Penny-Wise, Pound-Foolish 사례와 OSP에 대한 비판

PCB 표면 마감 선택은 간단한 항목 결정처럼 느껴질 수 있으며, 원자재 비용을 조금이라도 절감할 수 있는 곳입니다. 종이 위에서는 유기성 납땜보호제(OSP)가 가장 경제적 선택처럼 보입니다. 무연, 적용이 쉽고 확실히 저렴합니다.

하지만 Bester PCBA에서는 이 선의의 결정이 생산에서 가장 비싸고 답답한 문제들의 시작점이 되는 것을 목격해 왔습니다. 신제품 도입(NPI), 단계적 제작, 일정 불확실성을 조금이라도 내포한 프로젝트에서는 OSP에 대한 반대는 선택의 문제가 아니라 프로젝트 생존의 문제입니다.

속임수 수학 OSP

OSP의 매력은 그 단순성에 있습니다. 수용성 유기 화합물이 선택적으로 구리와 결합하여 조립 전 산화 방지용으로 극히 얇은 보호층을 형성하는 것입니다. 이 과정은 금속 마감보다 더 빠르고 저렴하며, 비용 민감이 높은 프로젝트에 매력적인 선택입니다.

이 초기 절감이 OSP의 전부입니다. 한 번의 번개처럼 빠른 제작에서 이동하는 대량 제품에는 실현 가능한 선택일 수 있습니다. 수학적으로 맞습니다. 그러나 NPI는 그리 깔끔하지 않으며, 최초의 절감은 숨겨진 부담, 즉 많은 엔지니어링 팀이 너무 늦게 듣는 시계가 됩니다.

보이지 않는 시계: OSP가 납땜성신뢰성을 배신하는 방법

튼튼한 금속 마감과 달리, OSP는 영구적 장벽이 아닙니다. 일시적인 방패이며, 그 무결성은 연약합니다. 보드가 제조소를 떠나는 순간부터 OSP는 열과 시간이라는 두 적에 의해 빠르게 열화됩니다. 이것은 결함이 아니라 마감의 근본 특성입니다.

첫번째 열 Cycle: 실패를 위한 준비

대부분의 최신 보드는 양면 조립이 필요합니다. 최초의 리플로우 사이클은 부품을 주 측면에 납땜하는 과정으로, 보드 전체를 극한 온도에 노출시킵니다. 이 열은 사용되지 않는 OSP 코팅된 패드의 유기 층을 부분적으로 분해시키며, 그 아래에 있는 구리를 노출시켜 산화에 더욱 취약하게 만듭니다.

납땜성유연 수명의 유지 기간

열에 의해 또는 단순히 몇 주 동안 대기 환경에 노출되어 하부 구리가 산화되기 시작합니다. 패드 표면의 미세한 산화층조차도 신뢰성 있는 납땜 조인을 방해하는 충분한 원인입니다. 보드가 두 번째 조립을 위해 최종적으로 돌아왔을 때, 납땜 페이스트는 적절한 금속간 결합을 형성할 수 없습니다. 납땜은 패드를 적시지 못하고, 결과적으로 약한 조인트, 회로 단락, 그리고 조립 실패에 이르게 됩니다.

OSP와 함께, 시계는 항상 똑딱거립니다. 몇 주 동안 선반에 있거나 중요 부품을 조달하는 데 예기치 않은 지연이 발생하면, 새 제품용 PCB가 땜납 사고로 변하는 데 필요한 모든 것입니다.

이상적인 시나리오가 NPI 현실과 만날 때

OSP 방어자들은 엄격하게 제어되고 고속 생산에서의 성공을 지적합니다. 만약 보드가 며칠 만에 제작되고 완전히 조립된다면, OSP는 적절하게 작동합니다. 납땜 가능성의 창이 열려 있습니다.

이것은 신제품 도입 세계의 환상입니다. NPI는 불확실성에 의해 정의됩니다. 일정은 유동적입니다. 핵심 구성요소가 공급망 지연에 직면하거나, 설계 수정으로 일부 보드를 보류하는 경우도 있습니다. 조립은 차례로 이루어지며, 일부는 즉시 조립되고 나머지는 나중을 위해 보류됩니다. 이러한 일반적인 시나리오에서, OSP는 도박입니다. 선반에 놓인 보드는 정적인 자산이 아니며, 적극적으로 악화되고 있습니다.

리워크 루프의 해부: 저축이 증발하는 곳

OSP의 진짜 비용은 제작 견적이 아니라 조립 현장에서 드러납니다. 보드의 두 번째 면의 산화된 패드가 리플로우를 거치면서 실패가 연쇄적으로 일어납니다. 자동 광학 검사(AOI)는 수십 개의 불량 조인트를 표시합니다. 단순해 보이는 보드가 갑자기 수작업 재작업에 몇 시간이 소요됩니다.

여기서 페니 절약은 사라집니다. 기술자는 지금 열림을 진단해야 하며, 근접 부품을 조심스럽게 디솔더링하여 접근하고, 산화된 패드를 정성스럽게 청소하며, 수작업으로 부품을 납땜하려고 시도합니다. 이 과정은 느리고 비용이 많이 들며, 보드나 인접 부품이 손상될 위험이 있습니다. 납땜에 실패하는 복잡한 BGA는 재작업과 스크랩 잠재적 비용이 전체 보드 배치의 표면 마감 업그레이드보다 더 클 수 있습니다.

초기 절약은 환상에 불과합니다.

이성적인 판단의 사례: 왜 ENIG가 NPI 표준인가

OSP의 내재된 위험에 직면하여, NPI를 위한 실용적인 선택은 무전해 니켈 침지금 (ENIG)입니다. 초기 비용은 더 높지만, 이는 비용이 아니라 치명적인 실패에 대한 보험입니다. Bester PCBA에서는 프로젝트의 일정과 예산을 보호하는 기본 전문가 선택으로 간주합니다.

불확실성을 위한 마감 처리

ENIG의 구조는 본질적으로 견고합니다. 니켈 층이 구리 위에 도금되어 내구성 있고 비다공성의 장벽을 형성합니다. 그 다음, 극히 얇은 침지금 층이 니켈을 산화로부터 보호합니다. 이 구조는 OSP처럼 시간에 민감하지 않습니다. ENIG 보드는 선반에 1년간 보관해도 솔더성은 거의 변하지 않습니다.

평평하고 안정적이며 예측 가능하다

니켈-금 스택은 열에 대해 매우 저항력이 높습니다. 여러 번 리플로우 사이클을 견디면서도 열화되지 않아, 보드의 두 번째 면의 패드가 첫 번째와 동일하게 솔더할 수 있게 합니다. 또한, ENIG는 매우 평평하거나 평탄한 표면을 제공하여, 미세 피치 부품과 대형 BGA를 신뢰성 있게 납땜하는 데 중요합니다. 이러한 예측 가능성은 복잡한 NPI 조립 과정에서 변수의 전체 범주를 제거합니다.

실용적인 마감 선택 프레임워크

결정은 어떤 마감 처리 방식이 전반적으로 '더 나은지'와는 관련이 없으며, 프로젝트의 위험 프로파일에 적합한 것이 중요합니다. 우리의 가이드는 초기 비용이 아닌 총 비용 관리에 기반합니다.

ENIG는 NPI, 고가 부품 또는 불확실한 일정이 포함된 프로젝트의 기본 선택이어야 합니다. 지불하는 프리미엄은 단일 재작업 루프의 예산 파괴 가능성에 비해 미미합니다. 이는 예측 가능성과 더 넓은 프로세스 윈도우를 위해 비용을 지불하는 것입니다. 평화로운 마음을 위해 지불하는 것입니다.

예산에 엄격히 제한되어 있고 OSP를 반드시 사용해야 하는 경우, 보드를 유통 기한이 임박한 상품처럼 취급하세요. 엄격한 선입선출 재고 규칙을 적용하고, 질소 드라이 박스에 보관하며, 제조 파트너에게 조립 시간 엄수를 알리세요. 이는 처음부터 설계할 수 있었던 위험에 대한 일시적인 해법에 불과합니다. 제조에서는 초기의 절약처럼 보이는 선택들이 종종 가장 높은 가격을 치르게 만듭니다.