성공을 위한 SMT 최적화 - 6부: 초미세 스텐슬 개구면을 사용한 프린팅에 대한 솔더 입자 크기의 효과

성공을 위한 SMT 최적화 6부: 초미세 솔더 페이스트 용착물에 대한 스텐슬 프린팅에 있어 솔더 페이스트 입자 크기의 효과

초미세 솔더 페이스트를 사용하는 SMT 최적화 관련 스텐슬 프린팅 측면에 관한 시리즈 중 마지막 편인 이 게시글에서 지금까지의 게시글에서 솔더 입자 크기를 살펴보았던 모든 것을 종합적으로 논의합니다. 저는 2014년 5월 토론토 SMTAI에서 다음 내용 중 일부를 발표했습니다. 이러한 발견 내용은 상이한 솔더 분말 유형 간 전달 효율 및 일관성을 차별화하기 위해 설계된 솔더 페이스트 프린팅 실험에 기초합니다. 변수를 줄이기 위한 노력의 일환으로 동일한 스텐슬, 스퀴지 날 및 프린터 파라미터를 사용했습니다.

도 1. 실험 프린터 설정

4mil 두께 레이저 절단 스텐슬, 에지 가드가 있는 250mm 스퀴지, 포일없는 클램프 및 조경 진공청소 지원 블록(landscape vacuum support blocks)이 사용되었습니다. 도 1은 실험에 사용된 프린터 설정을 예시합니다. 각 솔더 페이스트는 50mm/s의 속도로 프린트되었으며, 날 압력은 4.4kg, 분리 속도는 5mm/s이고 이격 거리는 2mm였습니다. 1시간 동안 정지된 습성/건성/진공(W/D/V) 중에 한해 언더사이드 스텐슬 와이프 방법이 사용되었습니다.

도 2. 시험 전달물질

6, 7, 8, 9, 10, & 12mil 원형 및 정사각형, 그리고 솔더 마스크 정의(SMD) 및 비솔더 마스크 정의(NSMD) 패드 모두에서 0201 패드에 역점을 두고 시험 전달물질(도 2)을 선택하였습니다. 무세정 및 수용성 플럭스 공식에서 네 가지의 분말 유형을 평가했습니다. 정지에 대한 반응을 측정하기 위해 지속적으로 20회를 프린팅하고, 1시간 정지한 후, 추가로 6회 더 프린팅했습니다. 최초 20 PWB를 프린팅한 직후 W/D/V 스텐슬 와이프가 통합되었습니다. Koh Young KY-3020T 레이저 스캐닝 시스템을 사용하여 스텐슬에 프린트된 용착물 부피를 측정했습니다. 1,386,500 데이터 포인트(솔더 페이스트 용착물)가 수집되었습니다.

도 3. 패드 라벨, 설명 및 관련 면적비

도 3은 부품 식별 및 관련된 면적비를 예시합니다.

도 4. 시험 결과의 개괄적인 예시

도 4는 시험 결과 데이터를 개괄적으로 나타냅니다 상부 그래프의 y축은 부피 %로 전달 효율을 표시합니다. 하부의 그래프는 공정의 표준 편차를 표시합니다. 우리가 원하는 목표는 10% 미만 표준 편차 및 100% 전달 효율입니다.

우리는 조사 과정에서 0201 및 12mil 칩 스케일 패키지(CSP) 시험 패드에 대한 시험 데이터는 제거했으며, 이러한 사항은 도 4에 예시하지 않았습니다. 이러한 패드의 솔더 페이스트 용착물은 분말 및 플럭스 유형에 상관없이 우수하게 프린팅되었으므로 추가 조사에서 제외되었습니다. 도 4의 데이터에 의하면, 최소 시험 개구면(6mil)은 모든 분말 유형 또는 플럭스 전달물질에 대해 우수하게 프린팅되지 않았습니다. 6mil의 개구면에 대해 면적비는 작으며(0.375), 결과는 일관성이 없었습니다.

도 5. 7mil 정사각형 솔더 마스크 정의 패드의 결과 예

도 4에서 뚜렷하게 예시된 수용성과 무세정 플럭스 공식 간 7mil 개구면의 획기적인 개선은 추가 조사의 노력에 보답한 것이었습니다. 도 5는 1시간 동안의 정지 시간을 전후로 7mil 개구면의 세부 도면과 세분화된 데이터를 통해 자세히 개선된 사항을 보여 줍니다. 무세정과 수용성 솔더 페이스트를 비교할 때 이러한 비교는 매우 일반적이라고 할 수 있습니다. 소수의 이상치를 제외하고 10% 미만의 표준 편차는, 특히 무세정 플럭스 화학물질에 대해 입증되었습니다(Indium8.9). 7mil 개구면의 면적비는 0.4375입니다. 전달 효율은 목표(100%)에 근접했으며 분말 유형이 타입 6에 가까워질수록 개선되었습니다. 타입 5는 최초 정지 시간을 제외하고 부피 퍼센트 및 낮은 표준 편차에서 조밀한 분포를 나타내며 최상의 결과를 보여 주었습니다. 1시간 동안의 정지 후 전달 효율의 현저한 감소는 이전의 실험과 일치하지 않았다는 점에서 유의해야 할 중요 사항입니다. 시험 과정을 거친 모든 솔더 페이스트의 경우, 이는 매우 낮은 습도(10% 미만)에 기인한 것이었으며, 1시간 동안 스텐슬에 배치한 후의 최초 프린트에서 극적인 효과를 보였습니다.

이전의 게시글에서 언급한 모든 최적화 공정/가이드라인을 이용한 결과, 이 실험에서 얻은 최고의 면적비는 0.4375였습니다. 미세한 분말의 경우, 솔더 마스크 정의 패드, 반경 코너 스텐슬 개구면이 있는 정사각형 개구면 및 무세정 플럭스 화학물질과 연계하여 개선된 면적비를 획득할 수 있었습니다.

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