SMD 저항은 어떻게 만들까? 모든 PCB에 들어가는 작은 부품들의 제조 과정

출처: Dev.to

거의 모든 최신 전자 기기를 한 번씩 살펴보세요. 스마트폰이든, 노트북이든, 라우터이든, 스마트워치이든, 회로 기판에 수십 개—심지어는 수백 개에 달하는 작은 직사각형 부품이 납땜되어 있는 것을 볼 수 있습니다.
그 부품들 중 많은 수가 SMD 저항기입니다.

크기가 작고 비용이 저렴함에도 불구하고, SMD 저항기는 세라믹 공학, 정밀 인쇄, 레이저 트리밍, 자동 테스트가 결합된 고도로 제어된 제조 공정의 결과물입니다.
이제 이 작은 부품들이 어떻게 만들어지는지 자세히 살펴보겠습니다.

SMD(표면 실장 장치) 저항기는 인쇄 회로 기판(PCB) 표면에 직접 장착하도록 설계된 저항기입니다. 전통적인 와이어 리드가 있는 스루홀 저항기와 달리, SMD 저항기는 컴팩트하고 가벼우며 자동 조립에 적합합니다.

일반적인 패키지 크기에는 다음이 포함됩니다.

• 1206
• 0805
• 0603
• 0402
• 0201

전자 기기가 계속해서 소형화됨에 따라 저항기 패키지도 점점 작아지고 있습니다.

제조 공정 개요

제조 과정은 세라믹 기판으로 시작됩니다. 대부분의 칩 저항기는 고순도 알루미나 세라믹을 사용합니다. 이는 다음과 같은 장점을 제공합니다.

• 뛰어난 전기 절연성
• 기계적 강도
• 우수한 내열성
• 시간에 따른 성능 안정성

대형 세라믹 시트가 생산되어 후속 가공을 위해 준비됩니다. 이 단계에서는 아직 저항값이 부여되지 않은 상태입니다.

저항성 층 도포

세라믹 기판 위에 얇은 저항성 층이 적용됩니다. 저항기 종류에 따라 제조업체는 다음 중 하나를 사용할 수 있습니다.

• 루테늄 산화물 화합물
• 금속 산화물 재료
• 두꺼운 필름 저항성 페이스트

저항성 물질은 스크린 인쇄 방식으로 세라믹 표면에 인쇄됩니다. 이 인쇄된 층이 최종적으로 저항기의 전기 저항을 결정합니다.

인쇄된 시트는 고온의 퍼니스에서 소성되어 저항성 물질을 세라믹에 영구적으로 결합시킵니다.

전도성 단자 부착

그 다음 저항 구조 양쪽 끝에 전도성 단자를 추가합니다. 이 단자 영역은 전기 연결 지점을 제공합니다. 은, 팔라듐 또는 기타 전도성 물질이 포함된 특수 전도성 페이스트를 기판에 도포하고 다시 소성합니다.

이제 저항기는 다음과 같은 구성을 갖게 됩니다.

• 세라믹 본체
• 저항성 요소
• 전도성 말단 단자

점차 최종 부품의 형태를 갖추어 갑니다.

레이저 트리밍을 통한 정밀 조정

이 단계에서는 저항값이 목표값에 근접하지만 아직 충분히 정확하지 않습니다. 제조업체는 레이저 트리밍 시스템을 사용해 저항을 미세하게 조정합니다. 컴퓨터 제어 레이저가 저항성 필름의 아주 작은 부분을 제거하면서 저항값이 증가합니다. 트리밍은 정확한 저항값에 도달할 때까지 계속됩니다.

이 과정을 통해 다음과 같은 허용 오차를 달성할 수 있습니다.

• ±5 %
• ±1 %
• ±0.5 %
• ±0.1 %

레이저 트리밍이 없었다면 정밀 저항기를 경제적으로 생산하기 어려웠을 것입니다.

보호 코팅

그 후 저항기에 보호 코팅을 입힙니다. 이 코팅은 다음으로부터 부품을 보호합니다.

• 습기
• 기계적 손상
• 오염
• 환경 스트레스

코팅은 장기 신뢰성도 향상시킵니다.

말단 단자 도금

말단 단자에는 추가 금속 도금층이 입혀집니다. 일반적인 도금층은 다음과 같습니다.

• 니켈
• 주석

이 층은 납땜성을 높이고 전도성 단자를 부식으로부터 보호합니다. 덕분에 조립 과정에서 저항기를 PCB에 안정적으로 납땜할 수 있습니다.

마킹 및 식별

대형 SMD 저항기에는 인쇄 마킹이 들어갈 수 있습니다. 예시:

• 103
• 472
• 1001
• EIA‑96 코드 예: 24C

0402, 0201 같은 매우 작은 패키지는 공간이 부족해 마킹이 되지 않는 경우가 많습니다. 이 경우 식별은 포장 라벨과 제조 기록에 의존합니다.

전기 테스트

모든 생산 배치는 전기 테스트를 거칩니다. 제조업체는 다음을 검증합니다.

• 저항값
• 허용 오차
• 온도 특성
• 전력 처리 능력

자동 검사 시스템이 사양을 초과한 부품을 빠르게 분류합니다. 기준을 충족한 부품만이 포장 단계로 넘어갑니다.

절단 및 포장

대형 세라믹 판에는 수천 개의 저항기가 포함됩니다. 판은 정밀 절단 공정을 통해 개별 부품으로 분리됩니다. 완성된 저항기는 자동 PCB 조립 기계용 테이프‑릴 시스템에 포장됩니다. 하나의 릴에는 수천 개의 동일한 저항기가 들어 있어 생산 현장에서 바로 사용할 수 있습니다.

대량 생산의 경제성

SMD 저항기가 대량으로 생산될 때 비용이 센트의 몇 분의 일에 불과한 이유는 바로 생산 규모에 있습니다. 현대 생산 라인은 고도로 자동화된 장비를 이용해 하루에 수백만 개의 저항기를 제조할 수 있습니다. 스크린 인쇄, 레이저 트리밍, 자동 테스트, 릴 포장의 결합은 대규모 생산을 매우 효율적으로 만듭니다.

결론

SMD 저항기는 PCB 상에서 가장 단순해 보이는 부품 중 하나이지만, 그 제조 과정에는 첨단 재료 과학과 정밀 공학이 동원됩니다. 세라믹 기판과 저항성 필름, 레이저 트리밍, 자동 테스트까지 모든 단계가 정확도와 신뢰성을 보장하도록 세심하게 제어됩니다.

다음에 회로 기판 위에 “103”이나 “24C”와 같은 작은 저항기를 볼 때, 그 작은 부품을 만들기 위해 얼마나 정교한 제조 공정이 투입되었는지 기억해 보세요.