초미세 솔더 페이스트 인쇄 시 최대 단점은 리플로에 있습니다

6부로 구성된 SMT 어셈블리 시리즈에서 특히 면적비가 0.66 미만인 영역에서 스텐슬 프린팅의 공정 산출량을 개선하기 위해 미세한 분말 솔더를 사용하는 장점에 대해 논했습니다.

~60%의 솔더 결함은 일반적으로 프린터에서 발생하기 때문에 스텐슬 프린팅에 집중하는 것이 중요합니다. 이러한 작은 개구면 관찰 시 주로 나타나는 용착된 페이스트가 불충분한 경우 해당 공정은 SMT 어셈블리 초기 단계에서 실패하며 재작업이 불가피하게 됩니다.

더욱 미세한 분말의 솔더 페이스트는 0.66의 면적비 제약을 극복하는 데 도움이 됩니다. 그러나 대부분의 경우와 마찬가지로 단점이 있습니다. 이러한 소재의 리플로는 더욱 난해하기 때문입니다.

도 1

우리가 조사한 바에 의하면, 그 이유를 수긍할 수 있습니다. 첫 번째, 입자 크기가 감소하면, 솔더 페이스트의 동일한 부피에 대한 총 표면적(노출 표면적)이 증가합니다. 또한 총 표면적의 증가는 총 표면 산화물 증가를 의미하며 이러한 산화물을 제거하기 위해 플럭스의 수요가 증가합니다. 두 번째, 도 1에 예시된 것처럼, 더욱 미세한 분말 솔더 페이스트를 선택하는 이유는 난해한 면적비의 더 작은 개구면을 프린트하기 위해서 입니다. 오른쪽에서 왼쪽으로 차트를 읽어 가면 18mil에서 6mil로 노출 면적에 대한 플럭스의 비율이 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

달리 말하면, 미세한 분말 솔더 페이스트를 리플로하는 데 두 가지 문제가 있다는 것입니다. 첫 번째는 페이스트 자체의 표면 산화물 증가입니다. 두 번째 문제는 솔더 페이스트 용착물의 실제 크기입니다. 이 크기는 플럭스가 적을수록 더 작아지므로 오븐 환경에 대해 훨씬 더 민감합니다.

이 때문에 그레이핑, 헤드-인-필로우, de-wetting, 솔더 볼, 덜 솔더 조인트 및/또는 불량 필릿 등 플럭스 소진과 연계된 솔더 결함을 겪게 됩니디.

그렇지만 총 열 입력을 줄일 수 있다면 공정의 성공률을 높일 수 있습니다. 즉, 가능하고 합리적일 경우 다음을 실행합니다.

• 최고 온도 감소
• 액상선 시간 단축
• 오븐 가열 부분 총 시간 단축
• 흡수 프로파일 대비 피크 프로파일로 램프에 최대한 가까이 움직임

재차 이러한 매우 작은 페이스트 용착물은 오븐 환경에 아주 민감함을 명심하세요.

일부 기본 요령은 다음과 같습니다. 프로파일의 예열 부분은 표면 산화물 및 실제 리플로를 줄이기 앞서 솔더 페이스트의 조건을 좌우합니다. 페이스트에 솔벤트가 많은 상태에서 램핑이 너무 빠르면 작은 "폭발"을 유발하여 솔더 볼/비드 및 플럭스 스패터를 생성시킬 수 있습니다. 램핑이 너무 느리고 흡수가 길어지면 페이스트가 조기 소진될 수 있습니다. 램프 속도(최대(+) 슬로프 아님) 또는 주변 온도에서 1°C/s 최고 온도로의 평균 속도는 우수한 미디엄이며 계산을 용이하게 합니다. 어셈블리는 무연 솔더의 경우 25°C 주변 온도 및 245°C 리플로, 220도 델타에서 시작됩니다. 1°C/s의 램프 속도는 220도가 220초 또는 3분40초임을 의미하며 4분이 우수한 표적치입니다. 4분으로 나눈 오븐 가열 부분의 총 길이인 램프 속도는 컨베이어 속도로 조정할 수 있는 벨트 속도입니다. 다행히 당사의 BTU 오븐은 100인치이며 벨트 속도 25ipm(분당 인치)과 동일합니다.

대부분의 오븐 제조업체는 플럭스 증기(응축점)를 줄이기 위해 첫 번째 존을 100°C 이상으로 유지할 것을 제안합니다. 저는 솔더 페이스트 "폭발"을 줄이기 위해 120°C 미만에서 시작하는 것을 선호합니다(대형 어셈블리는 예외임). 저는 램프를 점차적으로 생성하기 위해 오븐 존 간 동일한 델타를 사용하기 원합니다(이는 또한 부품 간 델타 T를 줄이는 데 유용함). 한 예는 110/130/150/170/190/210/230/250 및 밸트 속도 25ipm(위에 언급된 당사의 BTU 오븐에 대해)이며, 이에 대한 매우 간단한 보드 수치는 8" x 10" x 0.062", 최고 온도는 235-245°C, 액상선 시간은 45-70초입니다.

물론, 이는 최적의 설정이며 가이드라인일 뿐입니다. 매우 두꺼눈 PCB, 상이한 흡수 프로파일, 오븐에서 연장된 총 시간 등이 필요한 대형 부품 및 매우 작은 부품과 같은 난점이 항상 존재합니다.

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