박막 코팅 두께 선택 — 용도별 두께 범위와 결정 4단계

1분 요약 (Executive Summary)

• 주제 안내 — 이 글은 Parylene 코팅 두께의 재료·규격·운영 범위와 두께를 정하는 4단계를 다룹니다. 용도별 두께 구간, 두께를 늘릴 때의 부담, 규격이 요구하는 범위, 사양서 표기법도 차례로 정리합니다.
• 재료의 범위 — 공급사는 수백 옹스트롬부터 75 µm까지 연속막을 만들 수 있다고 설명하지만[6], 0.6 µm 이하에서는 핀홀이, 1 µm 아래에서는 누설 전류 증가가 보고됩니다[3, 4]. 재료·규격·운영 범위는 서로 다른 기준이므로, 두께 값에는 어느 기준인지 함께 적습니다.
• 두께 결정 4단계 — 요구 정리, 제약 확인(조립 공차·상시 표면 온도), 규격 확인, 값과 지점 표기 순서로 진행합니다. 요구가 정해지기 전에는 두께도 정해지지 않습니다.
• 용도별 구간 — 절연·내습만 필요하면 0.5–2 µm, 옥외·부식 환경이면 10–25 µm입니다[7]. 두 구간의 양 끝인 0.5 µm와 25 µm는 50배 차이입니다. 그 사이의 일반 전자 부품은 사용 환경과 요구 수명에 맞춰 정합니다.
• 두께의 대가 — 두꺼워질수록 크랙 위험이 커지고, 조립 공차가 줄고, 증착 시간이 늘고, 마스킹 경계 관리가 어려워집니다. 얻는 것은 차단 성능 하나이므로, 요구를 만족하는 가장 얇은 값에서 시작합니다.
• 규격의 요구 — NASA 규격은 13–51 µm를 요구합니다[2]. IPC 규격은 두께를 요구하지 않지만, 12.5 µm 이하를 Type UT로 분류합니다[1]. 도면이 규격을 인용하면 그 범위를 먼저 따릅니다.

코팅 두께를 몇 마이크로미터로 할지는 용도를 모르면 정할 수 없습니다. 절연·내습만 필요한 부품과 옥외 부식 환경에 놓이는 부품은 필요한 두께가 수십 배 다르기 때문입니다. 먼저 정할 것은 두께가 아니라, 그 두께가 필요한 이유입니다.

Parylene(파릴렌)은 기상 증착 공정으로 수십 nm 박막부터 수십 µm 후막까지 만들 수 있지만, 이 범위 전체를 발주할 수 있는 것은 아닙니다. 규격이 요구하는 범위가 따로 있고, 코팅 업체가 운영하는 범위도 따로 있습니다. 0.6 µm 이하에서는 핀홀도 보고됩니다[3, 4].

Parylene 코팅을 처음 검토하는 개발·설계·품질 담당자를 위해, 재료·규격·운영 범위의 차이부터 두께를 정하는 기준, 용도별 구간, 두께를 늘릴 때의 부담, 규격이 정하는 범위, 사양서 표기법까지 차례로 살펴봅니다. 두께 계산과 측정 방법의 세부는 이 글에서 다루지 않습니다.

Parylene 코팅 두께는 얼마나 얇게, 얼마나 두껍게 만들 수 있는가?

재료로는 수백 옹스트롬부터 75 µm까지 가능합니다. (주)와인은 그 안에서 0.5–50 µm를 운영합니다.

재료 공급사 SCS는 Parylene 폴리머가 "수백 옹스트롬만큼 얇은 것부터 75 마이크론까지 구조적으로 연속된 막"으로 형성된다고 설명합니다[6]. 수백 옹스트롬은 0.1 µm도 되지 않는 두께입니다.

여기서 핵심 표현은 연속막입니다. 그만큼 얇아도 막이 구멍 없이 이어진다는 뜻입니다. 액상 코팅은 얇게 바를수록 막이 끊긴 곳이 생기지만, 기상 증착은 액체 단계가 없어 막이 끊기기 시작하는 두께가 훨씬 얇습니다. 원리는 핀홀 프리 코팅에 정리했습니다.

1 µm 아래의 연속성은 공급사 설명만큼 단정할 수 없습니다.

실측 연구의 결과는 다릅니다. Kahouli는 100 nm보다 얇은 Parylene C 막에서는 막을 관통한 핀홀이 전극 사이를 단락시키므로, 측정 전극 면적을 줄였다고 보고했습니다. 같은 연구에서 1000 nm 아래 막은 유전율이 벌크 값보다 낮았습니다. 누설전류는 두께가 줄수록 급격히 커졌습니다[3].

Afshari 연구진은 Parylene F-VT4 막을 구리 식각액으로 시험했습니다. 2 cm × 2 cm 안의 핀홀은 0.3 µm 막에서 약 42개, 0.6 µm 막에서 약 6개였고, 0.9 µm와 1.2 µm 막에서는 없었습니다[4]. 연구진은 기판의 입자·잔류물 지점에서 핀홀이 생기고, 막이 두꺼워지면서 닫힌다고 해석했습니다.

수백 옹스트롬은 재료가 만들 수 있는 최소 두께이지, 핀홀 없는 보호막의 최소 두께가 아닙니다. 얇은 쪽 한계는 재료가 아니라 핀홀이 정합니다.

두꺼운 쪽 한계도 재료의 75 µm가 아닙니다. 실제 상한은 크랙 위험, 조립 공차, 증착 시간이 정합니다. 자세한 내용은 아래 "두께를 늘리면 무엇이 함께 나빠지는가?" 절에 정리했습니다.

여기에 규격의 범위(NASA 요구 범위, IPC 분류 경계)와 코팅 업체의 운영 범위를 더하면, 두께 범위를 말하는 기준은 네 가지가 됩니다.

네 범위는 각각 다른 질문의 기준입니다.

• 재료 범위 — 만들 수 있는가
• IPC 경계 — 어느 분류에 드는가
• NASA 범위 — 규격에 맞는가
• 운영 범위 — 발주할 수 있는가

두께 값을 주고받을 때 어느 기준의 값인지 함께 적는 이유입니다.

실제 목표값은 운영 범위 안에서 부품의 요구 조건에 맞춰 정합니다.

두께는 무엇을 보고 정하는가?

코팅에 요구하는 기능과 그 조건을 보고 정합니다. 두께 자체가 목표인 경우는 없습니다.

기능마다 두께를 정하는 변수가 다릅니다. 절연이라면 인가 전압이, 내습이라면 노출 환경과 요구 수명이, 마찰이라면 접촉 조건이 기준입니다. 요구가 정해지기 전에는 두께도 정해지지 않습니다. "일단 두껍게 해 주세요"라는 요청이 와도 (주)와인이 견적 단계에서 용도를 다시 묻는 이유입니다.

요구와 함께 두 가지 제약도 확인합니다.

먼저 조립 공차입니다. Parylene은 노출된 모든 면에 증착되므로, 구멍 지름은 막 두께의 두 배만큼 줄고 축 지름은 두 배만큼 커집니다. 구멍과 축의 맞춤 공차가 좁다면, 요구 조건보다 조립 조건이 두께 상한을 먼저 정합니다. 코팅 뒤에 조립하는 부품은 목표 두께를 조립 설계와 함께 확인합니다.

다음은 온도입니다. 온도는 두께보다 앞서는 조건입니다. 상시 표면 온도가 Parylene C의 연속 사용 온도(Continuous service temperature) 80 °C를 넘으면 그레이드부터 정합니다.

두께는 요구와 제약 사이에서 정해집니다. 이를 순서대로 정리하면 다음 4단계입니다.

1. 요구 정리 — 코팅에 요구하는 기능(절연·내습·내화학·저마찰)과 그 조건을 적습니다. → "용도별로 어느 범위에 놓이는가?"
2. 제약 확인 — 조립 공차가 두께 상한을 정하는지, 상시 표면 온도가 그레이드를 정하는지 봅니다. → "두께를 늘리면 무엇이 함께 나빠지는가?"
3. 규격 확인 — 도면이 NASA 규격을 인용하면 목표 두께를 13–51 µm 안에서 정합니다. IPC 규격을 인용하면 목표 두께가 12.5 µm를 넘는지에 따라 Type 분류가 달라집니다. → "규격이 두께를 정해 주기도 하는가?"
4. 값과 지점 표기 — 목표 두께를 측정 지점, 값의 성격(목표값·최소 보증값), 측정법과 함께 사양서에 적습니다. → "목표 두께를 사양서에 어떻게 적는가?"

이어지는 네 절은 이 순서를 따라 단계별 세부를 다룹니다.

용도별로 어느 범위에 놓이는가?

절연·내습만 필요하면 0.5–2 µm, 옥외·부식 환경이면 10–25 µm입니다. (주)와인이 운영 범위 0.5–50 µm 안에서 용도별로 나눈 구간입니다[7].

두 구간은 겹치지 않습니다. 박막 구간의 최솟값 0.5 µm와 옥외·부식 구간의 최댓값 25 µm는 50배 차이입니다. 같은 재료, 같은 공정이라도 요구가 다르면 목표 두께가 이만큼 달라집니다. 그 사이에 놓이는 일반 전자 부품은 사용 환경과 요구 수명에 맞춰 정합니다.

위 내용은 (주)와인 자사 운영 기준(2026년 8월)이며, 규격이 정한 값이 아닙니다.

박막 시험에서는 막이 두꺼울수록 수명이 길었습니다.

앞서 소개한 Afshari 연구진은 Parylene F-VT4로 덮은 구리 시험 패턴을 60 °C 인산완충식염수에 담갔습니다. 첫 고장까지의 기간은 0.3 µm, 0.6 µm, 0.9 µm, 1.2 µm에서 각각 5일, 38일, 169일, 331일이었습니다[4].

이 결과를 그대로 옮길 수는 없습니다. Parylene C가 아닌 F-VT4의 결과이고, 시험 두께는 1.2 µm 이하였으며, 부식이 빠른 구리 패턴(약 0.4 cm²)을 썼습니다. 10–25 µm 구간의 수명으로 해석하지 않는 이유입니다.

박막 구간의 최솟값 0.5 µm는 이 연구에서 핀홀이 남은 두께와 가깝습니다. 얇을수록 기판 청정도에 따라 결과가 크게 달라진다는 뜻입니다. 0.5 µm 쪽을 고를 때는 세정 상태를 함께 확인합니다.

같은 부품 안에서도 면마다 요구가 다를 수 있습니다.

절연이 필요한 면과 조립 공차가 좁은 면이 함께 있다면, 절연면은 최소 두께를, 조립면은 최대 두께를 나눠 적습니다. 한 번의 증착으로는 면마다 두께를 따로 정할 수 없습니다. 두 조건을 함께 만족하는 값이 없다면 조립면을 마스킹하는 방법을 검토합니다.

두께를 늘리면 무엇이 함께 나빠지는가?

두께를 늘리면 네 가지가 함께 나빠집니다.

• 크랙 위험 — 열사이클이 있는 부품에서 커집니다. 막이 두꺼울수록 막 안의 응력이 커지기 때문입니다.
• 조립 공차 — 막이 차지하는 치수가 늘어납니다.
• 증착 시간 — 시간이 길어지는 만큼 납기가 늘고 단가가 오릅니다.
• 마스킹 경계 — 마스크를 뗄 때 경계선을 일정하게 유지하기 어려워집니다. 경계 관리 방법은 코팅 마스킹 경계 관리에 정리했습니다.

두껍게 증착한다고 보호가 그만큼 좋아지지는 않습니다. 얻는 것은 차단 성능 하나인데, 잃는 것은 넷입니다. 어디까지 늘릴지를 먼저 정합니다.

넷 가운데 부품 신뢰성에 직접 영향을 주는 것은 크랙입니다.

밀착이 충분하면 임계 두께 아래에서는 막 자체의 응력만으로 크랙이 진행하지 않습니다. 두께를 늘릴수록 이 경계에 가까워집니다.

Hsu 연구진은 막 응력이 두께에 비례한다는 전제로, 두께가 다른 두 막의 열처리 뒤 밀착을 비교했습니다. 시편은 실리콘 위 Parylene C였고, 대기 중 120·150 °C에서 20분 열처리한 뒤 크로스컷 테이프 시험을 했습니다. 0.38 µm 막은 5B를 유지했지만, 약 3 µm 막은 120 °C에서 0–3B, 150 °C에서 0B로 떨어졌습니다[5]. 크랙이 아니라 밀착 저하를 본 한 번의 열처리 결과입니다.

목표 두께는 요구를 만족하는 가장 얇은 값에서 시작합니다.

여유는 필요한 만큼만 더하고, 그 크기는 측정 지점 사이의 편차와 배치 사이의 편차를 보고 정합니다. 필요량을 넘긴 두께는 요구하지 않은 차단 성능을 더하면서 크랙 위험과 비용을 늘립니다. 도면이 규격을 인용하고 있다면 이 최솟값도 규격 범위 안에서 찾습니다.

규격이 두께를 정해 주기도 하는가?

인용하는 규격에 따라 다릅니다. NASA 규격은 두께 범위를 요구하고, IPC 규격은 두께로 분류만 나눕니다.

NASA-STD-8739.1B는 두께 범위를 정합니다. Table 10-1에 코팅 종류별 경화 후 두께가 있고, Parylene 계열(원문 표기 PARAXYLENE)은 13–51 µm입니다[2]. 이 규격을 인용한 도면이라면 0.5–2 µm 박막은 조건을 벗어납니다. 규격 번호 한 줄로 두께 범위가 이미 정해지므로, 요구 조건에서 나온 값도 이 범위 안에서 다시 고릅니다. 도면이 어떤 규격을 인용했는지부터 확인하는 이유입니다.

IPC-CC-830C는 두께 대신 Type 분류의 경계를 정합니다. 이 규격은 재료 자격 심사를 다루므로 코팅 두께를 지정하지 않습니다. 대신 1.3.1항에서 목표 두께 12.5 µm 이하를 조성과 무관하게 Type UT로 분류합니다[1].

이 경계는 사양서 표기에 직접 영향을 줍니다. Parylene은 12.5 µm를 넘을 때만 고유 분류인 Type XY를 받습니다. 그 이하라면 재료와 관계없이 Type UT입니다. 예를 들어 "Type XY"와 "두께 5 µm"를 함께 적으면 규격상 서로 맞지 않는 지시가 됩니다. 사양서에 Type을 적을 때는 목표 두께가 이 경계를 넘는지 함께 확인합니다.

이처럼 같은 부품이라도 어느 규격을 인용하느냐에 따라 목표 두께와 사양서 표기가 달라집니다.

목표 두께를 사양서에 어떻게 적는가?

값만 적어서는 부족합니다. 어느 지점의 값인지를 함께 적습니다.

같은 부품에서도 모서리, 평면, 동반 시편의 두께는 서로 다릅니다. "10 ± 2 µm"라고만 쓰면, 가장 얇은 곳의 값인지 평면 대표점의 값인지 알 수 없고, 어느 쪽으로 읽느냐에 따라 판정도 달라집니다. 그 값이 목표값인지 최소 보증값인지도 함께 적습니다.

처음이라면 평면 대표점 하나만 정해 도면에 표시해 두어도 충분합니다. 지점이 하나로 정해지면 판정 기준이 같아지고, 배치가 바뀌어도 같은 지점에서 측정할 수 있습니다.

두께 값을 검증할 때는 측정법을 먼저 확인합니다. 와전류, 분광반사(Spectral reflectance), 단차 측정, 단면 관찰은 각각 다른 물리량을 측정하므로, 측정법이 다르면 값도 다른 것이 정상입니다. 사양서에 측정법까지 적어 두면, 검증 단계에서 값 차이를 두고 생기는 이견이 줄어듭니다.

두께는 계산으로 미리 가늠할 수도 있습니다. 다이머 투입 질량을 막 밀도와 전체 표면적의 곱으로 나누면 평균 두께에 가까운 값이 나오지만, 위치별 편차는 이 계산으로 알 수 없습니다. 사양서에는 계산값이 아니라 측정할 지점의 값을 적습니다.

사양서에 적을 항목은 다음 다섯 가지입니다.

• 목표 두께와 허용 범위 — 예: 10 ± 2 µm
• 측정 지점 — 평면 대표점, 가장 얇은 지점, 동반 시편 가운데 어디인지
• 값의 성격 — 목표값인지, 최소 보증값인지
• 측정법 — 와전류, 분광반사, 단차 측정, 단면 관찰 가운데 무엇인지
• 적용 규격과 Type — 도면이 규격을 인용할 때만 적고, 목표 두께와 Type이 맞는지 확인

핵심 요약

• 재료의 범위 — 공급사는 수백 옹스트롬부터 75 µm까지 연속막을 만들 수 있다고 설명하지만[6], 0.6 µm 이하에서는 핀홀이, 1 µm 아래에서는 누설 전류 증가가 보고됩니다[3, 4]. 재료·규격·운영 범위(0.5–50 µm)는 서로 다른 기준이므로, 두께 값에는 어느 기준인지 함께 적습니다.
• 두께 결정 4단계 — 요구 정리, 제약 확인, 규격 확인, 값과 지점 표기 순서로 진행합니다. 상시 표면 온도가 80 °C를 넘으면 두께보다 그레이드를 먼저 정합니다. 마지막 단계에서는 값과 함께 측정 지점, 값의 성격, 측정법을 사양서에 적습니다.
• 용도별 구간 — 절연·내습만 필요하면 0.5–2 µm, 옥외·부식 환경이면 10–25 µm입니다[7]. 박막 시험에서는 두께가 늘수록 핀홀이 줄고 침지 수명이 길어졌습니다(F-VT4, 1.2 µm까지). 0.5 µm 쪽은 기판 청정도에 따라 결과가 크게 달라집니다[4].
• 두께의 대가 — 두꺼워질수록 크랙 위험, 조립 공차, 증착 시간, 마스킹 경계가 함께 나빠집니다. 실리콘 위 Parylene C 열처리 시험에서 0.38 µm 막은 5B를 유지했지만, 약 3 µm 막은 120 °C에서 0–3B, 150 °C에서 0B로 떨어졌습니다[5]. 요구를 만족하는 가장 얇은 값에서 시작합니다.
• 규격의 요구 — NASA-STD-8739.1B는 13–51 µm를 요구합니다[2]. IPC-CC-830C는 두께를 요구하지 않지만, 12.5 µm 이하를 조성과 무관하게 Type UT로 분류합니다[1]. 사양서에 Type을 적을 때는 목표 두께가 이 경계를 넘는지 함께 확인합니다.

(주)와인은 고객사 부품의 사용 환경, 요구 성능, 조립 조건을 함께 검토해 목표 두께와 측정 지점을 제안합니다.

사용 환경, 요구 성능, 조립 조건 세 항목과 도면이 인용하는 규격 번호를 알려 주시면 목표 두께와 측정 지점을 제안해 회신합니다. 일반 준비 사항은 부품 코팅 견적 체크리스트에 정리했습니다. 문의하기 · Parylene 물성표 보기

참고자료

번호는 성격별로 묶어 매겼습니다. 제조사 기술 문헌, 규격, 학술 문헌, 자사 데이터 순입니다. 본문의 번호가 아래 목록의 번호입니다. 학술 문헌 세 편은 1.2 µm 이하 박막이나 실리콘 기재의 실험실 결과여서 10–25 µm 구간의 수명이나 크랙으로 옮길 수 없습니다. 운영 범위와 용도별 구간은 (주)와인 자사 운영 기준입니다. 이 글의 수치는 공개 자료·규격의 값과 자사 운영 기준이며 계약 보증치가 아닙니다.

규격

1. IPC-CC-830C (2018-12), Qualification and Performance of Electrical Insulating Compound for Printed Wiring Assemblies, IPC. https://www.electronics.org/TOC/IPC-CC-830C-toc.pdf (IPC 공개 목차 및 1장 전문) — 1.3.1항은 코팅을 AR·ER·SR·UR·XY·UT·SC 7종으로 분류하고(파라자일릴렌 계열은 XY), 목표 두께 12.5 µm[0.49 mil] 이하인 컨포멀 코팅을 화학 조성과 무관하게 Type UT로 분류합니다. 1.2항은 이 규격이 재료 자격 심사와 적합성 확인만을 다루며 실사용 환경 성능은 범위 밖이라고 밝힙니다.
2. NASA, Workmanship Standard for Polymeric Application on Electronic Assemblies, NASA-STD-8739.1B with Change 1, 승인 2016-06-30. https://s3vi.ndc.nasa.gov/ssri-kb/static/resources/nasa-std-8739.1b.pdf — Table 10-1의 경화 후 코팅 두께에서 PARAXYLENE 항목은 0.013–0.051 mm (0.0005–0.002 inch) 입니다. 규격 단위는 mm와 inch이며, 본문의 µm 표기는 옮겨 적기 위한 환산입니다.

학술 문헌

3. Kahouli, A., "Effect of film thickness on structural, morphology, dielectric and electrical properties of parylene C films", Journal of Applied Physics 112(6), 064103, 2012. https://doi.org/10.1063/1.4752022 — 상온 증착한 Parylene C의 두께 40–83,000 nm 구조·유전 특성. 약 40 nm 아래는 비정질, 그 위는 반결정. 유전율은 1000 nm 아래에서 벌크 값보다 낮고 누설전류 밀도는 두께가 줄면 급증, 10 µm 이상에서는 두께와 거의 무관. 100 nm 미만 막은 핀홀 단락을 피하려 전극 면적을 줄임. 핀홀 밀도를 직접 센 연구가 아니며, 대학 실험실 장비의 결과입니다.
4. Afshari, E., Verplancke, R., Cauwe, M. & Op de Beeck, M., "Quality and Lifetime of Thin Parylene F-VT4 Coatings for Hermetic Encapsulation of Implantable Medical Devices", Coatings 15(6), 648, 2025. https://doi.org/10.3390/coatings15060648 (CC BY 4.0) — imec·Ghent University의 A-174 처리 Parylene F-VT4 0.3–1.2 µm 핀홀·수명 시험. 구리 식각 구멍 수는 0.3 µm 42 ± 5, 0.6 µm 약 6, 0.9·1.2 µm 0. PBS 60 °C 첫 고장 5–331일, Q10 = 2 환산 37 °C 약 25일–4.5년. 입자·얼룩·잔류물 지점에서 핀홀이 생기고 두꺼워지면 닫힘. Parylene C가 아닌 F-VT4 결과이며, 연구진도 수명 값이 부식에 민감한 평면 구리 시험 구조(약 0.4 cm²)에 묶인 값이라고 밝힙니다.
5. Hsu, J.-M., Rieth, L., Kammer, S., Orthner, M. & Solzbacher, F., "Effect of Thermal and Deposition Processes on Surface Morphology, Crystallinity, and Adhesion of Parylene-C", Sensors and Materials 20(2), 87–102, 2008. https://doi.org/10.18494/sam.2008.515 (출판사 공개 PDF 전문. 서지는 원문 머리말 기준) — Utah 대학 등의 연구. A-174 처리 Parylene C를 85·120·150 °C에서 20분 열처리한 뒤 ASTM D3359 B법 테이프 시험. 증착 직후는 모두 5B, 열처리 후 실리콘 위 약 3 µm 막은 120 °C 0–3B·150 °C 0B, 0.38 µm 막은 모두 5B. 크랙이 아니라 밀착 저하를 본 한 번의 열처리 결과이며, 반복 열사이클이나 금속·PCB 기재는 시험하지 않았습니다.

제조사 기술 문헌

6. Specialty Coating Systems, SCS Parylene Properties. https://nrf.aux.eng.ufl.edu/_files/documents/176.pdf — 기상 증착의 특성으로 Parylene 폴리머가 "수백 옹스트롬만큼 얇은 것부터 75 마이크론까지 구조적으로 연속된 막"으로 형성될 수 있다는 서술. 재료 공급사가 발행한 이해관계 있는 1차 자료입니다.

자사 데이터

7. (주)와인 자사 운영 기준 (2026-08) — 두께 운영 범위 0.5–50 µm(절연·내습만 필요한 박막 0.5–2 µm, 옥외·부식 환경 10–25 µm), 목표 두께를 사용 환경에 맞춰 제안, 도면상 측정 위치 지정과 배치별 기록, 마스킹 경계 정밀도 약 100 µm, 60L·300L·1100L 3-Tier 챔버 동일 파라미터 운영. 자사 설비 운영 기준이며 외부 시험기관 성적서가 아닙니다. 부품 형상과 재질에 따라 재현되지 않는 조건이 있습니다.