성공을 위한 SMT 최적화 3부: 플럭스 화학반응 효과

성공을 위한 SMT 최적화 3부:

플럭스 화학반응 효과

스텐슬 프린팅 공정에 관한 우리의 논의에서(1부, 2부 참조), 플럭스 화학반응 효과의 유형, 특히 수용성 대비 무세정 유형은 중요한 부분을 차지합니다. 솔더 페이스트는 노출되는 환경에 민감합니다. 수용성 화학반응은 특성 상 온도/습도에 훨씬 더 민감합니다. 이는 무세정 로진/레진 기반 화학반응에 비해 흡습성이 강하기 때문입니다. 이러한 민감도는 초미세 스텐슬 프린팅에 필요한 솔더 페이스트 용착물이 파인 피치 구성부품 대비 크기가 감소할수록 획기적으로 증가합니다.

플럭스 화학반응은 다음과 같이 많은 복잡한 기능을 지원합니다.

화학적 기능:

• 기존 표면 산화물을 제거합니다
• 습윤을 강화합니다
• 열 에너지를 전달합니다
• 산화 방지벽을 제공합니다(리플로 중 재산화를 제어하기 위해)

물리적 기능:

• 캐리어 또는 매개체로 작동합니다
• 솔더 분말 입자를 정지시킵니다
• 구성부품을 제자리에 유지시키는 택을 제공합니다
• 솔더 페이스트가 스텐슬에서 롤하도록 합니다
• 프린트 후 조리개 형태를 유지합니다
• 무세정 공식에서 리플로 후 보호 캡슐로서 작동합니다

이러한 기능을 수행하기 위해 플럭스 화학반응은 솔벤트, 활성제(들) 또는 활성제 패키지, 유변학적 첨가제 및 무세정 공식의 경우 로진/레진 등 특정 범주의 화학물질을 통합합니다. 여기에서 플럭스 화학반응에 관한 더욱 더 심도 깊은 정보를 열람하십시오.

저는 SMT 공정 개선을 논하기 위해 플럭스 화학반응의 로진/레진 또는 그 부족(이후 레진으로 지칭함)에만 초점을 맞추었습니다. 무세정 공식은 제조일로부터 용기 또는 카트리지를 열기 전까지 탁월한 반응을 보여줍니다. 레진 기반 공식은 적절히 봉합하여 냉장 보관 시 유통 기한을 연장하고 계절 변화 시 더욱 더 일관성있는 반응이 가능하고 프린트 성능을 전반적으로 개선시키며(아래 예시한 대로) 구성부품을 제자리에 유질할 수 있게 더 많은 택을 제공하고 리플로 공정 중 솔더 분말에 대한 산화 저항을 개선시킵니다.

도 1. 스텐슬 프린팅 결과.

저는 기술 지원 엔지니어로서 스텐슬 프린팅 테스트를 많이 실행했습니다. 도 1은 제가 지속적으로 경험했던 스텐슬 프린팅 결과를 확인해 주며 무세정 대비 수용성 프린트 성능의 전형적인 비교를 보여줍니다. 레진은 끈끈한 물질로 접착(외부 인력, 다른 표면에 대한 솔더 페이스트) 및 합착(내부 인력, 솔더 페이스트 자체에 대한) 특성을 강화합니다. 여러가지 요소 중 균형이 필요합니다. 그러나 여기서 합착은 솔더 페이스트가 스텐슬 조리개에서 분리되고 형태를 유지하며 “슬럼프”에 저항하도록 도움을 줍니다. 솔더 페이스트의 접착 특성은 페이스트가 PCB 패드에 용착물이 될 때 통합됩니다. 솔더 페이스트의 패드에 대한 접착은 PWB가 스텐슬로부터 낮아지므로 스텐슬 조리개에서 페이스트 용착물을 끌어낼 때 유용합니다. 초미세 스텐슬 프린팅의 경우 이러한 힘은 솔더 페이스트가 접착될 표면적이 매우 협소하기 때문에 성공을 보장하는 중요한 요소입니다.

도 2. 수용성(왼쪽), 무세정(오른쪽).

여기까지는 많은 사람들이 제가 설명한 바에 동의하시리라 생각합니다. 그러나 저의 다음 설명은 여러분의 허를 찌를 수 있습니다. 저는 대부분의 경우 무세정 솔더 페이스트가 수용성 공식에 비해 더 나은 리플로 결과를 제공한다고 주장합니다. 특히 초미세 솔더 페이스트 용착물이 이에 해당되며 도 2에 예시되어 있습니다.

사용된 재료는 타입 6 분말 솔더 페이스트 및 6mil 스텐슬 조리개와 3mil 두께 스텐슬로 고온 흡수 프로파일을 사용했습니다. 이러한 조건은 리플로 환경의 최악의 시나리오를 나타내지만 무세정 및 수용성 솔더 페이스트를 비교하는 일반적인 경향을 따른 것입니다. 그림에서 수용성 솔더 페이스트는 실제 활성제가 효력을 다하여 냉간 솔더 접합부롤 만들어 내는 것처럼 보입니다. 분말 입자는 산화 저항을 거의 받지 않고 산화되어 합착될 수 없는데, 이 현상을 그레이핑이라고 지칭합니다. 정확히 동일한 리플로 프로파일 하에서 무세정 솔더 페이스트는 매우 양호하게 리플로하여 합착되었습니다.­­

레진은 수용성에 비해 더 우수한 산화 저항을 제공합니다. 수용성 공식은 처음에는 더욱 활발하게 기존 표면 산화물을 제거하지만 리플로 공정 중 재산화로부터는 보호하지 않습니다.

다음 번 논의에서는 동일한 면적비의 원형 및 사각형 조리개 간의 전달 효율을 살펴 보겠습니다.

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