가스/불활성 환경 형성으로 80Au/20Sn의 무플럭스 솔더링

플럭스 없는 솔더링은 일반적으로 불가능한 경우처럼 어려운 것으로 간주되죠. 그러나 무플럭스 공정은 80Au/Sn 리본과 프리폼으로 일상적으로 수행되고 있어요 - 어떻게 이것이 될 수 있나요?

짧은 대답: 그것은 브레이즈로 처리될 수 있기 때문이에요.

플럭스의 역할을 상기해 봅시다. 플럭스는 표면을 깨끗하게 하고 (탈산화) 솔더링 동안 재산화에서 보호하는 화학물질이므로 솔더를 습윤하고 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 형성하죠. 금은 변색되지 않아요.  따라서, 이론상, 우리는 플럭스가 필요 없어요. 그러나, 실제로, 순금 대 금도금 표면에 솔더링하는 경우가 거의 없어요. 매우 두꺼운 경우가 아니라면, Au 도금 (예를 들면: 플래시 Au < 0.5 미크론 두께)은 골드틴으로 빠르게 용해되고, 솔더 접합은 실제로 Au 아래 놓여진 베이스 금속으로 만들어져요. 이것은 거의 항상 니켈이에요. 안타깝게도, 니켈은 산화하고 심지어 금으로 도금할 때도 그렇게 될 수 있어요. 따라서, 우리는 여전히 솔더링 동안 재산화로부터 보호하고, 뿐만 아니라 산화물을 제거해야 해요.  재산화로부터 보호는 질소 대기를 사용하여 충분히 쉽게 될 수 있어요. 산화물 감소와 제거는 형성 가스로 알려진, 수소를 대기에 첨가하여 성취할 수 있어요. 따라서, 비록 액체 화학물질을 사용하지 않았더라도, N₂/H₂ 혼합물이 “화학물질” 및 플럭스로서 역할을 해요.

수소의 비율은 일반적으로 컨베이어/벨트 오븐에서 5-10% 사이이고, 특수 장비에서 100%까지 높일 수 있어요. 열전달은 수소의 열용량이 질소의 열용량의 약 14 배이므로 높은 H₂ 수준으로 향상돼요.  높은 H₂ 비율에서 산화물 감소는 빠르지만 안전 예방책 (화염 트랩 등)을 사용해야 할 수도 있어요. 흥미롭게도, 약 75% 농도에서, 수소는 연소를 지원할 만큼 충분히 산소가 없으므로 더 이상 가연성이 아니에요 (비록 수소 취성에 대한 우려가 있을지라도).  유사하게, 또한 수소가 5% 미만인 혼합물은 수소가 너무 희석되어 타지 못하므로 비 가연성이에요. 그러나, 수소의 그 희석 비율에서, 산화 제거는 너무 느리므로 실용적이지 않을 수 있어요.

또한 더 높은 온도에 의해 산화물 감소율이 증가하는 것을 주목하는 것도 중요하죠. Au/Sn 솔더가 있는 생산 환경에서, 좋은 산화물 감소를 위해 공정 온도는 일반적으로 섭씨 330-350°에요. 무플럭스 솔더링 공정에서는, 산화물뿐만 아니라 표면 오염까지도 부품에 영향을 끼칠 수 있으므로 청결성이 절대적으로 필요해요. 표면 오염은 골드틴 프리폼 공정 동안뿐만 아니라 사용중에도 취급에 의해서 유입될 수 있어요. 프리폼은 기계적인 공정으로 만들어지므로 오염을 최소화하기 위해서 세심한 주의를 기울여야 해요. 추가로, 여러분의 솔더 공급 업체는 두께 공차를 조심스럽게 제어해야만 하죠. 골드틴 “올바른 곳을 습윤해요”, 습윤 시 퍼지지 않아요. 두께에서 어떤 편차는 마감된 접합에서 나타나는 경향이 있을 거에요. 공급 업체를 신중하게 선택하세요!

다음 번에는 포름산 (형성 가스와 같지 않음)을 포함하여 플럭스를 사용한 리플로우를 살펴볼 거에요. 한편, 여기를 클릭하면 더 많은 공정 및 프로필 정보를 제공하는 앱스 노트를 (Apps Note) 다운로드할 수 있어요.