SMD와 수삽(THT) 혼합 설계 — 조립 단가를 결정하는 숨은 구조

안녕하세요, PCB 설계와 SMT 실무 데이터를 공유하는 도일랩스(Doil Labs)입니다.

보드를 설계하다 보면 부품 수는 그대로인데 조립 견적이 예상보다 훨씬 높게 나오는 경우가 있습니다.

이럴 때 견적서를 열어보면 원인은 대부분 하나입니다. SMD(표면실장)와 THT(수삽) 부품이 섞여 있는 혼합 기판이라는 점이죠.

오늘은 혼합 설계가 왜 비용을 끌어올리는지, 그리고 설계 단계에서 어떻게 줄일 수 있는지 실제 제조 기준으로 정리해 보겠습니다.

1. 왜 아직도 수삽 부품을 쓰게 될까

요즘 기판은 대부분 SMD로 채워지지만, THT가 꼭 필요한 자리는 여전히 있습니다.

리드 핀이 기판을 관통해 납땜되는 THT는 기구적 강도에서 아직 SMD가 대체하기 어렵습니다. 문제는 이 혼합 비율을 무심코 높였을 때 생깁니다.

SMT 라인은 크림솔더 인쇄 → 부품 마운팅 → 리플로우 오븐, 이렇게 세 단계로 끝납니다.

여기에 THT 부품이 추가되면 리플로우 이후 수동 납땜 또는 웨이브 솔더링 공정이 별도로 붙습니다. 단순히 시간이 더 걸리는 문제가 아닙니다.

양면 혼합 기판: SMD 면과 THT 면이 나뉘면 기판을 뒤집어 두 번 납땜해야 합니다.
지그(팔레트) 비용: 웨이브 솔더링 시 SMD 부품을 보호하는 팔레트를 별도 제작해야 합니다. 소량 주문에서는 이 초기 비용이 단가를 크게 끌어올립니다.
검사 이중화: SMT AOI(자동광학검사)는 SMD 전용입니다. THT 납땜은 육안 검사나 X-ray가 필요해 검사 시간이 늘어납니다.

실제로 부품 수가 같아도 혼합 기판의 조립 단가는 SMD 전용 기판보다 30~60% 높아지는 경우가 흔합니다.

비용 요소	발생 구조
공정 횟수 증가	납땜 방식마다 셋업 비용 발생. SMT 1회 + 웨이브 1회면 공정 비용이 두 배 구조
작업자 공수	수동 납땜은 숙련 작업자의 시간 소모. 부품이 적어도 최소 셋업 비용 청구
납기 연장	자동화 비율이 낮을수록 라인 대기 증가. 소량 빠른납기일수록 스케줄 확보 어려움

이 구조를 이해하면 표면처리(HASL·ENIG·OSP) 선택처럼 재료와 공정을 함께 최적화해야 하는 이유도 명확해집니다.

혼합 설계의 신뢰성 리스크는 납땜 불량과 열 이력 두 영역에서 주로 나타납니다.

열 충격 누적 — 양면 리플로우를 하면 먼저 납땜된 면의 SMD 부품이 고온 사이클에 두 번 노출됩니다. BGA나 세라믹 커패시터는 반복 열 충격에 미세 크랙이 생길 수 있습니다.

웨이브 솔더링 섀도 효과 — 키가 높은 THT 부품 뒤에 있는 SMD 패드에 용융 납이 닿지 못해 냉납(cold joint)이 생깁니다. 설계 단계에서 배치를 조정하지 않으면 양산 후에야 발견됩니다.

이종 소재 인터페이스 — THT 리드 핀과 패드의 열팽창 계수(CTE) 차이는 열 사이클 환경에서 납 접합부를 서서히 피로하게 만듭니다. 진동·온도 변화가 심한 산업용·차량용 제품일수록 주의가 필요합니다.

⚠️ 주의사항

섀도 효과는 시제품 몇 장에서는 안 보이다가 양산에서 불량률로 나타나는 대표적인 문제입니다. 웨이브 진행 방향 기준 THT 부품 뒤 3mm 이내 SMD 배치는 피하세요.

전략 1 — SMD 등가 부품으로 교체
삽입형 전해 커패시터 대신 SMD 전해·탄탈 커패시터를 검토합니다. 허용 전압과 내열 사양이 맞으면 공정 수를 즉시 줄일 수 있습니다.

전략 2 — THT 부품 한 면 집중 배치
THT를 기판 한 면에 몰아 배치하면 웨이브 솔더링을 1회로 제한할 수 있습니다. 레이아웃 초기에 이 원칙을 정하면 지그 비용도 절감됩니다.

전략 3 — 기구적 커넥터는 THT 유지
반복 탈착이나 하중을 받는 커넥터는 SMD 버전이 있어도 THT를 유지하는 편이 장기 신뢰성에 유리합니다. 해당 부품만 수동 납땜 구간으로 분리하면 전체 공정 영향을 최소화할 수 있습니다.

전략 4 — 소량 프로토타입에서 먼저 검증
양산 전 소량 제작 단계에서 혼합 비율과 납땜 품질을 확인합니다. 소량과 양산의 공정 차이를 미리 파악하면 조립 파트너와 논의할 포인트가 명확해집니다.

Q. 수삽 부품이 몇 개만 있어도 비용이 크게 오르나요?

A. 네. 개수보다 공정이 하나 추가된다는 사실이 비용을 만듭니다. 부품 2~3개여도 수동 납땜 셋업 비용은 동일하게 청구됩니다.

Q. 웨이브 솔더링과 수동 납땜 중 어느 쪽이 유리한가요?

A. 수량 기준으로 갈립니다. 소량(수십 장)은 수동 납땜, 수백 장 이상 반복 생산은 팔레트를 만들어 웨이브 솔더링이 유리합니다.

Q. 커넥터를 SMD로 바꾸면 안 되나요?

A. 신호용 커넥터는 SMD로 충분한 경우가 많습니다. 다만 케이블을 자주 꽂았다 빼거나 힘을 받는 커넥터는 THT가 패드 뜯김에 훨씬 강합니다.

Q. 견적 단계에서 혼합 여부가 반영되나요?

A. 네. 도일랩스 온라인 견적은 SMT·수삽 혼합 여부를 반영해 비용을 산출합니다. 설계 변경 전후 비용을 바로 비교할 수 있습니다.

SMD와 THT 혼합 비율은 단순한 부품 선택 문제가 아닙니다. 공정 횟수·지그 비용·검사 방식·납기까지 연쇄적으로 영향을 주는 구조적 결정입니다.

설계 초기에 혼합 비율을 의식적으로 낮추는 것만으로도 조립 단가를 수십 퍼센트 절감할 수 있습니다. 여러분의 보드에는 THT 부품이 몇 개나 남아 있나요? 한번 세어보시는 것부터 시작해 보세요.

다음 포스팅에서는 양면 리플로우에서 부품이 떨어지지 않는 조건 — 2차 리플로우 시 아랫면 부품의 무게 한계 기준을 다뤄보겠습니다.

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