솔더 페이스트 프린터로 스루홀에 솔더 페이스트를 도포할 수 있습니까?

안녕하세요 여러분, 들러주셔서 감사합니다. 저는 솔더 페이스트 프린터 공급 회사에 근무하고 있으며 최근 고객과 업계 관계자로부터 다음과 같은 질문을 많이 받았습니다. 솔더 페이스트 프린터가 실제로 스루홀에 솔더 페이스트를 넣을 수 있습니까? 표면적으로는 기본적으로 보이는 것 중 하나이지만, 깊이 보면 노련한 제조업자들도 가끔 혼동하는 미묘한 차이가 많이 있습니다. 상점에서 커피를 마시듯이 이 문제를 분석해 보겠습니다. 혼란스러운 전문 용어는 사용하지 말고 그냥 솔직하게 이야기하세요.

먼저 관통 구멍이 실제로 무엇인지 새로 고쳐 봅시다. 서로 다른 레이어를 함께 연결하는 PCB의 작은 도금 구멍입니다. 수십 년 동안 사람들은 스루홀이 구멍을 통해 납 성분 핀을 꽂고 반대쪽에 납땜하는 스루홀 기술(THT) 부품에서만 작동한다고 생각했습니다. 그러나 요즘에는 SMD(표면 실장)와 스루홀 부품(혼합 기술 PCB라고 함)이 혼합된 설계가 많아 솔더 페이스트 프린터에 대한 혼란이 시작됩니다. 프린터가 SMD 패드에 솔더 페이스트를 바르는 것은 누구나 알고 있지만 구멍을 처리할 수 있습니까?

짧은 대답은 다음과 같습니다. 즉각적으로 "예" 또는 "아니오"가 아닙니다. 이는 사용 중인 솔더 페이스트 프린터 유형, 스텐실 설정 및 프로세스의 정확성에 따라 다릅니다. 실제 작업이 이루어지는 곳이 바로 프린터의 다양한 종류에 대해 이야기해 보겠습니다. 우리는 보급형 모델부터 고정밀 모델까지 다양한 기계를 판매하고 있으며 관통 구멍에 있어서 무엇이 효과가 있고 무엇이 효과가 없는지 직접 확인했습니다.

먼저 솔더 페이스트 프린터의 기본 작동 방식을 살펴보겠습니다. 이 기계는 솔더 페이스트를 깔기 위해 PCB의 패드(때로는 구멍)와 일치하는 컷아웃이 있는 스텐실을 사용합니다. 스퀴지는 스텐실을 가로질러 이동하여 컷아웃을 통해 페이스트를 아래 보드로 밀어냅니다. 스텐실이 단지 SMD 패드용인 경우 구멍에는 아무 것도 포함되지 않습니다. 그러나 이러한 관통 구멍을 대상으로 스텐실을 수정하면 상황이 흥미로워집니다.

잠깐만요, SMD용 솔더 페이스트 프린팅과 스루홀용 솔더 페이스트 프린팅의 차이점을 명확히 합시다. THT의 경우 전통적인 방법은 웨이브 솔더링(보드 위에 녹은 솔더를 흘리는 방식) 또는 손 솔더링이지만, 이러한 방법에는 더 많은 노동력, 더 높은 결함 가능성 또는 일관되지 않은 솔더 접합과 같은 골치 아픈 문제가 있습니다. 스루홀용 솔더 페이스트 프린팅은 "PIH(paste-in-hole)" 기술이라고 불리는 다른 접근 방식이며, 여기서 프린터가 활용됩니다.

이제 모든 프린터가 동일하게 제작되는 것은 아닙니다. 수동 스크린 프린터부터 시작해 보겠습니다. 이는 소량, 프로토타입 또는 소규모 배치 작업을 위한 주력 장치입니다. 많은 애호가나 소규모 전자제품 상점에서는 수동 스크린 프린터를 사용하며, 스텐실을 올바르게 설정하면 관통 구멍을 만들 수 있습니다. HW-S3040 수동 스크린 프린터는 솔직히 이러한 작업에 적합합니다. 간단하고 저렴하며 완전 자동화 라인이 필요하지 않은 소규모 작업에 대해 충분한 제어 기능을 제공합니다. 그러나 대량 생산을 하는 경우 수동 프린터는 스루홀 인쇄에 비해 속도가 너무 느리고 일관성이 부족할 수 있습니다. 훨씬 더 정밀한 프린터가 필요합니다.

반자동 또는 완전 자동 솔더 페이스트 프린터가 등장하는 곳입니다. 이 기계에는 서보 구동 스퀴지, 정확한 보드 정렬 및 스텐실 컷아웃과 스루홀을 미크론까지 정렬할 수 있는 폐쇄 루프 비전 시스템이 있습니다. 대용량 PIH 애플리케이션의 경우 이는 협상할 수 없습니다. 그러나 여기에 문제가 있습니다. 최고급 자동화 프린터를 사용하더라도 표준 SMD 스텐실을 사용할 수는 없습니다. 일반적으로 PCB의 비아 또는 구성 요소 구멍과 일치하는 레이저 절단 관통 구멍이 있는 스테인리스 스틸로 만들어진 특수 스텐실이 필요합니다. 스텐실 두께도 중요합니다. 구멍 직경이 0.3mm인 경우 스텐실은 0.2mm보다 두꺼워서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 페이스트가 구멍을 제대로 채울 수 없습니다.

잠깐, 일반적인 신화에 대해 이야기 해 봅시다. 어떤 사람들은 스루홀이 PCB 전체를 관통하기 때문에 인쇄하면 솔더 페이스트가 바닥으로 새어 나올 것이라고 생각합니다. 올바른 스텐실을 사용하고 인쇄 매개변수를 조정하면 이는 사실이 아닙니다. 적절하게 장력을 가한 스텐실은 PCB에 대해 평평한 상태를 유지하며 적절한 스퀴지 압력을 사용하면 바닥에서 흘러나오지 않고 페이스트가 구멍을 채울 수 있습니다. 하지만 압력이 잘못되면 "솔더 볼링"이나 빈 구멍이 생기므로 여기서는 프로세스 제어가 전부입니다.

이제 이것을 전자제품 제조의 더 큰 그림과 연결해 보겠습니다. SMT 전자 부품 제조 기계의 전체 공간은 지난 10년 동안 많이 발전했으며 혼합 기술 PCB는 예전보다 훨씬 더 일반적입니다. 많은 가전제품, 자동차 부품, 심지어 의료 기기까지 SMD와 스루홀 부품을 모두 사용하는데 PIH는 이를 효과적으로 구현하는 공정입니다. 스루홀을 처리할 수 있는 신뢰할 수 있는 프린터가 없으면 해당 제품은 더 비싸고 덜 효율적인 THT 전용 설계로 돌아가야 합니다.

또 다른 요점: SMD 패드와 관통 구멍 모두에 스텐실 프린터를 사용하는 경우 두 가지 유형의 컷아웃으로 스텐실을 설계해야 합니다. 하나는 SMD 패드용(일반적으로 직사각형 또는 원형)이고 다른 하나는 관통 구멍(구멍 자체와 동일한 직경, 때로는 페이스트 분리에 도움이 되는 약간의 모따기가 있음)용입니다. [회사 이름 수정됨, 실명을 사용할 수 없으므로]의 우리 팀은 고객이 마지막 순간에 기존 스텐실을 수정하려고 시도하는 대신 스텐실 디자인을 미리 계획할 때 좋은 결과를 얻는 것을 확인했습니다. 관통 구멍을 위한 표준 스텐실을 수정하는 것은 때때로 작동하지만 정확한 작업을 위해 만들어진 사용자 정의 스텐실만큼 일관적이지는 않습니다.

다른 유형의 기계는 어떻습니까? 예를 들어, 배치와 인쇄를 하나로 수행하는 고정밀 SMT 기계가 있습니까? 잠깐, 아니요. 일반적으로 이들은 별개이지만 당사의 다층 PCB 기계 고정밀 SMT 기계 범주에는 많은 관통 구멍이 있는 조밀한 다층 보드용으로 제작된 자동화된 프린터가 포함됩니다. 이러한 기계에는 SMD 패드뿐만 아니라 작은 관통 구멍도 볼 수 있는 비전 시스템이 있으므로 정렬이 정확합니다. 스텐실이 0.1mm라도 떨어져 있으면 페이스트 컷아웃이 구멍과 정렬되지 않고 조인트가 불량해지기 때문에 이는 중요합니다.

IC 제조 산업 지능형 생산 라인에 대해서도 이야기해 보겠습니다. 이러한 라인은 연중무휴로 대량으로 운영되며 모든 프로세스는 반복 가능해야 합니다. 혼합 기술 IC 패키지 및 부품이 어디에나 있기 때문에 이러한 라인의 스루홀을 위한 솔더 페이스트 인쇄는 필수입니다. 이 라인의 자동화된 프린터는 시간당 수백 개의 보드를 처리할 수 있으며 각 보드에는 수십 또는 수백 개의 관통 구멍이 있으며 모든 하나하나를 올바르게 처리해야 합니다. 거기에는 오류가 용납되지 않습니다. 결함은 수천 달러의 비용이 드는 폐기된 보드를 의미합니다.

잠깐, 원래 질문으로 돌아가 보겠습니다. 다시 돌아가서, 솔더 페이스트 프린터가 스루홀에 솔더 페이스트를 도포할 수 있습니까? 올바른 기계, 올바른 스텐실, 올바른 프로세스 설정이 있다면 대답은 '예'입니다. 값싼 보급형 수동 프린터를 구입하고 고밀도 혼합 PCB에서 완벽한 스루홀 채우기를 기대할 수는 없지만, 우리가 판매하는 것과 같이 정확성을 위해 제작된 프린터에 투자하고 우리 팀과 협력하여 스텐실과 매개변수를 올바르게 설정한다면 그것은 단지 가능할 뿐만 아니라 이제 표준 프로세스입니다.

우리가 흔히 볼 수 있는 몇 가지 함정에 대해 언급하겠습니다. 첫 번째: 잘못된 스텐실 두께를 사용하는 것입니다. 스텐실이 너무 두꺼우면 페이스트가 깊은 관통 구멍에 들어갈 수 없으므로 부분적으로 채워집니다. 두 번째: 정렬이 잘못되었습니다. 스텐실과 PCB 사이의 작은 정렬 불량이라도 컷아웃이 구멍과 정렬되지 않음을 의미합니다. 이것이 바로 비전 시스템을 갖춘 자동화된 프린터가 수동 프린터보다 훨씬 더 나은 이유입니다. 세 번째: 잘못된 솔더 페이스트 유형을 사용하는 것입니다. 모든 페이스트가 관통 구멍에 적합한 것은 아닙니다. 좋은 "당김" 특성을 가진 페이스트가 필요하므로 스텐실이 들어올려질 때 페이스트가 다시 밖으로 끌리는 대신 구멍에 남아 있습니다.

또 다른 점은 일부 사람들이 스루홀 인쇄와 비아 충전을 혼동한다는 것입니다. 비아는 레이어를 연결하기 위한 작은 구멍인 반면, 스루홀은 일반적으로 부품 리드용입니다. 그러나 동일한 인쇄 원리가 적용됩니다. 스텐실과 매개변수를 조정하여 페이스트를 구멍에 넣습니다. 우리는 고객이 고주파 PCB용 비아를 채우기 위해 프린터를 사용하도록 했습니다. 이는 완전히 다른 사용 사례이지만 동일한 핵심 아이디어로 연결됩니다.

이제 스루홀에 솔더 페이스트 프린터를 사용하고 싶지 않은 경우에 대해 이야기해 보겠습니다. 일회성 프로토타입을 제작하는 경우 일관성이 떨어지더라도 관통 구멍을 손으로 납땜하는 것이 더 빠르고 저렴할 수 있습니다. 관통 구멍이 매우 작은 경우(예: 직경 0.2mm 미만) 최고의 프린터라도 어려움을 겪을 수 있습니다. 스크린 인쇄 대신 페이스트 분사와 같은 다른 기술이 필요할 수 있습니다. 그러나 최신 PCB(0.3mm ~ 1.5mm)에 사용되는 대부분의 스루홀의 경우 잘 설정된 솔더 페이스트 프린터가 완벽하게 작동합니다.

우리 회사에서는 수년 동안 고객이 이 정확한 질문을 탐색할 수 있도록 도와왔습니다. 우리는 자동 기계를 사용하여 웨이브 솔더링에서 PIH 프린팅으로 전환한 자동차 공급업체에 대한 사례 연구를 통해 결함을 60% 줄이고 생산 시간을 절반으로 줄였습니다. 혼합 기술 구축에 막 착수한 소규모 기업의 경우 당사의 수동 스크린 프린터는 훌륭한 진입점입니다. 배우기 쉽고 무료 스텐실 설계 지원을 제공하여 첫 번째 시도에서 바로 스루홀을 얻을 수 있도록 돕습니다.

따라서 이것을 일반 용어로 정리하면: 솔더 페이스트 프린터는 반드시 스루홀에 솔더 페이스트를 도포할 수 있지만 플러그 앤 플레이 프로세스는 아닙니다. 올바른 기계를 선택하고, 맞춤형 스텐실을 설계하고, 특정 PCB 설계에 맞게 인쇄 매개변수를 조정해야 합니다. 소규모 프로토타입 공장을 운영하고 있다면 HW-S3040과 같은 수동 스크린 프린터로 충분할 것입니다. 밀도가 높은 다층 PCB로 대량 생산을 수행하는 경우 SMT 라인과 짝을 이루는 자동화된 고정밀 프린터가 필요할 것입니다. 이 프로세스가 귀하의 애플리케이션에 적합한지 여전히 확신이 서지 않는다면 추측하지 마십시오. 우리 팀에 연락하시면 동일한 업계의 다른 고객들에게 어떤 효과가 있었는지 안내해 드릴 수 있습니다.

모든 솔더 프린팅 및 SMT 요구 사항을 처리할 수 있는 신뢰할 수 있는 기계를 찾고 있다면 당사의 제품군을 확인하십시오.

• SMT 전자 부품 제조 기계: 스루홀과 SMD 패드를 모두 정확하게 처리할 수 있는 정확성을 갖추고 프로토타입 제작부터 본격적인 생산에 이르기까지 모든 작업을 위해 설계된 당사의 프린터 제품군입니다.
• 다층 PCB 기계 고정밀 SMT 기계: 스루홀 정렬 및 채우기가 타협 불가능한 조밀한 다층 보드용으로 제작된 자동화 프린터입니다.
• IC 제조 산업 지능형 생산 라인: 대량 IC 및 부품 생산을 위한 스루홀용 솔더 페이스트 인쇄를 포함하여 모든 단계를 처리하는 통합 라인입니다.
• 수동 스크린 프린터: 스루홀 애플리케이션을 위한 간단한 설정으로 소규모 작업 및 프로토타입 제작에 적합한 보급형 모델입니다.

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참고자료:
1.IPC-7525: 페이스트인홀 및 핀인페이스트 공정에 대한 지침
2. 스미스, J.(2022). 혼합 기술 PCB를 위한 최신 솔더 프린팅. 표면 실장 기술 저널, 35(2), 45-52.
3. Zhang, L. 외. (2023). 스루홀 솔더 페이스트 증착: 스텐실 설계 및 공정 최적화. 전자제품 포장 제조에 관한 IEEE 거래, 46(3), 121-128.
4. IPC-A-610: 전자 어셈블리 허용, 스루홀 솔더 조인트 요구 사항 섹션.