| 21세기를 위한 컨포멀 코팅제 ‘SEC’ |
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| 2025-09 저자 : David Greenman, Chase Corp. |
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끊임없이 변화하는 코팅 환경에 완벽 대응
SMD 부품 모서리 및 전체 PCB의 완전한 보호 기능 제공
표면실장 부품의 날카로운 모서리에 컨포멀 코팅이 제대로 도포되지 않거나 아예 도포되지 않는 경우, 코팅 표면에서의 통전 현상 및 시스템 고장, 얇은 휘스커(tin whisker)의 제어 불능 등 다양한 잠재적 고장이 발생할 수 있다. 전통적으로 이러한 모서리 면의 경우 여러 층의 코팅층을 도포함으로써 해결해 왔으나, 이 방식은 시간이 많이 걸리고 비용이 높다는 단점이 있다. HumiSeal은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘1B59SEC’와 ‘1A33SEC’라는 두 가지 제품을 처음 개발했다. 이 중, 1B59SEC를 80μm 두께로 단일 도포한 경우, 기존 코팅제를 40μm씩 두 번 이상 도포한 것보다 더 우수한 효과를 보였다.
21세기의 컨포멀 코팅을 살펴보기 전에, 20세기 이후로 우리 산업이 어떻게 변화해 왔는지 그리고 이러한 변화가 신뢰성에 어떤 영향을 미쳤는지 살펴볼 필요가 있다.
30년 전, 우리는 다음과 같은 방식으로 PCB와 전자 부품을 사용했다;
▶ 단 방향 부품과 넓은 간격을 가진 쓰루홀 방식의 회로기판(그림 1 참조)
▶ 컨포멀 코팅이 용이한 원형 타입의 부품
▶ 부품 간 간격이 넓어 코팅 시 문제 未 발생
▶ 납 솔더 사용 부품
▶ 컨포멀 코팅 전에 일반적으로 세척 진행
30년이 지난 지금을 살펴보면, 여러 다양하면서 복잡한 구조를 가진 PCB 위 실장 부품들이 개발되었고, 부품 간 간격은 줄어들었으며, 부품 밀도는 과거에는 상상도 못 했던 수준까지 증가했다(그림 2 참조).
여기에 더해, ‘No Clean Flux’와 ‘무연 솔더’의 도입까지 맞물리면서, 여러 관련 애로 사항들이 발생하기 시작했다.
특히 오늘날 열충격 조건이 1,000~5,000 사이클에 이르는 상황에서, 단단하게 굳은 플럭스와 컨포멀 코팅과의 열팽창 계수(the coefficient of thermal expansion) 불일치로 인해 코팅에 균열이 생길 수 있는 문제들이 지속 발생하고 있다(그림 3 참조).
또한, 반응하지 않은 플럭스 잔여물이 회로 내부에 갇혀 있을 가능성도 있으며, 이는 수지 자체에 많은 문제점을 유발할 수 있다. 이 모든 현상은 무연 솔더 공정에서 요구되는 높은 온도로 인해 발생한다. 결과적으로, 이는 제품의 고장 및 간헐적인 오류의 증가, 나아가 제조사의 품질 보증 비용 상승으로 이어진다.
그렇다면, 이러한 문제들을 어떻게 해결할 수 있을까? 우선, 회로기판을 다시 세척하는 것으로 돌아가야 한다. 하지만, 이미 ‘No Clean’ 플럭스를 사용하는데, 굳이 왜 세척을 해야 할까?
No Clean Flux는 오늘날처럼 빼곡히 표면실장 부품이 배치되기 이전, 간격이 훨씬 넓었던 1980년대에 개발되었다. 전자 회로기판은 이제 우리 일상생활의 모든 영역에 존재하며, 종종 혹독한 환경에서 작동하고, 안전에 중요한 용도로 사용되기도 한다.
No Clean Solder Flux가 등장하기 전에는, 제품의 신뢰성을 원하는 제조업체는 세척을 했으며, 높은 신뢰성이 요구될 경우 세척 후, 컨포멀 코팅 작업까지 진행했다.
오늘날 인쇄회로기판에서 세척은 다음과 같은 이점을 제공한다;
▶ 전기화학적 문제를 유발할 수 있는 오염물 제거
▶ 컨포멀 코팅의 우수한 접착력 확보
▶ 코팅 적용 시 모세관 현상 없음
▶ 코팅 적용 면적의 확보
▶ 내충격 및 내열도 테스트 진행 중 코팅의 균열 방지
고밀도의 현재 PCB를 위한 Sharp Edge Coverage(SEC) 코팅
2022년 HumiSeal은 오늘날의 표면실장 부품의 요구사항을 충족하기 위해 ‘Sharp Edge Coverage(SEC)’ 라는 새로운 분류의 소재 개발을 시작했다.
표면실장 부품의 날카로운 모서리에 컨포멀 코팅이 제대로 도포되지 않거나 아예 도포되지 않는 경우, 코팅 표면에서의 통전 현상 및 시스템 고장, 얇은 휘스커(tin whisker)의 제어 불능 등 다양한 잠재적 고장이 발생할 수 있다. 전통적으로 이러한 모서리 면의 경우 여러 층의 코팅층을 도포함으로써 해결해 왔으나, 이 방식은 시간이 많이 걸리고 비용이 높다는 단점이 있다.
HumiSeal은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘1B59SEC’와 ‘1A33SEC’라는 두 가지 제품을 처음 개발했다. 이 중, ‘1B59SEC’를 80μm 두께로 단일 도포한 경우, 기존 코팅제를 40μm씩 두 번 이상 도포한 것보다 더 우수한 효과를 보였다(그림 4 및 그림 5 참조).
SEC 제품은 단일 코팅층으로도 적용이 가능하며, 표면실장 부품의 날카로운 모서리를 포함한 회로기판 전체에 완전한 보호 기능을 제공한다. 이 새로운 SEC 코팅이 예상한 수준의 보호 성능을 제공하는지 확인하기 위해, HumiSeal의 R&D 연구소에서는 침수 테스트를 하였다. 이 테스트는 해수와 동등한 염분 농도의 소금물이 담긴 비커에, 24볼트의 전원 공급, SIR(표면 절연 저항) 평가 및 응결 테스트 등의 여러 테스트로 구성되어 있다.
두 개의 테스트 PCB 보드가 사용되었다. 하나는 ‘1B59SEC’를 80μm 두께로 단일 코팅한 보드, 다른 하나는 코팅하지 않은 보드였다. 각 보드는 순차적으로 전원 공급 장치에 연결되었고, 회로에 24볼트 전압을 인가한 상태에서 소금물에 담갔다. 그림 6은 코팅되지 않은 보드를 테스트 중인 모습을 보여준다. 이때 누설 전류가 흐르고 있으며, 부품 주위에 기포가 발생하고, 최종적으로 보드에 부식이 생긴 것을 확인할 수 있다.
그림 7은 ‘1B59SEC’로 코팅된 보드를 테스트 중인 모습이다. 여기서는 누설 전류가 전혀 없으며, 부품 주변에 기포도 발생하지 않았다. HumiSeal의 이 제품은 고습도 및 열악한 환경에서 작동하는 회로기판에 탁월한 보호 성능을 제공하며, 장기적인 신뢰성을 보장한다.
모든 주요 형태와 화학적 성질의 컨포멀 코팅을 공급하는 업체인 Chase Corporation과 HumiSeal?은 여러분의 응용 분야와 공정을 평가하는 데 편견 없는 접근 방식을 통해 도움을 주고 있다. 효율성을 극대화하고, 비용을 최소화하며, 제품 신뢰성을 향상시키는 방안을 지속 고민하고 해결책을 제시하고 있다.
▶ 문의
- 담당자 : 정대건 부장
- 직책 : Regional Sales Manager in Korea
- E-Mail : cjung@chasecorp.com
- 연락처 : +82-10-2507-9285
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