표면 실장 부품은 회로 기판’s 표면의 패드에 부착됩니다. 스루홀 부품은 리드선을 기판의 구멍에 통과시켜 납땜합니다. 표면 실장 기술(SMT)은 소형 레이아웃과 자동 조립에 적합한 경우가 많고, 스루홀 기술(THT)은 선택한 부품이나 기계적 하중에 따라 유용할 수 있습니다. 많은 기판은 두 방식을 함께 사용합니다.
적합한 선택은 부품, 부품에 가해지는 힘, 기판 레이아웃 및 생산 계획에 따라 달라집니다. 이 비교에서는 각 결정을 하나씩 살펴본 다음, 가상의 혼합 기술 기판이 조립되는 과정을 따라가며 예시 비용을 계산합니다.
핵심 요점
- 표면 실장 부품은 표면 패드에 부착되고, 스루홀 부품의 리드선은 기판의 구멍을 통과합니다.
- SMT는 일반적으로 레이아웃 밀도를 높이고 자동 실장을 지원합니다. 스루홀 리드선은 추가적인 하중 전달 경로를 제공할 수 있지만, 어느 방식도 접합부의 신뢰성을 보장하지는 않습니다.
- 혼합 기판에서는 소형 부품에 SMT를 사용하고, 실제 부품 및 하중 요건상 필요한 곳에는 스루홀 부품을 사용할 수 있습니다.
- 예정 생산 수량을 기준으로 셋업, 부품, 기판 제작 및 조립 비용을 비교하세요. 특정 가정으로 계산한 손익분기점은 보편적으로 적용되는 기준이 아닙니다.
표면 실장과 스루홀: 주요 차이점
| 고려사항 | 표면 실장 | 스루홀 |
|---|---|---|
| 접합 방식 | 단자는 기판 표면의 패드에 납땜됩니다. | 리드선은 구멍에 삽입된 뒤 기판에 납땜됩니다. |
| 공간 및 배선 | 소형 패키지와 기판 양면 실장을 통해 고밀도 레이아웃을 구현할 수 있습니다. | 부품용 구멍이 기판 면적을 차지하며 다른 층의 배선을 제한할 수 있습니다. |
| 일반적인 조립 방식 | 솔더 페이스트 도포, 자동 실장 및 리플로우가 일반적입니다. | 부품 삽입 후 수작업, 웨이브 또는 선택적 납땜을 하는 방식이 일반적입니다. |
| 기계적 하중 | 접합부에 가해지는 하중, 고정 구조 및 인클로저의 지지 여부를 확인하세요. | 리드선과 도금된 구멍은 하중을 지탱하는 데 도움이 될 수 있지만, 지지와 시험도 여전히 중요합니다. |
| 재작업 | 작거나 가려진 접합부에는 특수 공구가 필요할 수 있습니다. | 접근하기 쉬운 리드선은 수작업 납땜에 편리할 수 있지만, 핀이 여러 개인 부품은 제거하기 어려울 수 있습니다. |
| 비용 요인 | 부품, 스텐실 및 장비 셋업, 실장, 리플로우 및 검사. | 부품, 드릴 가공, 삽입, 납땜, 고정구 및 검사 단계(해당하는 경우). |
이는 설계상 나타나는 경향이지 모든 패키지에 적용되는 평가가 아닙니다. Texas Instruments’ 전압 조정기 패키징 개요 에서는 예를 들어 스루홀 리드선이 아래쪽 층의 배선을 방해할 수 있다고 설명합니다. 실제 제약은 기판과 부품에 따라 달라집니다.
SMT, SMD 및 스루홀 기술이란?
표면 실장 기술 은 부품을 PCB 표면의 도전성 패드에 부착하는 방법입니다. 표면 실장 소자, 즉 SMD, 는 이 방식에 맞게 설계된 부품입니다. SMD에는 눈에 보이는 리드선, 끝단 단자 또는 본체 아래쪽의 접점이 있을 수 있습니다. 표면 실장 기술 가이드 에서는 일반적인 패키지와 조립 단계를 설명합니다.
관통 구멍 기술 는 부품 리드선을 기판의 구멍에 삽입하는 방식을 사용합니다. 전기적 연결을 위해 구멍은 일반적으로 도금 처리됩니다. 즉, 구멍 벽에 구리가 입혀져 필요한 패드나 층과 연결됩니다. 비도금 구멍에는 전도성 벽이 없으며 대개 기계적 용도로 사용됩니다. 구멍의 종류와 레이아웃 고려 사항은 스루홀 PCB 설계 가이드 를 참조하세요.
표지 그림은 단순화한 단면을 보여 주며, 두 그림 모두 축척에 맞지 않습니다. 하나의 PCB 설계에 두 실장 방식을 함께 사용할 수 있습니다.
설계 및 신뢰성 측면의 장단점
기판 공간 및 배선
SMT에는 다양한 소형 패키지가 있으며, 적합한 부품을 기판의 양면에 실장할 수 있습니다. 이러한 유연성은 고밀도 설계에 도움이 될 수 있지만, 각 패키지마다 고유한 패드 패턴과 간격, 조립 또는 재작업을 위한 접근 공간이 필요합니다.
스루홀 리드선은 구멍과 그 주변의 간격을 차지합니다. 다층 기판을 관통하는 구멍은 진입 지점과 출구 지점 사이에 있는 층의 배선도 끊을 수 있습니다. 실제 부품 풋프린트와 기판 제조업체’s 설계 규칙을 비교하세요. 특정 SMD가 모든 스루홀 대체 부품보다 반드시 작은 것은 아닙니다.
기계적 응력 및 전기적 성능
사용자가 반복해서 꽂고 빼는 커넥터의 경우, 결합부에서 커넥터, 납땜 접합부, 기판 및 인클로저까지 힘이 전달되는 경로를 추적하세요. 스루홀 리드선은 기계적 고정에 기여할 수 있습니다. 일부 표면 실장 커넥터에도 고정 구조가 있으며, 패스너나 인클로저로 지지할 수 있습니다.
Samtec’s 커넥터 잠금 클립에 관한 안내 에서는 추가 고정 방법과 반복적인 결합이 접합부에 가할 수 있는 응력을 설명합니다. 선택한 부품의 도면, 하중 정격 및 사용 목적에 맞는 시험을 확인하세요. 실장 방식만으로 진동이나 반복 사용에 대한 신뢰성이 입증되지는 않습니다.
열 및 전기적 한계에도 같은 주의를 기울여야 합니다. 각 부품의 전류, 전압 및 온도 정격과 기판의 열 설계를 확인하세요. Texas Instruments는 적절한 PCB 레이아웃을 적용하면 일부 표면실장 패키지의 열저항이 특정 스루홀 패키지와 비슷해질 수 있다고 설명합니다. 어느 실장 방식이 본질적으로 고전력에 더 적합한 것은 아닙니다.
시제품 제작, 재작업 및 부품 수급
리드에 접근하기 쉬운 대형 스루홀 부품은 수작업으로 쉽게 장착할 수 있습니다. 도금된 다층 기판에서 납땜 핀이 많은 커넥터를 제거하는 작업은 더 까다로울 수 있습니다. SMT 재작업은 접근하기 쉬운 부품을 간단히 수작업으로 납땜하는 것부터, 작거나 가려진 접합부를 위해 확대경, 온도 조절식 열풍기 또는 기타 장비가 필요한 작업까지 다양합니다.
풋프린트를 확정하기 전에 부품 수급 가능 여부를 확인하세요. 필요한 IC, 커넥터 또는 교체 부품이 한 가지 패키지로만 제공될 수 있으며, 겉보기에 비슷한 패키지라도 핀 배열이나 정격이 다를 수 있습니다.
혼합 기술 기판을 선택하는 방법
다음과 같은 가상의 제어기 기판 에 표면실장 IC 하나, 영국식 0603 크기의 표면실장 저항기와 꽂았다 뺄 수 있는 4접점 커넥터가 있다고 가정해 보겠습니다. 두 가지 후보 레이아웃은 IC와 저항기를 그대로 유지합니다:
- SMT 방식: 스루홀 고정 탭이 없는 4접점 표면실장 커넥터.
- 혼합 방식: 같은 SMT 기판에 장착하는 4접점 스루홀 커넥터.
이 예시는 적합한 후보 부품이 있을 수 있다고 가정합니다. 실제 커넥터 두 개가 서로 호환된다는 뜻은 아닙니다. 후보를 비교하기 전에 핀 배열, 정격, 결합 부품 및 치수를 확인하세요.
| 요구 사항 | SMT 후보 | 혼합 방식 후보 | 선정 전 확인 사항 |
|---|---|---|---|
| 전기적 특성 및 장착 적합성 | 표면 패드 풋프린트. | 리드 및 홀 풋프린트. | 핀 배열, 전압 및 전류 정격, 결합 부품 및 외함과의 간격. |
| 결합 시 가해지는 하중 | 접합부 및 외함의 지지력을 평가합니다. | 리드, 도금된 홀 및 기판에 가해지는 하중을 평가합니다. | 삽입력, 고정 구조, 결합 횟수 및 필요한 시험. |
| 레이아웃 | 패드와 재작업 공간을 확보합니다. | 도금 홀과 배선 여유 공간을 확보합니다. | 제조업체 도면, 기판 설계 규칙 및 선택한 공정에 필요한 접근 공간. |
| 생산 | 커넥터의 배치와 리플로 적합성을 확인합니다. | 삽입 공정과 적절한 납땜 작업을 계획합니다. | 조립업체 검토, 검사 접근성, 부품 공급 및 견적 산정 전제. |
SMT 커넥터가 가용한 지지 구조로 하중 요구사항을 충족하고 합의된 시험을 통과한다면, 이 기판에서는 더 간단한 선택이 될 수 있습니다. 검증된 기계적 요구사항이나 부품 요구사항을 스루홀 후보가 더 잘 충족한다면 추가 공정을 감수할 가치가 있을 수 있습니다. 선택하기 전에 실제 레이아웃에 대해 조립업체에 제조 용이성 검토를 요청하세요. 실장 방식만으로 어느 쪽이 더 적합한지 결정할 수는 없습니다.
SMT와 스루홀을 혼합한 기판의 조립 방법
혼합 기판의 일반적인 조립 순서는 다음과 같습니다:
- 솔더 페이스트 도포 스텐실을 사용하는 경우가 많으며, 필요한 표면 패드에 페이스트를 도포합니다.
- 적합한 SMD 장착 그런 다음 기판을 리플로해 페이스트가 납땜 접합부를 형성하도록 합니다.
- 스루홀 부품 삽입, 그런 다음 적합한 수작업, 웨이브 또는 선택적 납땜 공정으로 리드를 납땜합니다.
- 검사 및 합의된 시험 수행 조립품, 부품 및 승인 요구사항에 맞춰 진행합니다.
기판 방향, 양면 부품 배치, 열 한계, 마스킹, 간격 및 사용 가능한 장비에 따라 순서가 달라질 수 있습니다. 선택적 납땜은 특정 영역에 납땜을 적용하는 방식으로, 혼합 조립에 적합할 수 있지만 유일한 방법은 아닙니다. Altium의 PCB 납땜 공정 개요 에서는 리플로, 웨이브 및 선택적 납땜 방식을 설명합니다.
적절한 자격을 갖춘 일부 스루홀 부품은 핀인페이스트 리플로를 사용해 조립할 수 있습니다. 홀 입구에 페이스트를 도포하고 리드를 삽입한 뒤, 납이 녹도록 조립품을 가열합니다. 한 IPC에서 제공하는 기술 문서 부품의 치수와 내열성이 리플로우 공정의 제약 요인이 될 수 있다고 설명합니다. 공정은 솔더 페이스트의 양, 풋프린트, 조립업체의 역량에도 영향을 받습니다. 모든 커넥터가 리플로우 오븐을 통과할 수 있다고 가정하지 마세요. 오븐 단계와 프로파일 고려사항은 다음을 참조하세요. 리플로우 솔더링 가이드.
조립업체와 검사 및 합격 기준에 합의하세요. 다음 자료는 IPC 표준 개요 J-STD-001의 납땜 조립 요구사항과 IPC-A-610의 외관상 허용 기준을 설명합니다. 제품 등급이나 검사 방법을 임의로 가정하지 말고 고객 계약과 적용되는 표준판을 확인하세요.
SMT와 관통홀 조립 비용에는 어떤 요인이 영향을 미치나요?
두 가지 옵션을 비교할 때는 동일한 보드 요구사항과 생산 수량을 기준으로 하는 것이 가장 좋습니다. 비용에는 부품, 베어 보드 제작, 셋업, 실장 또는 삽입, 납땜, 검사, 수율 및 물류가 포함될 수 있습니다. 관통홀 커넥터는 공정을 추가할 수 있고, SMT 커넥터는 부품 가격이나 지지 구조 요구사항이 다를 수 있습니다.
다음 수치는 계산을 설명하기 위해서만 임의로 만든 값입니다. 공급업체 견적이나 회사 가격이 아닙니다. 가상의 컨트롤러에 보드당 커넥터 하나가 있고 두 옵션 모두 동일한 SMT 라인을 사용한다고 가정합니다. 커넥터 풋프린트와 드릴 파일이 다르더라도 제작, 테스트 및 수율 비용은 동일하게 유지하고, 그 밖의 모든 비용 차이는 제외합니다.
| 커넥터 옵션 | 추가 셋업 비용 | 보드당 추가 부품 및 조립 비용 | 보드 100개 | 보드 1,000개 |
|---|---|---|---|---|
| 표면실장기술(SMT) | $0 | $0.75 | $75 | $750 |
| SMT 보드에 관통홀 부품 적용 | $180 | $0.40 | $220 | $580 |
SMT와 관통홀 조립의 손익분기점 교차를 보여 주는 비용 비교 그래프. 손익분기점은 회로 기판 515개입니다이 예에서는 혼합 옵션이 보드당 $0.35를 절감하지만 셋업 비용이 $180 추가됩니다. 계산상 손익분기점은 $180 ÷ $0.35, 즉 약 514.3개입니다. 따라서 보드 515개부터 혼합 옵션의 추가 비용이 처음으로 더 낮아집니다. 보드당 절감액이 없어지면 이 절감액으로는 셋업 비용을 회수할 수 없습니다.
실제 견적에서는 보드 면적, 홀 가공, 부품 조달, 인증, 지그, 검사 및 수율이 달라져 결과가 바뀔 수 있습니다. 모든 공급업체에 동일한 요구사항과 수량을 전달하세요. 다음 안내에서는 PCBA 견적에 필요한 파일 과 준비해야 할 설계, 부품 및 테스트 정보를 설명합니다.
표면실장 및 관통홀 관련 자주 묻는 질문
표면실장 부품과 관통홀 부품을 같은 PCB에 실장할 수 있나요?
네. 혼합 기술 PCB에는 표면실장 IC와 수동 부품을 관통홀 커넥터나 다른 부품과 함께 사용할 수 있습니다. 조립 공정은 선택한 부품, 보드 레이아웃 및 이용 가능한 제조 공정에 따라 달라집니다.
관통홀 방식이 항상 더 신뢰성이 높나요?
아니요. 신뢰성은 부품, 부하, 보드 지지 구조, 환경, 납땜 공정 및 인증 조건에 따라 달라집니다. 관통홀 리드는 기계적 고정력을 높일 수 있지만, 지지 구조를 갖춘 표면실장 커넥터도 요구사항을 충족할 수 있습니다. 실제 설계와 테스트 조건을 확인하세요.
소량 생산에서는 SMT가 더 저렴한가요?
반드시 그렇지는 않습니다. 부품 가격, 인건비, 셋업, 이미 필요한 장비 및 보드 수량이 모두 영향을 미칩니다. 예상 수량별로 견적을 요청하세요. 위 비용 예시는 임의로 설정한 가정에 따른 한 가지 사례일 뿐입니다.
SMD와 SMT는 같은 뜻인가요?
아니요. SMD는 표면실장 부품을 뜻합니다. SMT는 부품을 표면 패드에 실장하는 기술입니다. SMT로 조립한 보드에도 관통홀 부품이 포함될 수 있습니다.
조립 의뢰를 준비하세요
견적을 요청할 때 보드 파일, 부품 명세서, 목표 수량, 커넥터 부하 요구사항, 원하는 검사 또는 테스트 범위를 함께 전달하세요 PCB 조립 서비스프로젝트별 검토를 통해 한 가지 옵션을 선택하기 전에 부품, 레이아웃 및 공정을 비교할 수 있습니다.
