2024년 6월 28일

HASL(열풍 납땜 레벨링)이란 무엇입니까?

PCB 산업에서 가장 일반적이고 효과적인 표면 마감 중 하나는 HASL(Hot Air Solder Leveling)입니다. 입증된 신뢰성과 비용 효율성으로 인해 HASL은 수년 동안 제조업체가 선택해 왔습니다. PCB 조립 기본 사항에 대한 개요는 다음을 참조하십시오. PCB 조립 공정에 대해 알아야 할 기본 사항.

열풍 솔더 레벨링에는 PCB를 용융 솔더 층으로 코팅하는 작업이 포함됩니다. 이 공정을 통해 노출된 모든 구리 영역을 덮어 내구성과 보호층을 제공합니다. 코팅 후 PCB 위로 뜨거운 공기를 불어 과도한 납땜을 제거하고 표면을 평평하게 만듭니다.

이 기사에서는 HASL 프로세스, 이점 및 응용 프로그램을 더 자세히 살펴보겠습니다. 결국에는 HASL이 PCB 제조에서 선호되는 표면 마감재인 이유를 이해하게 될 것입니다.

작은 전자 부품이 포함된 녹색 PCB의 클로즈업

HASL(열풍 납땜 레벨링)이란 무엇입니까?

일반적으로 HASL이라고 불리는 열풍 솔더 레벨링은 PCB 제조에서 널리 사용되는 표면 마감재입니다. 여기에는 PCB의 노출된 구리 표면을 용융된 납땜으로 코팅하여 보호하고 전자 부품의 우수한 납땜성을 보장하는 작업이 포함됩니다. HASL이 무엇인지, 그리고 그 역사적 맥락에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

HASL의 정의

HASL(열풍 솔더 레벨링)은 인쇄 회로 기판을 용융된 솔더 욕조에 담그는 프로세스입니다. 이 솔더는 일반적으로 주석-납 합금으로 구성되지만 무연 옵션도 가능합니다. 다양한 PCB 표면 마감에 대해 자세히 알아보세요. PCB 표면 마감.

PCB가 코팅되면 납땜 욕조에서 꺼내어 일반적으로 에어 나이프를 통해 불어오는 고압의 뜨거운 공기에 노출됩니다. 이 뜨거운 공기는 땜납을 수평으로 유지하여 과잉을 제거하고 균일하고 매끄러운 코팅을 보장합니다. 그 결과 내구성과 신뢰성을 향상시키는 견고하고 보호적인 납땜 층을 갖춘 PCB가 탄생했습니다.

역사적 맥락과 발전

HASL의 개발은 전자 산업이 보다 안정적이고 내구성이 뛰어난 PCB에 대한 필요성을 인식하기 시작한 20세기 중반으로 거슬러 올라갑니다. 초기 PCB 설계에서는 종종 산화 및 열악한 납땜성 문제에 직면하여 전자 장치를 신뢰할 수 없게 되었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제조업체는 다양한 표면 마감재를 실험했습니다. PCB 설계의 발전에 대한 통찰력을 얻으려면 다음을 참조하십시오. PCB 설계 및 기본 사항에 대한 종합 가이드.

HASL은 일관되고 보호적인 솔더 코팅을 제공하는 능력으로 인해 선호되는 방법으로 부상했습니다. 융점이 낮고 습윤성이 뛰어난 공융 주석-납 솔더의 도입으로 HASL이 더욱 효과적이 되었습니다. 수년에 걸쳐 프로세스는 개선되고 최적화되어 업계 표준이 되었습니다.

환경에 대한 우려와 규제가 증가함에 따라 무연 HASL 옵션이 개발되었습니다. 이러한 대안은 납과 관련된 환경 및 건강 위험 없이 동일한 수준의 보호 및 신뢰성을 제공하기 위해 주석-구리 및 주석-은과 같은 다양한 납땜 합금을 사용합니다.

오늘날 HASL은 PCB 제조에서 여전히 인기 있는 선택입니다. 입증된 실적, 비용 효율성 및 신뢰성으로 인해 가전제품부터 산업 장비에 이르기까지 다양한 응용 분야에 적합한 표면 마감재로 사용됩니다.

'HOT AIR SOLDER LEVELING'이 포함된 PCB 및 공정 그림

HASL 프로세스

HASL(Hot Air Solder Leveling) 프로세스를 이해하는 것은 PCB 제조에서 HASL의 이점과 적용을 이해하는 데 중요합니다. 다음은 용융 솔더에 담그는 것부터 냉각 및 응고까지 HASL이 어떻게 작동하는지 단계별로 설명합니다.

HASL 프로세스에 대한 단계별 설명

HASL 프로세스에는 PCB의 부드럽고 안정적인 표면 마감을 보장하기 위한 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다. 그것을 분석해 봅시다:

용융된 땜납에 침수됨

HASL 공정의 첫 번째 단계는 용융된 땜납에 담그는 것입니다. PCB는 일반적으로 주석과 납의 공융 혼합물이 포함된 용융 욕조에 담궈집니다. 이 혼합물은 융점이 낮고 습윤성이 뛰어나 PCB 코팅에 이상적입니다.

  • 용융 납땜 욕조: 솔더욕을 고온으로 유지하여 솔더를 액체상태로 유지합니다. 온도는 일관된 결과를 보장하기 위해 신중하게 제어됩니다.
  • 코팅: PCB가 침수됨에 따라 용융된 땜납이 노출된 구리 표면을 모두 덮습니다. 이 단계는 보호가 필요한 PCB의 모든 부분이 균일한 납땜 코팅을 얻도록 보장합니다.

PCB에 사용되는 재료에 대해 더 자세히 알아보려면 다음을 확인하세요. 가장 일반적인 유형의 PCB 재료.

고압 열풍 레벨링

PCB가 용융된 땜납으로 코팅되면 수조에서 제거됩니다. 다음 단계에서는 고압 열풍을 사용하여 땜납을 수평으로 맞추는 작업이 포함됩니다.

  • 에어나이프: PCB는 에어나이프 세트를 통과합니다. 이 장치는 PCB 표면에 고압의 뜨거운 공기를 불어넣습니다.
  • 수준 측량: 뜨거운 공기는 PCB에 남아있는 납땜을 제거하여 부드럽고 균일한 코팅을 보장합니다. 이 단계는 적절한 부품 배치 및 납땜에 필요한 평평한 표면을 달성하는 데 중요합니다.

냉각 및 응고

레벨링 후에는 PCB를 식혀서 납땜 코팅을 굳혀야 합니다.

  • 냉각: PCB는 실온에서 냉각되거나 냉각 장비의 도움을 받아 냉각됩니다. 냉각되면서 땜납이 굳어져 구리 트레이스 위에 내구성 있는 보호 층이 형성됩니다.
  • 응고: 응고된 솔더는 견고한 전도성 층을 형성하여 PCB를 산화 및 부식으로부터 보호합니다.

납땜 기술에 대한 자세한 내용을 보려면 다음 사이트를 방문하세요. PCB 납땜.

기술적 세부사항: 사용된 재료

HASL 프로세스에 사용되는 재료는 효율성에 매우 중요합니다. 주요 재료는 공융 주석-납 합금이지만, 무연 옵션도 가능합니다.

  • 공융 주석-납 합금: 이 합금의 융점은 약 183°C(361°F)입니다. 이 제품은 63% 주석과 37% 납으로 구성되어 탁월한 습윤 특성과 안정적이고 균일한 코팅을 제공합니다.
  • 무연 대안: 환경 및 건강 문제로 인해 무연 솔더 옵션이 개발되었습니다. 여기에는 납을 사용하지 않고도 유사한 이점을 제공하는 주석-구리, 주석-은 또는 기타 조합이 포함될 수 있습니다.

무연 대안과 그 이점을 알아보려면 다음을 참조하세요. 금속 코어 PCB의 장점 및 응용.

복잡한 전자 설계를 갖춘 친환경 PCB 컬렉션

HASL의 장점

HASL(Hot Air Solder Leveling)은 수많은 이점으로 인해 PCB에 선호되는 표면 마감입니다. 전자 산업에서 HASL을 인기 있는 선택으로 만드는 주요 이점을 살펴보겠습니다.

솔더 조인트의 신뢰성

HASL의 주요 이점 중 하나는 솔더 조인트에 대한 신뢰성입니다.

  • 강력한 연결: HASL 공정은 기계적 응력과 열 순환을 견딜 수 있는 견고한 솔더 조인트를 생성합니다. HASL 마감 PCB에 납땜된 전자 부품은 시간이 지나도 고장날 가능성이 적습니다.
  • 내구성 코팅: 납땜 코팅은 연결의 무결성을 손상시킬 수 있는 산화 및 부식으로부터 기본 구리를 보호합니다. 이는 PCB의 전반적인 수명과 성능을 향상시킵니다.
  • 일관된 품질: HASL은 PCB 전체에 균일한 납땜 층을 보장하여 전자 장치의 일관된 품질과 성능을 보장합니다.

비용 효율성 및 가용성

HASL은 비용 효율성과 광범위한 가용성으로도 선호됩니다.

  • 경제적인 옵션: HASL은 다른 표면 마감재에 비해 상대적으로 가격이 저렴합니다. 이는 품질과 비용의 균형을 원하는 제조업체에게 매력적인 옵션이 됩니다.
  • 추가 비용 없음: 많은 PCB 제조업체는 추가 비용 없이 HASL을 표준 마감재로 포함합니다. 이는 특히 대규모 생산에 있어 매력을 더해줍니다.
  • 즉시 사용 가능: HASL은 PCB 산업에서 잘 확립된 프로세스입니다. 널리 사용된다는 것은 대부분의 PCB 제조 시설에 HASL을 제공할 수 있는 설비가 갖춰져 있어 제조업체가 쉽게 접근할 수 있음을 의미합니다.

부품 납땜의 용이성

또 다른 중요한 장점은 부품을 HASL 마감 PCB에 쉽게 납땜할 수 있다는 것입니다.

  • 부드러운 표면: 수평 솔더 표면은 부품 배치를 위한 부드럽고 균일한 기반을 제공합니다. 이는 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해 일관된 표면이 필요한 자동 납땜 공정에 매우 중요합니다.
  • 좋은 젖음성: HASL은 우수한 습윤성을 제공하므로 솔더가 PCB와 부품 리드 모두에 잘 흐르고 잘 접착됩니다. 이는 콜드 조인트나 납땜 브리지와 같은 납땜 결함의 가능성을 줄여줍니다.
  • 다양한 구성 요소와의 호환성: HASL은 다양한 전자 부품과 호환되므로 다양한 PCB 및 응용 분야에 다목적으로 사용할 수 있습니다.

구성요소 배치 및 납땜에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 최적의 PCB 부품 배치.

고려 사항 및 제한 사항

HASL(열풍 납땜 레벨링)은 많은 이점을 제공하지만 알아야 할 몇 가지 고려 사항과 제한 사항이 있습니다. 이러한 요소는 특정 애플리케이션에 대한 HASL의 적합성에 영향을 미칠 수 있으므로 신중하게 고려해야 합니다.

미세 피치 부품의 표면 평탄성 문제

HASL의 주요 한계 중 하나는 표면 평탄성에 미치는 영향입니다.

  • 두께 변화: HASL 공정은 다른 표면 마감재에 비해 납땜 코팅이 더 두꺼워질 수 있습니다. 이러한 변화는 PCB에 고르지 않은 표면을 생성할 수 있습니다.
  • 미세 피치 과제: 마이크로프로세서나 고밀도 커넥터 등 미세 피치 부품이 포함된 PCB의 경우 표면이 고르지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 적절한 배치 및 납땜을 위해 매우 평평한 표면이 필요합니다. 불규칙성이 있으면 정렬 불량 및 납땜 결함이 발생할 수 있습니다.
  • 잠재적인 솔루션: 이 문제를 완화하기 위해 제조업체는 미세 피치 구성 요소가 있는 PCB에 ENIG(무전해 니켈 침지 금) 또는 OSP(유기 납땜성 보존제)와 같은 다른 표면 마감재를 선택할 수 있습니다.

미세 피치 부품 처리에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. Flex PCB 설계 요구 사항에 대한 가이드.

납 함량과 관련된 환경 및 건강 문제

전통적인 HASL은 환경 및 건강 문제를 야기하는 공융 주석-납 합금을 사용합니다.

  • 납 독성: 납은 특히 어린이의 신경 손상 및 발달 문제를 포함하여 심각한 건강 위험을 초래하는 독성 금속입니다. 납 함유 물질을 취급하고 폐기하려면 노출을 방지하기 위해 엄격한 안전 프로토콜이 필요합니다.
  • 환경 적 영향: 납 오염은 환경에 해를 끼치고 토양과 수질에도 영향을 미칠 수 있습니다. 납이 포함된 전자 폐기물은 적절하게 관리되지 않으면 장기적인 생태학적 위험을 초래할 수 있습니다.
  • 규제 준수: 많은 지역에서는 전자 제품에 납 사용을 제한하는 규정을 제정했습니다. 예를 들어, 유럽 연합의 RoHS(유해 물질 제한) 지침은 전자 장비에 납 및 기타 유해 물질을 사용하는 것을 제한합니다.

무연 HASL 대안의 가용성

납과 관련된 문제를 해결하기 위해 무연 HASL 대안이 개발되었습니다.

  • 무연 합금: 무연 HASL은 주석-구리, 주석-은, 주석-비스무트 등 대체 납땜 합금을 사용합니다. 이러한 합금은 관련된 건강 및 환경 위험 없이 기존 주석-납 납땜과 유사한 이점을 제공합니다.
  • 성능: 무연 HASL 마감재는 우수한 납땜성과 신뢰성을 제공하므로 기존 HASL에 대한 실행 가능한 대안이 됩니다. 이는 규정 준수 및 환경 지속 가능성이 우선시되는 응용 분야에 특히 적합합니다.
  • 업계 채택: 전자 산업에서는 규제 요건과 지속 가능한 관행에 대한 노력으로 인해 무연 HASL을 점점 더 많이 채택하고 있습니다. 제조업체는 제품이 글로벌 표준을 충족하고 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 무연 HASL을 선택할 수 있습니다.
'HOT AIR SOLDER LEVELING'과 다이어그램을 보여주는 녹색 PCB

HASL의 응용

HASL(Hot Air Solder Leveling)은 다양한 산업에서 사용되는 다목적 표면 마감재입니다. 신뢰성과 비용 효율성으로 인해 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

가전

가전제품 산업에서는 내구성과 납땜 용이성으로 인해 HASL이 널리 사용됩니다.

  • 스마트폰 및 태블릿: HASL은 스마트폰, 태블릿 등 촘촘하게 포장된 부품에 안정적인 표면조도를 제공합니다. 이는 휴대용 장치의 내구성에 중요한 강력한 납땜 접합을 보장합니다.
  • 노트북 및 데스크탑: HASL로 만들어진 견고한 솔더 조인트는 노트북과 데스크탑의 장기적인 신뢰성을 위해 필수적입니다. 이러한 장치는 열 순환을 겪는 경우가 많으며 HASL은 일관된 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.
  • 가전 제품: 스마트 TV부터 주방기기까지 다양한 가전제품의 PCB에 HASL이 사용됩니다. 이는 이러한 장치가 수명 기간 동안 안정적으로 작동하도록 보장합니다.

구성요소 기능에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 일반적으로 사용되는 PCB 구성 요소 및 기능.

자동차 전자

자동차 산업은 높은 신뢰성과 내구성을 요구하므로 HASL이 이상적인 선택입니다.

  • 엔진 제어 장치(ECU): ECU는 현대 자동차의 작동에 매우 중요합니다. HASL은 이러한 장치의 PCB가 자동차 환경의 가혹한 조건을 견딜 수 있도록 보장합니다.
  • 인포테인먼트 시스템: 자동차의 엔터테인먼트 및 내비게이션 시스템은 안정적인 솔더 조인트가 있는 PCB에 의존합니다. HASL은 이러한 구성 요소에 필요한 내구성을 제공합니다.
  • 안전 시스템: 에어백, 잠김 방지 제동 시스템(ABS)과 같은 안전 시스템은 전자 부품의 안정적인 성능에 달려 있습니다. HASL은 필요할 때 이러한 시스템이 작동하도록 보장합니다.

산업 제어 시스템

산업 환경에서는 제어 시스템의 신뢰성이 가장 중요합니다. HASL은 이러한 응용 분야에 널리 사용됩니다.

  • 기계 및 로봇 공학: 산업 기계 및 로봇 공학에는 높은 스트레스와 열악한 환경을 처리하는 PCB가 필요합니다. HASL은 이러한 애플리케이션에 필요한 견고성을 제공합니다.
  • 자동화 시스템: 생산 라인과 제어 시스템은 HASL 마감 PCB를 사용하여 일관되고 안정적인 성능을 보장합니다.
  • 전원 공급 장치: 산업용 전원 공급 장치는 HASL의 강력한 솔더 조인트와 내구성을 활용하여 중단 없는 작동을 보장합니다.

산업 자동화에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 산업 자동화 PCB 조립.

기타 관련 산업

HASL은 또한 안정적이고 비용 효율적인 PCB 마감을 요구하는 다양한 산업 분야에서도 사용됩니다.

  • 의료 기기: 의료전자제품에서는 신뢰성이 매우 중요합니다. HASL은 의료 기기의 PCB가 완벽하게 작동하도록 보장합니다.
  • 통신: 네트워크 장비 및 통신 장치는 내구성 있고 안정적인 연결을 위해 HASL을 사용합니다. 통신 분야에 적용하려면 다음을 참조하세요. 통신 PCB 조립.
  • 항공우주: 항공우주 산업에서는 항법, 통신, 제어 시스템용으로 신뢰성이 높은 PCB가 요구됩니다. HASL은 이러한 중요한 애플리케이션에 필요한 견고성을 제공합니다.
'HOT AIR SOLDER LEVELING' 텍스트와 프로세스 다이어그램이 있는 PCB

결론

HASL(Hot Air Solder Leveling)은 PCB 제조 산업의 초석으로 남아 있습니다. 신뢰성과 비용 효율성으로 인해 다양한 응용 분야에 이상적인 선택이 됩니다. 표면 평탄성 문제 및 납 함량에 대한 우려와 같은 일부 제한에도 불구하고 HASL은 계속해서 인기 있고 신뢰할 수 있는 표면 마감재입니다.

기술이 발전하고 새로운 제조 기술이 등장함에 따라 HASL은 고품질 PCB를 생산하는 데 계속해서 중요한 역할을 할 것입니다. 내구성 있고 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 생성하는 능력은 전자 장치가 올바르게 작동하고 더 오래 지속되도록 보장하는 데 필수적입니다.

이 기사가 HASL(Hot Air Solder Leveling)과 PCB 제조에서의 중요성을 이해하는 데 유익하고 도움이 되기를 바랍니다. 질문이 있으시거나 더 많은 정보가 필요하시면, 주저하지 마시고 저희에게 연락해주세요. GlobalWellPCBA 팀은 귀하의 모든 PCB 요구 사항을 지원해 드립니다.

작성자: 앨리스 리