기포 차단 (AVOID THE VOID™): 전자 제품 어셈블리에서 대형 접지면 기포 발생: 스텐실 디자인

이전 게시글에서 저는 전자 제품 어셈블리의대형 접지면 기포 발생 및 이시카와 다이어그램이라고 불리우는 통계적인 도구에 대해서 언급했습니다.  이 도구는 공정 맵을 도와주고 공정 변동에 있을 수 있는 있는 잠재적인 결함 원인 및 영향을 나타내도록 도와주는 탁월한 가시적 지원을 제공합니다.  이 특별한 이시카와 다이어그램은 스텐실 디자인이 기포 발생에 큰 영향을 줄 수 있다는 것을 표시합니다.  오늘 이 영역을 좀 더 상세히 알아보고 스텐실 디자인이 다른 전자 제품 어셈블리에서 대형 접지면 기포 발생을 최소화할 수 있는 방법에 대해서 알아봅니다.

스텐실 디자인은 하부 종료 구성요소 (BTC) 아래 기포 층에 엄청난 영향을 줄 수 있습니다.  보드 위에 침전된 솔더 페이스트 양, 및 솔더 페이스트가 침전된 곳은 5-10% 기포 발생과 40-60% 기포 발생 사이의 차이를 만들 수 있습니다.  스텐실 및 구멍 패턴을 디자인하기 전에 이러한 영향을 고려하는 것이 중요합니다.

고려해야 할 가장 중요한 양상 중 하나는 스텐실 두께입니다.  많은 연구에서, 여기 인듐 코퍼레이션은 고객과 수 많은 시도에서 스텐실 두께가 중요한 역할을 하는 것이 나타난 것을 보았습니다.  일반적으로 보다 두꺼운 스텐실이 기포를 덜 생성합니다.  특정 구성요소가 보다 높이 떨어져 있을 때 (더 두꺼운 솔더 페이스트 침전 때문에, 더 두꺼운 스텐실 때문에), 플럭스 증발성은 구성요소 아래에서 가스를 빼내고 포집에서 빠져나올 수 있는 공간을 더 갖게 합니다.  4-mil 두께 스텐실과 5-mil 두께의 스텐실 사이에 통계적인 차이를 나타내는 연구가 수행되었고, 모든 경우에서, 5-mil 스텐실이 더 나은 기포 발생 기능을 가져왔습니다.  그러나, 사용된 스텐실이 6-mil 또는 7-mil 인 경우 무슨 일이 발생할까요?  일반적으로, 6-mil 또는 7-mil 스텐실은 페이스트가 구멍을 통해서 올바로 인쇄되도록 면적비가 너무 높은 결과를 초래합니다.  이러한 이유와 다른 몇몇 이유로, 두꺼운 스텐실을 사용하는 것이 종종 가능하지 않습니다.   그러나, 더 두꺼운 스텐실이 실제로 기포 발생을 더 나쁘게 하는 점이 있으므로 우리는 모든 모델에 이 개념이 적용되는지 가정할 수 없습니다.

솔더 페이스트 볼륨/높이 최대화는 스텐실 두께를 증가시키는 것과는 다른 방안을 통해 달성할 수 있습니다.  스텐실을 통해서 보드에, 솔더 페이스트의 이동 효율성을 개선하는 것이 또한 솔더 페이스트 침전의 양/높이에 영향을 주고 QFN 구성요소 아래서 솔더 페이스트 기포 발생기능을 개선할 수 있습니다.  스텐실의 품질, 스텐실 금속 조성, 수명, 마모성, 및 스텐실이 나노 코팅 등으로 코팅이 되었는지 여부가 모두 솔더 페이스트의 이동 효율성에 엄청난 영향을 줄 수 있습니다.  모든 스텐실 공급업체가 같은 스텐실 품질을 제공하지는 않습니다.  일부 스텐실은 맞지 않는 규격, 잘못된 위치에서 절단, 또는 편향된 세타와 같은 구멍에 문제가 있을 수 있습니다.  구멍이 패드에 올바로 맞지 않는다면 솔더 페이스트가 최대 양 및 최소 편차로 보드로 올바로 이동되지 않을 것입니다.  스텐실이 잘려진 금속화가 또한 솔더 페이스트가 보드에서 이동하는 데 영향을 줄 수 있습니다.  어떤 금속은 다른 것보다 낮은 표면 장력이 있으므로 솔더 페이스트가 스텐실을 통해서 나가기 쉽게 됩니다.  같은 것이 나노 코팅 물질의 사용으로 실현될 수 있습니다.  스텐실의 수명은 일반적으로 스텐실의 마모와 직접 상관관계가 있습니다.  스텐실이 낡았거나 손상되었다면 구멍이 만들어지거나, 둥글게 될 수 있어서 어떻게 솔더 페이스트가 스텐실을 통과하여 이동하는지에 대해 영향을 줄 수 있습니다.       

구멍 디자인은 하부 종료 구성요소 하에서 기포 발생을 감소시키려고 할 때 고려하는 또 하나의 부위입니다.  많은 부품 공급업체들이 부품 데이터 시트에 나열된 권장된 구멍이 있습니다.  이것들은 일반적으로 좋은 시작점이지만 창유리 규격, 모양, 창유리 그릴 수 및 창유리 그릴 규격과 모양을 변경하는 것으로 잠재적으로 솔더 기포를 더 감소할 수 있습니다.  각 구성요소가 다르므로, 구멍 디자인의 하나의 규격이 모든 솔루션인 것은 아닙니다.  더 많은 창유리 구멍이 일반적으로 적은 것보다 낫습니다.  더 얇은 창유리 구멍이 일반적으로 두꺼운 것보다 낫습니다.  그러나, 스텐실 두께와 아주 유사하게, 너무 많은 창유리와 너무 얇은 창유리 그릴은 기포 발생을 증가시키기 시작할 것입니다.  직사각형 모양이 정사각형이나 원 또는 타원형보다 나은가요?  각 구성요소는 약간 다르게 반응하므로, 연구를 약간 하는 것이 중요하고, 가능하게는, 생산에 앞서 일부 테스트를 실행하여 여러분의 공정에 최선이 무엇인지 알아봅니다.

PCB 마무리가 하부 종료 구성요소 아래서 기포 발생에 어떤 영향을 주는지를 논의하는 저의 다음 게시물을 기대해 주세요.