휨(Warpage) 이란?

휨 (Warpage) 이란 PCB가 본래의 평평한 모습을 유지하지 못하고 국부적 혹은 전체 형상이 휘어지는 현상을 말합니다.
휨의 형상에는 여러 종류가 있으나 통상적으로 세가지 분류, SMILE ( ︶ ), CRY ( ︵ ), TWIST ( ~ )로 분류하게 됩니다.

휨은 PCB를 생산하는 공정 중이나 SMT 등의 완제품 조립 중에도 품질에 많은 영향을 미치며 PCB의 구조 또는 회로 (Pattern)의 배치 등 설계시의 문제가 원인이 되기도 합니다.
최근 스마트폰에서 보듯이 소형, 경량화의 추세에 따라 PCB의 두께도 얇아지고 있으므로 얇은 두께 때문에 Reflow 후나 장기간의 보관 등에 따라 발생하기도 합니다.
휨 발생의 원인 중에는 설계와 층(Layer) 구성, 서로 다른 원자재의 특성 등에 의한 근본적인 원인과 PCB의 제조, 관리상의 문제등으로 나누어 볼 수 있습니다.

휨 불량은 특히 반도체 제작 공정 중 Chip mounting 시 휨 만큼의 실장 오차를 발생시켜 치명적인 결함을 발생 시키게 됩니다.

휨에 의한 부품 실장 불량 사례


쇼트	부품 크랙	치우침

이탈	일어섬	모로섬

휨 발생 원인 – 회로 설계 및 소재 특성상 원인

1. 원자재 간의 특성이 다름
– 일반적으로 다층기판은 Cu, Prepreg, Cu 순으로 적층 되어 있는 얇은 CCL을 에칭하여 패턴을 형성한 후
여러장을 적층하고 다시 에칭을 반복하여 제작하는데 적층을 위한 압착 공정이 고온에서 이루어지므로
서로 다른 재료 간의 열팽창계수 차이에 의해 발생

2. PCB의 구조 (Stack-Up) 특성이 다름
– 특수하게 사용되는 임피던스 PCB, RFPCB등과 같이 특수한 PCB의 경우 상, 하층 간의 두께나 특성이
상이하게 다른 경우 비대칭의 구조적 결함에 의해 발생

3. 탑재되는 부품의 무게에 의해 발생
– PCB의 두께는 점점 더 얇아지고 기능은 계속 추가되어 부품이 많아 지는 경우 SMT시에 부품의 무게에
의해 발생

4. 연속 배열 사양에 의해 발생
– 여러 개의 PCB를 1장에 array시 Dummy를 붙이는 형태에 따라 발생

휨 발생 원인 – PCB 제작 및 관리상 원인

1. PCB 인쇄 후 건조시 건조방법에 의해 발생
– 실크 인쇄 후 마지막 건조 공정 시 제품의 두께에 맞지않는 네크 사용으로 발생

2. 원자재의 재단 방향이 잘못되어 발생
– 원자재 (CCL, Prepreg)의 경우 결방향이 있음에도 다층 기판 재단 시 결방향에 맞지않게 재단하여 발생

3. 적층시의 공정 조건 잘못으로 발생
– Hot-Press 작업 시 과도한 압력 (Resin이 부족할 경우)이 가해지거나 적층 후 냉각 부족 (Cold Press 시간 및 온도 부족)으로 인해 발생

4. 보관 방법이 잘못되어 발생
– 장시간 보관 시 습도가 없는 곳에서 진공 상태로 세우지 말고 눕혀서 보관 하여야 함

휨 일반 규격

PCB 두께	휨 허용치 (%)					측정기준
PCB 두께	단면	양면	다중	단면 SMD	양면 SMD	제품 대각선 길이
1.0T 이하	1.5	1.5	1.0	1.0	0.7
1.6T 이하	1.0	1.0	0.7	0.7	0.7
2.4T 이하	1.0	1.0	0.7	0.7	0.7
3.2T 이하	1.0	1.0	0.7	0.7	0.7

휨 선별 장비의 필요성

– PCB 기판의 휨(warpage) 만큼의 실장 오차가 발생하므로 제품의 불량이 발생
– PCB 수요처 에서는 PCB 제조 및 공급 업체에 휨 정도를 검사하여 검수 기준에 맞추어
공급해줄 것을 요청하고 있음
– 초기 검사는 시편 (Block Gauge)를 이용한 수검 방식이었으나 수율과 Tact Time 등의 문제로 자동화 설비를 이용하는 형태로 변화하고 있음

당사가 보유한 라인레이저를 이용한 (보유기술 – 3D측정 모듈) 장점을 이용하여 비접촉 3D 형상 측정을 자동화 설비에 접목하여 빠르고 가장 실제와 근접한 휨 형상을 측정하여 PCB의 휨 정도를 자동으로 분류 할 수 있습니다.

당사의 휨선별기는 3D 측정 광학계 모듈을 자체 개발 제작하여 자체 브랜드(IS3D-H100 Series)로 생산하고 있으며 라인측정 알고리즘과 3D 구현 SW 기술을 자체 보유하고 있어 타사의 설비 대비 고객의 needs 에 맞춰 customizing 에 대한 대응이 유연하여 고객사에 요구에 가장 최적화된 자동화 설비로 제작 됩니다.

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휨선별기(휨측정기) 도입의 필요성