먼저 알아둘 용어
Via-in-pad·솔더(solder) 흡입 — Via-in-pad는 부품의 납땜 패드 안에 비아를 두는 방식입니다. 열린 홀로 용융 솔더가 흘러가면 부품 접합에 남는 솔더량이 줄어들 수 있습니다.
도금·수지 충전·동 캡(copper cap) — 도금은 층간 구리 경로를 만들고 수지 충전은 내부 빈 공간을 메웁니다. 동 캡은 충전된 홀 위에 납땜 가능한 연속 구리 표면을 만드는 처리입니다.
POFV(Plated Over Filled Via)는 비아를 충전한 뒤 그 위를 구리로 도금하는 처리를 가리킵니다. 제조업체의 via-in-pad 공정 설명과 도면을 대조할 때는 이 명칭만 적지 말고 충전 재료, 캡을 적용할 면과 완성 패드의 평탄도도 따로 지정합니다. 패드 안에 비아를 배치했다는 사실만으로 충전·캡 처리가 자동으로 보장되는 것은 아닙니다.
텐팅(tenting)·평탄도 — 텐팅은 홀 입구를 솔더 마스크(solder mask)로 덮는 처리입니다. 평탄도는 표면의 높이 균일성입니다. 마스크(mask)로 구멍이 가려졌다고 해서 평탄한 금속 패드가 되는 것은 아닙니다.
잉크 플러깅(ink plugging)·예비 건조·현상 — 잉크 플러깅은 지정 비아에 재료를 넣는 공정입니다. 예비 건조는 다음 취급·노광을 위한 준비, 현상은 필요한 마스크 형상을 남기는 과정으로 최종 경화와 구분합니다.
CTE(Coefficient of Thermal Expansion)·TMA(Thermomechanical Analysis) — CTE는 온도에 따른 치수 변화의 비율인 열팽창계수입니다. TMA는 열기계 분석입니다. 재료 등급·시험법과 온도 구간이 같아야 숫자를 적절히 비교할 수 있습니다.
배선 공간을 확보한 뒤 납땜 조건을 확인합니다
솔더가 녹을 때 열린 도금 홀로 내려가면 같은 양의 페이스트(paste)를 인쇄해도 BGA(Ball Grid Array) 볼과 패드 사이에 남는 양은 달라집니다. 홀을 메우고 평탄한 접합 면을 확보해야 하는지 실제 패키지(package)와 제조·조립 공정에 맞춰 판단합니다.
접합부 공극(void)은 BGA 볼과 패드 사이의 솔더 안에 남는 빈 공간입니다. 패드 안 비아가 열려 있으면 솔더가 홀로 빠져 접합부에 남는 양이 부족해질 수 있고, 홀에 갇힌 공기가 리플로 중 위로 나오면서 접합부에 공극이 생길 수도 있습니다. 반면 충전재 내부 공극은 기판의 홀 안에 있으므로 두 위치를 혼동하지 않습니다. 완성 기판의 비아 단면과 패드 평탄도를 확인하고, 조립 후에는 BGA 접합부를 X선으로 검사해 결함의 위치와 크기를 기록합니다. 공극이 보인다고 모두 불량이거나 원인이 비아 하나라는 뜻은 아닙니다. 선정한 패키지·조립 기준에 따라 허용 여부를 판단하고 페이스트 인쇄량과 리플로 조건도 함께 살핍니다.
BGA를 쓴다는 이유로 기판의 모든 비아를 똑같이 충전할 필요는 없습니다. 먼저 납땜 패드 안에 있는 비아와 패드 밖의 비아를 나누고, 솔더가 빠질 경로·평탄도·시험 접근 등 실제 요구에 따라 처리 대상을 정합니다. 패드 밖의 비아도 다른 이유로 충전이 필요할 수 있으므로 위치만으로 처리를 확정하지 않습니다.
패드 안에 넣을 때는 구멍 중심만 보지 말고 비아 랜드(via land), 즉 구멍 둘레의 구리까지 부품 패드 형상과 함께 겹쳐 봅니다. 랜드를 수용하려고 패드를 키우면 이웃 패드 간격과 권장 납땜 면적이 달라집니다. 비아를 많이 추가하면 내층 기준면의 절연 여유 구멍인 안티패드(antipad)도 늘어나 귀환 경로가 좁아질 수 있습니다. 표면의 배선 공간과 내층의 연속성을 함께 확인합니다.
네 가지 제조 역할을 구분합니다
도금은 층간 전류 경로를 만들고 수지 충전은 빈 공간을 메웁니다. 경화·평탄화는 상부 캡을 지지할 면을 마련하며 동 캡은 연속적인 납땜 표면을 만듭니다. 세정·도금·충전의 세부 순서와 반복은 공정마다 달라질 수 있으므로 역할과 최종 요구를 구분해 전달합니다.
비전도성 수지를 채운 뒤 구리로 덮는 구조에서는 전류가 절연성 수지 중앙이 아니라 홀 벽과 캡의 구리로 흐릅니다. 충전재의 전도성만으로 적합성을 순위 매기지 않습니다. 패드 평탄도, 열전달 목적, 캡 필요 여부와 실제 완성 단면을 대조합니다.
| 처리 | 대상 | 확인할 결과 |
|---|---|---|
| 텐팅 | 홀 입구의 솔더 마스크 | 금속 납땜 면이 만들어진 것은 아닙니다. |
| 수지 충전 | 홀 내부 공간 | 표면 높이와 후속 캡 필요 여부를 봅니다. |
| 충전 후 동 캡 | 채워진 홀 위의 구리 | 연속된 접합 면과 평탄도를 확인합니다. |
도면에 제조 요구를 적을 때도 충전과 금속 캡을 구분합니다. IPC-4761 설계 가이드의 유형(Type) VII는 비아를 채운 뒤 양면을 금속층으로 덮는 구조이고, 유형 VI는 채운 뒤 솔더 마스크로 덮는 구조입니다. 패드에 납땜 가능한 평탄한 금속면이 필요하다면 “충전 비아”라고만 적지 말고 캡의 적용 면, 충전재와 완성 패드의 평탄도를 기판 제조업체와 확인합니다. 조립 후에는 실제 접합 상태도 검사합니다.
표면이 평평해 보이는 사진만으로 내부 충전 상태가 확인되는 것도 아닙니다. 외관·완성 단면·공정 요구를 구분합니다.
패드 표면의 변색과 작은 금속 입자는 공정 단계까지 확인합니다
패드 내 비아가 있는 자리를 확대해 볼 때는 납땜 면의 높이가 고른지와 함께 홀 주변의 황변(yellowing, 누렇게 보이는 변색), 주석 구슬(tin bead)처럼 보이는 작은 입자가 있는지 위치를 적습니다. 사진에서 이런 흔적이 보이지 않아도 홀 내부가 완전히 채워졌거나 동 캡이 충분하다고 판정할 수는 없습니다. 반대로 점이나 변색이 보인다는 이유만으로 충전 불량이라고 단정하지 않습니다.
마스크로 입구를 덮은 텐팅 비아에서는 마스크가 얇은 곳으로 아래 구리 색이 비쳐 누렇게 보일 수 있습니다. 부품을 납땜할 패드에 충전·동 캡을 요구한 경우에는 텐팅 비아의 외관 기준을 대신 적용하지 말고 금속면의 연속성과 평탄도를 따로 확인합니다. 구슬 모양 입자가 발견되면 기판 제조 직후와 페이스트 인쇄·리플로 뒤 중 언제 생겼는지, 홀 안과 패드 옆 중 어디에 있는지 구분합니다. 그 후 현물 확대 검사와 공정 기록으로 입자의 정체와 단락 위험을 확인하고, 내부 충전 상태가 문제라면 X선 검사나 시료 단면 검사로 결함 위치를 구분합니다.
패드 내 비아를 확정하기 전에 남길 정보
- 대상 비아의 위치·넷(net)·시작층과 끝층을 도면에 명시합니다.
- 충전 재료와 동 캡 필요 여부를 별개 항목으로 적습니다.
- 완성 패드의 돌출·함몰 및 평탄도 요구를 제조·조립 측과 맞춥니다.
- 테스트 포인트나 부품 삽입 홀까지 실수로 막지 않도록 충전 대상을 구분합니다.
충전재 이름과 완성 구조를 따로 비교합니다
충전 재료를 고를 때는 이름만 보고 세 가지를 서로 완전히 다른 공정으로 나누지 않습니다. 전도성 잉크(conductive ink)나 구리 페이스트(copper paste)에도 수지 성분이 들어갈 수 있습니다. 에폭시 수지(epoxy resin) 역시 충전 입자의 종류와 배합에 따라 전기·열 특성이 달라집니다.
| 재료 설명에서 보이는 이름 | 실제로 확인할 내용 |
|---|---|
| 전도성 잉크 | 경화 후 전기 저항, 내부 공극과 번짐, 평탄화·상부 도금이 가능한지를 확인합니다. |
| 비전도성 에폭시 충전재 | 홀 벽 도금이 전류 경로를 만드는지, 경화 후 수축과 표면 높이, 상부 동 캡 조건을 확인합니다. |
| 구리 입자를 포함한 페이스트 | 해당 등급의 열전도율과 전기 저항을 확인합니다. 구리라는 이름만으로 금속 구리 자체와 같은 성능을 가정하지 않습니다. |
페이스트로 구멍을 채우는 구조와 구리를 도금해 구멍 내부를 채우는 구조는 다릅니다. 외관이 금속처럼 보여도 단면과 공정 지정에서 어느 구조인지 구분합니다. 전기를 잘 통하더라도 열도 잘 전달하는지는 따로 확인합니다.
충전재를 비교할 때는 먼저 홀 벽이 도금됐는지 확인합니다. 도금된 홀에 절연성 수지를 채워도 층간 전류는 홀 벽의 구리를 따라 흐릅니다. 반대로 홀 벽 도금 없이 전도성 잉크로만 메운 단면이라면, 도금 비아와 같은 연결 저항과 신뢰성을 확인 없이 가정할 수 없습니다. 잉크라는 이름만으로 도금 유무를 정할 수도 없으니 실제 단면과 공정 지시를 대조합니다.
입구를 막는 간단한 처리로 충분한 위치와, 부품을 납땜할 평탄한 금속면이 필요한 위치도 나눕니다. 전자는 충전 후 기포·공극·번짐을 검사하고, 후자는 충전·경화 뒤 평탄화와 구리 캡까지 확인합니다. 추가 공정은 제작 조건과 비용에 영향을 주므로 필요한 위치에만 지정합니다. 다만 특정 잉크·수지·페이스트 이름만으로 비용이나 성능의 보편적인 순위를 매기지 않습니다.
열전도율(thermal conductivity)은 재료를 통해 열이 전달되기 쉬운 정도이며 단위는 W/(m·K)입니다. 같은 이름의 충전재라도 등급과 경화 조건, 시험법에 따라 값이 달라질 수 있습니다. 숫자를 비교할 때는 실제 적용 등급의 자료를 사용합니다. 충전재 열전도율이 높아도 홀 벽·동 캡·주변 구리와 열이 빠져나갈 경로가 달라지면 완성 기판의 온도 개선량은 달라집니다.
공정 선택은 필요한 결과에서 시작합니다. 부품을 평평한 면에 납땜해야 한다면 충전 뒤의 평탄화와 도금 가능성을 먼저 확인합니다. 방열이 목적이라면 재료 물성뿐 아니라 전체 열 경로도 확인합니다. 단순히 구멍이 어느 정도 채워졌다는 비율만으로 두 요구를 모두 만족했다고 판단하지 않습니다.
비아용 인쇄와 전면 마스크 도포의 공정 위치를 나눕니다
잉크 플러깅을 요구하는 비아에서는 깊이가 있는 구멍에 재료를 넣는 단계와 표면 전체를 덮는 단계를 따로 관리합니다. 지정 비아 패턴에 맞춘 개구(opening)판과 공정으로 구멍을 처리한 뒤 나머지 표면을 도포하는 흐름인지 확인합니다. 전면 피막이 균일하다는 외관만으로 내부가 채워졌다고 판단하지 않습니다.
도면의 대상 비아가 구멍용 패턴에 모두 포함되는지, 요구가 입구 덮기·내부 플러깅·별도 충전과 금속 캡 중 무엇인지 대조합니다. 잉크를 넣는 작업이 곧바로 평탄하고 납땜 가능한 금속 패드를 만드는 공정은 아닙니다.
비아용 개구판은 대상 홀에 맞춰 레이저로 구멍을 낸 알루미늄 판 등을 사용할 수 있습니다. 구멍 처리에 맞춘 점도의 잉크를 이 판을 통해 넣는 단계와 전면 코팅 단계를 구분합니다. 특정 판 재질이나 높은 점도만으로 충전이 보장되는 것은 아닙니다. 홀 지름·깊이와 재료의 흐름, 내부 공기가 빠지는 조건이 맞아야 합니다.
가령 0.2~0.3 mm 홀을 지원하는 잉크 플러깅 공정이라도, 지름만 맞으면 모든 기판 두께에서 같은 결과가 나온다고 판단하지 않습니다. 내부 공극이나 함몰이 남으면 후속 열 공정에서 문제가 나타날 수 있으므로, 실제 홀 깊이와 경화 조건으로 단면을 확인합니다. 잉크로 일부를 막는 요구와 수지로 충전한 뒤 구리 캡을 만드는 요구도 구분합니다.
후속 예비 건조·노광·현상·최종 경화를 서로 다른 단계로 기록합니다. 만져도 묻어나지 않는 예비 건조 상태를 최종 물성 확보로 보지 않습니다. 온도와 시간, 재료 점도, 압력과 개구 크기는 실제 재료에 검증된 공정 조건으로 정합니다.
검사에서는 내부 공극, 표면 함몰, 불완전 충전을 구분합니다. 특정 비아에만 문제가 있다면 전면 도포 조건을 바꾸기 전에 대상 포함 여부와 패턴 대응, 별도 처리 이력을 확인합니다. 표면 검사와 내부 확인 방법·표본 위치·수량을 따로 남기고 정의와 측정 근거가 없는 충전율 숫자를 합격 기준으로 쓰지 않습니다.
충전재 등급과 완성 표면·열 특성을 함께 지정합니다
대상 비아와 적용 면, 전도성·비전도성 충전재의 실제 등급, 위쪽 금속 도금과 완성 표면 요구를 나누어 적습니다. “캡”이라는 말만 사용하면 마스크로 덮는 작업과 충전 뒤 금속면을 형성하는 작업이 혼동될 수 있습니다. 제조자가 해석한 단면으로 같은 요구인지 대조합니다.
재료의 CTE는 넓은 재료 이름이나 한 숫자로 지정하지 않습니다. 등급·자료 개정·시험 방식·온도 구간을 확인하고 α1·α2처럼 나뉜 값이 각각 어느 온도 구간의 열팽창을 나타내는지 확인합니다. 대체재는 같은 시험법·구간으로 비교 가능한지 확인하고 실제 사용 조건에서도 요구 성능을 만족하는지 검증합니다.
얇은 플렉스는 평탄화 중 지지 상태도 확인합니다
비아가 최종 리지드 영역인지 노출 플렉스(flex) 영역인지 표시하고 충전·연마·평탄화가 이루어지는 중간 단계의 두께와 지지를 확인합니다. 완성면이 평평해야 하더라도 얇은 기재가 그 공정을 견딜 수 있는지는 따로 확인해야 합니다. 제조자가 해당 구조를 지원하지 못하면 위치·적층·공정을 조정합니다.
도금량을 늘리거나 “충전됨” 주석만 넣어 지지·변형 문제를 해결했다고 판단하지 않습니다. 완성 패드의 평탄도와 기재 손상을 해당 검사 기준으로 각각 확인합니다. 모든 리지드 플렉스의 패드 내 비아를 불가능하다고 일반화하지 않습니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
비아 내부의 솔더 구슬은 위치부터 구분합니다
홀 안에 남은 솔더 구슬은 비아 바깥의 솔더볼이나 접합부 내부의 공극과 같은 관측이 아닙니다. 구슬의 위치와 생성 시점, 홀 치수와 홀벽 상태를 기록하고 휘발물·잔류 수분·가열 이력도 원인 후보로 남깁니다. 어느 하나가 실제 원인이라는 뜻은 아닙니다.
현물 확대 관찰, 조립 전후 기록, 필요한 위치의 X선·단면 검사를 목적에 맞게 선택합니다. 입자가 있다는 이유만으로 단락을 확정하거나 특정 충전 방식이 모든 조건에서 우월하다고 판단하지 않습니다. 내부 충전·동 캡은 기존 외관 기준이 아니라 별도 검사로 확인합니다.
주문 옵션의 적용 범위를 도면의 각 홀과 맞춥니다
충전과 캡이 필요한 비아를 도면에서 먼저 지정하고, 홀 지름·깊이와 선택한 공정의 최신 적용 범위를 함께 확인합니다. 범위를 벗어난 홀이 미충전 대상으로 남는지, 별도 공정이나 형상 변경이 필요한지도 제조 측과 확정합니다. 옵션 이름만 선택했다고 모든 홀에 같은 처리가 적용된다고 가정하지 않습니다.
JLCPCB의 비아 처리 안내도 처리 종류를 나누고 충전할 비아나 지름을 명시하도록 설명합니다. 과거 주문 화면의 지름 숫자와 현재 능력표가 다르면 홀 정의·재료·캡 조건을 먼저 맞춥니다. 옛 잉크 플러깅 예시나 충전재 열전도율을 모든 에폭시 옵션의 공통 규격 또는 완성 기판 성능으로 사용하지 않습니다.
진공 보조 충전은 공정 후보와 완성 결과를 나눠 판단합니다
충전 중 홀 안의 공기가 빠지지 못하면 충전재를 넣어도 내부에 공극이 남을 수 있습니다. 진공 보조는 이 공기를 배출하기 위한 공정 선택지 중 하나입니다. MASS의 VHF 장비 설명도 진공만이 아니라 충전 헤드의 위치·속도·접촉 압력, 페이스트 압력과 온도를 별도 제어 항목으로 제시합니다. 장비에 진공 기능이 있다고 해서 특정 비아가 완전히 채워졌다는 뜻은 아닙니다.
제조자가 해당 홀 지름·깊이, 충전재와 기판 구조에 진공 보조 공정을 지원하는지 먼저 확인합니다. 공정 후보가 맞으면 경화·평탄화까지 마친 단면에서 내부 공극과 표면 함몰을 구분하고, 기존 공정과 같은 위치·표본·판정 기준으로 비교합니다. 외부 표면이 평평하다는 이유만으로 내부 기포가 없다고 판정하지 않습니다. 진공 설정값이나 보편적인 충전률을 이 설명에서 정하지 않으며, 제품별 단면·판정 자료가 없으면 그 제품의 완전 충전이나 신뢰성 개선은 미확인으로 남깁니다.
Vacuum assistance is a process option, not proof of complete filling. Match the via geometry and material to the qualified process, then evaluate cured cross-sections against the same acceptance criteria. No product-specific fill result is asserted.