녹은 솔더가 노출 패드에 머물도록 하고 다음과 같은 결함을 줄이는 데 도움을 줍니다.

• 미세 피치 핀 사이의 솔더 브리지
• 비대칭 젖음과 관련된 툼스토닝
• 트레이스를 따라 이동하는 불필요한 솔더

3. 기계적·환경적 보호
습기, 플럭스 잔류물, 먼지와 취급 중 긁힘으로부터 동박을 보호합니다. 다만 솔더 마스크는 별도의 컨포멀 코팅이나 밀폐 구조를 대체하지 않습니다.

솔더 마스크가 현대 PCB에 필요한 이유

초기 PCB는 부품 간격이 넓고 수동 조립 비중이 높아 솔더 마스크 없이 제작되는 경우도 있었습니다. 오늘날에는 미세 피치 BGA, HDI와 자동 광학 검사(AOI)를 사용하는 고밀도 조립이 늘어 정밀한 마스크 개구부와 댐이 안정적인 양산에 중요합니다.

솔더 마스크의 종류와 소재

LPI와 드라이 필름 솔더 마스크

액상 감광성(Liquid Photoimageable, LPI) 솔더 마스크는 리지드 PCB에 널리 사용됩니다. 액상으로 코팅한 뒤 자외선 노광과 현상으로 미세 패턴을 형성하며 FR-4에 대한 접착성과 자동화 적합성이 좋습니다.

드라이 필름 솔더 마스크는 필름을 적층한 뒤 포토레지스트와 비슷한 방식으로 패턴을 만듭니다. 두께 균일성이 장점이지만 요철이 있는 표면에 밀착하기 어렵고 현재의 일반 상업용 리지드 PCB에서는 LPI보다 사용 빈도가 낮습니다.

솔더 마스크 색상별 특징

녹색: 동박과 결함의 대비가 좋아 육안 검사와 AOI에 널리 사용하며 일반적인 기본 색상입니다.

검정색: 제품 외관에 자주 선택하지만 패턴과 오염의 시각적 대비가 낮아 검사 조건을 별도로 확인할 수 있습니다.

흰색: LED 보드에서 빛 반사 목적으로 사용합니다. 열과 플럭스에 의한 변색 가능성을 고려해야 합니다.

파랑·빨강 등: 시제품 구분과 제품 외관에 사용할 수 있습니다. 비용과 제조 가능 치수는 색상과 잉크 시스템에 따라 달라질 수 있습니다.

색상만으로 전기 성능을 일반화할 수는 없습니다. 실제 절연, 내열과 접착 특성은 해당 잉크의 데이터시트와 제조 공정으로 확인합니다.

플렉시블·고온용 보호층

플렉시블 PCB는 반복 굽힘에서 균열이 생기지 않도록 PI 커버레이 또는 유연한 솔더 마스크를 사용합니다. 리지드 PCB용 마스크와 동일하다고 가정해서는 안 됩니다.

• 기재와 함께 굽힘을 견딜 수 있는 유연성
• 리지드 보드용 코팅보다 얇고 유연한 구조

자동차와 고온 전자 장비는 여러 차례의 리플로우, 온도 사이클과 화학물질 노출을 고려해 내열성, 접착력과 내화학성을 검토합니다. 부적절한 소재는 박리와 균열을 일으킬 수 있습니다.

솔더 마스크 설계 규칙

패드 주변의 클리어런스와 댐

솔더 마스크 클리어런스는 동박 패드 가장자리와 마스크 개구부 사이의 오프셋입니다. 너무 작으면 정렬 편차로 마스크가 패드를 덮어 솔더 젖음을 방해할 수 있고, 너무 크면 불필요한 동박이 노출됩니다.

솔더 마스크 댐 또는 web은 인접 패드 사이에 남는 좁은 마스크 띠입니다. 솔더 브리지를 줄이는 역할을 하며 일반적으로 75~100μm 범위가 자주 언급됩니다. 현재 JLCPCB 리지드 PCB 능력 페이지는 최소 브리지 폭을 0.10mm로 안내하므로 최종 설계는 주문 사양을 기준으로 확인해야 합니다.

설계 규칙을 지키지 않으면 제조나 조립 중 벗겨지는 얇은 마스크 조각, 불필요한 동박 노출, 솔더 조인트 품질 저하가 발생할 수 있습니다.

솔더 브리지와 불균일한 코팅 방지

마스크 두께 또는 개구부 형상이 균일하지 않으면 미세 피치 영역에서 솔더 젖음 편차가 커질 수 있습니다. 너무 얇은 web은 안정적으로 제조되지 않을 수 있고, 의도하지 않은 개구부는 동박을 노출합니다. Gerber 검토 시 상·하면 마스크 레이어를 켜서 패드, 비아와 트레이스의 개구부를 직접 확인하세요.

비아·트레이스·실크스크린과의 관계

비아는 용도에 따라 텐팅, 플러깅 또는 노출 상태로 설계합니다. 동박 트레이스는 테스트 포인트나 접촉부처럼 의도한 영역을 제외하고 마스크로 보호합니다. 실크스크린 문자는 납땜과 테스트를 방해하지 않도록 솔더 마스크 개구부와 패드 위를 피해야 합니다.

PCB 제조의 솔더 마스크 적용 공정

코팅, 노광과 현상

1. 기판 표면 세정
2. 액상 마스크 코팅
3. 용제를 제거하는 소프트 베이크
4. 포토툴 또는 직접 이미징을 이용한 자외선 노광
5. 비노광 영역을 제거하는 현상

각 단계의 오염과 정렬 오차는 개구부와 마스크 접착에 영향을 줄 수 있습니다.

최종 경화와 두께 관리

현상 후 열 또는 자외선 시스템으로 최종 경화해 내화학성과 기계적 강도를 확보합니다. 경화 조건은 잉크 시스템에 따라 다릅니다. 현재 JLCPCB 리지드 PCB 능력 페이지는 솔더 마스크 잉크 두께를 10μm 이상으로 안내합니다.

접착력과 내구성 검사

PCB 제조에서는 육안·AOI로 균열과 벗겨짐, 개구부 정렬을 확인합니다. 필요에 따라 접착력, 열 충격과 내화학성 시험을 통해 리플로우와 사용 환경에서 마스크가 유지되는지 평가합니다.

전기적 보호와 실제 사용 환경

적절히 경화된 솔더 마스크는 표면 절연 저항을 유지하고 습기와 이온성 오염에 의한 누설 가능성을 줄입니다. 그러나 외부 환경 보호가 중요한 제품에서는 솔더 마스크만으로 충분한지 평가하고 필요하면 컨포멀 코팅이나 하우징을 추가합니다.

조립 수율과 재작업

정확한 개구부와 충분한 댐은 솔더가 패드에 머물도록 도와 브리지와 재작업을 줄이고 AOI의 시각적 구분을 개선합니다. 반대로 개구부 누락이나 정렬 불량은 즉시 원인으로 드러나지 않으면서 반복적인 조립 불량을 만들 수 있습니다.

솔더 마스크 FAQ

Q1. 솔더 마스크란 무엇이며 왜 필요한가요?
PCB 동박을 절연·보호하고 조립 중 솔더가 의도한 패드에 머물도록 돕는 폴리머 코팅입니다.

Q2. 솔더 마스크는 전기 절연층인가요?
네. 동박 사이의 우발적 접촉과 표면 누설을 줄이는 절연층입니다. 다만 컨포멀 코팅이나 기본 절연 요구를 대신하는 용도로 사용해서는 안 됩니다.

Q3. 솔더 마스크 설계 규칙은 제조사마다 다른가요?
그렇습니다. 개구부 정합, 최소 댐 폭과 비아 처리 능력이 다를 수 있으므로 해당 제조사의 최신 기준을 따라야 합니다.

Q4. 솔더 마스크 색상이 성능에 영향을 주나요?
색상은 검사 대비, 외관과 LED 반사 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 전기·열 특성은 색상만이 아니라 실제 잉크 데이터와 공정 조건으로 확인합니다.

Q5. 간단한 PCB에는 솔더 마스크가 없어도 되나요?
일부 시험용 기판은 마스크 없이 제작할 수 있지만, 양산과 장기 사용에서는 동박 보호와 조립 품질을 위해 일반적으로 적용합니다.

PCB 견적 확인하기 >>