PCB 조립 방식을 선택하는 것은 모든 전자 엔지니어가 직면하는 근본적인 결정입니다.SMT(표면 실장 기술)와 스루홀(THT, Through-Hole Technology) 중 어떤 방식을 선택하느냐에 따라 제품의 크기, 비용, 신뢰성, 생산 속도가 완전히 달라집니다.
이 글에서는 두 기술의 핵심 차이점을 상세히 비교하고, 프로젝트 요구사항에 맞는 최적의 조립 방식을 선택하는 실용적인 가이드를 제공합니다. 혼합 기술(Mixed Assembly)이 왜 점점 더 주류가 되고 있는지도 함께 살펴보겠습니다.
최신 SMT 생산 라인: 고속 픽앤플레이스 장비를 통한 자동화 조립
SMT (표면 실장 기술)란?
SMT(Surface Mount Technology)는 부품을 PCB 표면에 직접 실장하는 기술입니다. 부품의 리드가 기판을 관통하지 않고, 패드 위에 솔더 페이스트를 도포한 후 부품을 배치하고 리플로우 오븐에서 가열하여 접합합니다.
SMD(Surface Mount Device) 부품은 기존 스루홀 부품보다 훨씬 작습니다. 0201(0.6mm x 0.3mm) 크기의 칩 저항까지 사용되며, BGA, QFN 같은 고밀도 패키지도 SMT 방식으로 실장됩니다.
SMT의 주요 장점
- 고밀도 실장: PCB 양면에 부품 배치가 가능하여 기판 면적을 극대화
- 소형화: 0201, 01005 등 초소형 부품 사용으로 제품 경량화 실현
- 고속 자동화: 픽앤플레이스 장비로 시간당 50,000개 이상 배치 가능
- 낮은 단가: 대량 생산 시 부품 비용과 조립 비용 모두 절감
- 우수한 고주파 특성: 짧은 리드로 기생 인덕턴스와 커패시턴스 최소화
- 자동 검사 용이: AOI, SPI 등 자동 검사 장비와 완벽하게 호환
SMT의 한계점
- 기계적 강도 부족: 물리적 스트레스에 취약하여 커넥터류에 부적합
- 열 관리 한계: 대전력 부품의 방열 처리가 어려울 수 있음
- 수리 난이도: 미세 피치 부품의 수동 재작업이 어려움
- 초기 설비 투자: 스텐실, 리플로우 오븐 등 전용 장비 필요
스루홀 (THT) 기술이란?
스루홀 조립: 부품 리드가 PCB를 관통하여 강력한 기계적 결합을 형성
스루홀 기술(Through-Hole Technology)은 부품의 리드(다리)를 PCB에 뚫린 구멍에 삽입한 후 반대편에서 솔더링하는 전통적인 조립 방식입니다. 웨이브 솔더링 또는 수동 솔더링으로 접합하며, 1950년대부터 사용된 검증된 기술입니다.
DIP IC, 축형 저항, 전해 커패시터, 대형 커넥터, 변압기 등이 대표적인 스루홀 부품입니다. 부품이 기판을 물리적으로 관통하므로 기계적 결합력이 매우 우수합니다.
스루홀의 주요 장점
- 뛰어난 기계적 강도: 진동, 충격 환경에서도 안정적인 솔더 조인트 유지
- 높은 전력 처리 능력: 대전류, 고전압 부품에 적합
- 프로토타이핑 용이: 수동 납땜이 쉬워 시제품 제작에 유리
- 간편한 수리 및 교체: 부품 탈착이 비교적 용이
- 검증된 신뢰성: 군사, 항공우주 분야에서 수십 년간 검증된 실적
스루홀의 한계점
- 큰 부품 크기: SMD 부품 대비 5-10배 큰 실장 면적 필요
- 단면 실장 제한: 드릴 홀이 양면을 관통하여 배선 공간 감소
- 느린 조립 속도: 자동 삽입 속도가 SMT의 1/5-1/10 수준
- 높은 드릴링 비용: 홀 가공이 PCB 제조 비용의 30-40% 차지
- 고주파 성능 제한: 긴 리드로 인한 기생 성분 증가
SMT vs 스루홀: 핵심 비교표
두 기술의 차이를 한눈에 파악할 수 있도록 핵심 항목별로 비교했습니다. 프로젝트의 우선순위에 따라 적합한 기술을 판단하는 기준으로 활용하세요.
| 비교 항목 | SMT (표면 실장) | THT (스루홀) |
|---|---|---|
| 부품 크기 | 0201~2512 (초소형) | DIP, 축형, 방사형 (대형) |
| 실장 밀도 | 높음 (양면 실장 가능) | 낮음 (단면 위주) |
| 기계적 강도 | 보통 | 우수 |
| 조립 속도 | 50,000+ 부품/시간 | 3,000-5,000 부품/시간 |
| 자동화 수준 | 완전 자동화 | 반자동/수동 |
| 부품 단가 | 30-50% 저렴 | 기준 |
| 조립 단가 (대량) | 낮음 | 높음 |
| 고주파 성능 | 우수 | 제한적 |
| 내진동/내충격 | 보통 | 우수 |
| 수리 용이성 | 어려움 (미세 피치) | 용이 |
| 솔더링 방식 | 리플로우 솔더링 | 웨이브/수동 솔더링 |
| 주요 적용 | 소비자 전자, 모바일, IoT | 산업, 군사, 전력, 커넥터 |
“SMT와 스루홀 중 하나를 고르는 것은 ‘어느 쪽이 더 좋은가’의 문제가 아닙니다. 프로젝트의 기계적 요구사항, 생산 수량, 제품 수명 주기를 먼저 분석하세요. 올바른 분석이 올바른 선택으로 이어집니다.”
솔더링 공정 비교: 리플로우 vs 웨이브
고속 픽앤플레이스 장비: SMT 조립의 핵심 공정
SMT와 THT는 솔더링 방식도 근본적으로 다릅니다. 각 공정의 특성을 이해하면 품질 관리 포인트를 정확히 파악할 수 있습니다.PCB 조립 불량 Top 10에서 각 공정별 주요 불량 유형도 함께 확인하세요.
| 비교 항목 | 리플로우 솔더링 (SMT) | 웨이브 솔더링 (THT) |
|---|---|---|
| 공정 원리 | 솔더 페이스트를 가열하여 용융 접합 | 용융 솔더 파도 위로 PCB를 통과 |
| 최고 온도 | 230-250°C (무연 기준) | 250-260°C (무연 기준) |
| 열 노출 시간 | 60-90초 (피크 구간) | 3-5초 (접촉 구간) |
| 플럭스 | 솔더 페이스트에 포함 | 별도 스프레이/폼 도포 |
| 양면 처리 | 2회 리플로우로 양면 가능 | 하면만 가능 |
| 주요 불량 | 툼스토닝, 솔더 브릿지 | 솔더 브릿지, 미납 |
| 질소 분위기 | 권장 (무연 공정) | 선택적 |
리플로우 솔더링은 정밀한 온도 프로파일 관리가 핵심입니다. 예열, 소킹, 리플로우, 냉각의 4단계를 정확히 제어해야IPC J-STD-001 기준에 부합하는 솔더 조인트를 형성할 수 있습니다.
혼합 기술 (Mixed Assembly): 최적의 해결책
현실 세계의 전자 제품은 SMT 또는 THT 하나만으로 완성되는 경우가 드뭅니다. 대부분의 제품은 혼합 조립(Mixed Assembly) 방식을 채택합니다. 소형 수동 부품과 IC는 SMT로, 커넥터와 대전력 부품은 스루홀로 실장하는 것이 일반적입니다.
혼합 조립의 일반적인 공정 순서는 다음과 같습니다:
- 1단계: 상면 SMT 부품 솔더 페이스트 인쇄 및 리플로우
- 2단계: 하면 SMT 부품 솔더 페이스트 인쇄 및 리플로우 (양면 실장 시)
- 3단계: 스루홀 부품 삽입
- 4단계: 선택적 웨이브 솔더링 또는 수동 솔더링
- 5단계: 검사 (AOI, X-ray, ICT)
혼합 조립이 적합한 시나리오
- USB, HDMI, 전원 커넥터가 포함된 소비자 전자기기
- 변압기, 릴레이가 필요한 전원 공급 장치
- 대전류 터미널과 정밀 센서가 공존하는 산업 제어 보드
- 안테나 커넥터와 RF 회로가 혼재하는 통신 장비
WellPCB Korea의 턴키 어셈블리 서비스는 SMT, 스루홀, 혼합 조립을 모두 지원합니다. 부품 조달부터 최종 검사까지 원스톱으로 처리하여 리드타임을 단축할 수 있습니다.
“실무에서 순수 SMT만으로 완성되는 제품은 전체의 30% 정도입니다. 나머지 70%는 커넥터, 변압기, 퓨즈 등 최소 하나 이상의 스루홀 부품이 들어갑니다. 혼합 조립 공정의 최적화가 곧 품질과 비용의 경쟁력입니다.”
산업별 적용 사례
각 산업은 고유한 요구사항을 가지고 있으며, 이에 따라 SMT와 THT의 비중이 달라집니다. 대표적인 산업별 적용 사례를 살펴보겠습니다.
소비자 전자기기
스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기에서는 SMT가 95% 이상을 차지합니다. 초소형화와 대량 생산이 핵심이기 때문입니다. USB-C, 이어폰 잭 등 일부 커넥터만 스루홀 또는 하이브리드 방식으로 실장합니다.
자동차 전장
자동차 ECU, 인포테인먼트 시스템은 혼합 조립이 표준입니다. 신호 처리 회로는 SMT로, 전원 커넥터와 릴레이는 THT로 실장합니다.IPC-6012 Class 3 수준의 높은 신뢰성이 요구됩니다.
산업 및 군사
산업 제어 장비와 군사 전자 장비에서는 THT의 비중이 여전히 높습니다. -40°C~+125°C의 극한 온도, 강한 진동과 충격에 견뎌야 하기 때문입니다. 대형 커넥터, 전력 반도체, 변압기 등은 스루홀이 필수입니다.
의료 기기
의료 기기는 소형화와 신뢰성 모두가 요구됩니다. 이식형 장치와 휴대용 진단 기기는 SMT 중심으로, 대형 진단 장비와 치료 기기는 혼합 조립으로 제작됩니다. IEC 60601 규격 준수를 위해 절연 거리와 전원 안전 요건도 고려해야 합니다.
올바른 선택을 위한 의사결정 가이드
아래의 체크리스트를 통해 프로젝트에 적합한 조립 방식을 판단할 수 있습니다. 각 질문에 답하면서 SMT, THT, 또는 혼합 조립 중 최적의 방식을 결정하세요.
의사결정 체크리스트
제품의 크기 제약이 엄격한가요? → SMT 우선
진동, 충격이 심한 환경에서 사용되나요? → THT 또는 혼합
월 10,000개 이상 대량 생산인가요? → SMT 중심 설계 권장
대전력 부품(변압기, 릴레이)이 포함되나요? → THT 필수
GHz 대역의 고주파 신호가 있나요? → SMT 우선
현장에서 부품 교체/수리가 필요한가요? → THT 고려
프로토타입 단계인가요? → 혼합 조립으로 유연성 확보
위 체크리스트에서 SMT와 THT 항목이 모두 해당된다면 혼합 조립을 선택하세요. 대부분의 실제 프로젝트는 혼합 방식이 최적해입니다.프로토타입 PCB 서비스를 통해 소량으로 먼저 검증한 후 양산으로 전환하는 것을 권장합니다.
“고객에게 항상 말씀드리는 것이 있습니다. ‘먼저 BOM을 보여주세요.’ BOM만 보면 SMT와 THT의 비율이 바로 나옵니다. 커넥터와 전력 부품 개수가 의사결정의 80%를 좌우합니다.”
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q: SMT 부품이 스루홀 부품보다 항상 저렴한가요?
개별 부품 단가는 SMT가 일반적으로 30-50% 저렴합니다. 하지만 소량 생산에서는 스텐실 제작비, 리플로우 셋업비 등 초기 비용이 추가되므로 총비용이 역전될 수 있습니다. 월 1,000개 이상 생산 시 SMT의 비용 우위가 확실해집니다.
Q: 스루홀 기술은 곧 사라지나요?
아닙니다. 스루홀은 커넥터, 변압기, 릴레이, 대전력 부품 등에서 여전히 대체 불가능합니다. 기계적 강도가 필수인 응용 분야에서 THT의 수요는 계속될 것입니다. 다만 전체 비중은 점차 감소하여 현재 약 10-15% 수준입니다.
Q: BGA 부품도 스루홀로 실장할 수 있나요?
BGA(Ball Grid Array)는 SMT 전용 패키지입니다. 수백~수천 개의 솔더 볼이 패키지 하면에 배열되어 있으므로 리플로우 솔더링으로만 실장할 수 있습니다. THT로는 불가능합니다.
Q: 혼합 조립 시 비용이 두 배로 드나요?
공정이 추가되므로 비용이 증가하지만, 두 배까지는 아닙니다. 일반적으로 순수 SMT 대비 20-40% 추가 비용이 발생합니다. 선택적 웨이브 솔더링이나 수동 삽입 부품 수에 따라 달라집니다.
Q: SMT 조립의 최소 주문 수량(MOQ)은 얼마인가요?
WellPCB Korea는 1개부터 SMT 조립을 지원합니다. 프로토타입은 1-10개, 소량 생산은 100-1,000개 단위로 주문 가능합니다. 자세한 내용은 PCB 조립 서비스 페이지를 확인하세요.
Q: 리플로우와 웨이브 솔더링을 동시에 적용할 수 있나요?
네, 혼합 조립에서는 리플로우를 먼저 진행한 후 웨이브 솔더링을 수행합니다. 리플로우 시 이미 접합된 SMT 부품이 웨이브 솔더링 온도에 견딜 수 있도록 부품 배치와 온도 프로파일을 신중하게 설계해야 합니다.
결론
SMT와 스루홀은 각각의 강점이 명확한 상호 보완적 기술입니다. 소형화, 고속 생산, 비용 절감이 우선이면 SMT를 선택하세요. 기계적 강도, 대전력 처리, 현장 수리 용이성이 중요하면 스루홀이 정답입니다.
그리고 대부분의 실제 프로젝트에서는 혼합 조립이 최적의 해결책입니다. 핵심은 각 기술의 장단점을 정확히 이해하고, 부품별로 가장 적합한 방식을 적용하는 것입니다.
SMT, 스루홀, 혼합 조립 — 모두 지원합니다
WellPCB Korea의 엔지니어 팀이 프로젝트에 최적화된 조립 방식을 제안합니다. 무료 DFM 검토와 함께 견적을 받아보세요.
무료 견적 요청하기참고 자료
- IPC J-STD-001 — Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies
- IPC-A-610 — Acceptability of Electronic Assemblies
- IPC-7711/7721 — Rework, Modification and Repair of Electronic Assemblies
- IPC-SM-782 — Surface Mount Design and Land Pattern Standard