솔더 페이스트에 금속 부하 – 검토 (파트 1)

초기 블로그 게시물에서 언급했던 바와 같이, 솔더 페이스트의 합금 타입, 분말 입자 크기 분포 (PSD), 및 금속 부하 (금속 중량 퍼센트 또는 "%w/w")가 유동학 및, 이런 이유로 솔더 페이스트의, 사용 상의 성능에 영향을 줍니다. 고객들이 일관된 제품 (동의된 공차 이내 )을 받는 것을 보장하도록 3가지 IPC 테스트 방법들이 사용됩니다.

이 게시물에서, 우리가 초점을 둘 테스트 하나는 %w/w 금속 부하 테스트이고, 이것은 수십 년간 변경되지 않았고 거의 항상 잘못된 대답을 줍니다. 그것은 상당히 강력한 진술이며, 따라서 저는 블로그 게시물의 이 짧은 시리즈에서 증거를 보여드릴 것입니다. %w/w금속 부하 테스트는 마감된 제품을 평가하는 오직 유일한 것임을 주목하십시오. 합금 적합성과 PSD가 페이스트를 혼합하기 전에, 분말에 대해서 결정됩니다.

대부분의 논쟁이 될 것인, “잘못된 대답” 부분으로 시작합시다.

표준 %w/w테스트 방법의 본질, (IPC-TM-650 2.2.20 "중량에 의한 솔더 페이스트 금속 함량")은 무게 50그램 솔더 페이스트 샘플이 리플로우되고, 플럭스 잔유물이 세척되고, 건조된 것이며, 리플로우된 솔더의 최종 단일 버튼은 원래 솔더 페이스트에서 현 솔더 금속의 무게를 계산할 수 있도록 계량되었습니다.

그렇다면 왜 잘못된 것입니까? 왜냐하면 대답이 거의 항상 기대된 것보다 낮고, 종종 정밀하게 제어할 수 있는 양보다 훨씬 적기 때문에 우리는 “제조 타겟 퍼센트 금속” (MTPM)으로 부를 수 있습니다. 우리는 잠시 후에 MPTM에 대해서 말할 것이지만, 지금은 단지 현재 J-STD-005A (여기 목록) 섹션 3.4 (금속 퍼센트)는 “사용자의 구매 주문서에 지정된 명목 수치의 +/- 1.0%”를 허용하고, 이것은 잠재적으로 폭넓게 다양하게 사용되는 솔더 페이스트의 충분히 넓은 범위인 것을 주목하십시오.

MPTM은 대부분의 경우에서 소수점 2자리 훨씬 너머 (0.01%보다 나은) 정밀한 보정 계량 장치를 사용하여, 고객의 주문에 대한 솔더 페이스트의 혼합에 사용된 것으로서,극히 잘 특성화되어 있습니다. 실무에서, 제조 컨트롤은 배치에서부터 배치까지 금속 부하의  +/-0.10% 재생산성 보다 훨씬 더 나은 것을 허용하도록 쉽게 배치되어 있고, 이 중량 데이터는 다른 중요한 세부적인 사항들과 더불어 연관된 배치 데이터에 문서화되어 있습니다. 이러한 이유로, 평판이 좋은 솔더 페이스트 제조업체는 제품 라벨과 품질 문서에 명시된 %w/w 솔더 페이스트 금속 부하이며, 앞서 언급한 “명목 수치”와 동일한 것으로 취합니다.

따라서 우리가 표준 솔더 페이스트 IPC 금속 부하 테스트를 할 때 어떤 결과를 얻을까요? 표준용 데이터, 장기 실행 무연 솔더 페이스트는 발생한 것들을 보여주기 위해서 수집되었습니다. 첫째, 우리가 표준 편차의 관점에서 개체 분포에 대해서 말할 것이기 때문에, 내재하는 가정은 그 데이터가 정상적으로 분포된 것이지만, 그러나 그 가정을 테스트할 필요가 있습니다.

심지어 그 제한된 데이터 세트가 가능할지라도 (121 데이터 포인트) 그것에 일부 증거가 있고, 비록 그 데이터가 평균값에 대해 대칭 분포되어 있더라도, 그것은 표준 가우스 분포에 잘 맞지 않습니다; 아마도 거의 같은 평균에서 두 분포의 중첩 상태임. 그렇지만, 우리는 토론 목적을 위한 표준 벨 곡선에 맞는 첫 번째 순서 가정을 할 수 있습니다.

플럭스의 영향은 어떻습니까? 우리는 임의로 선택된 노-클린 (NC) 데이터 포인트 및 물 세척 가능 / 수용성 (WS) 페이스트들을 를 좀 더 연구하였고, 일부 흥미로운 결과를 얻었습니다. 아래를 참조하세요:

수용성 페이스트들에 대한 일관된-낮은 평균 중량 손실은 다음 블로그 게시물에서 논의될 것입니다. +/- 1% IPC표준 허용된 공차 평균 심지어 허용가능한 공차의 3시그마 정의로도 테스트에 통과할 것입니다. 결과가 지속적으로 낮은 측에 있는 사실은 %w/w공차의 큰 폭 때문에 알 수 없습니다.

요약하면, 금속 부하의 한정적인 측정으로서 IPC TM-650 2.2.20를 취한 테스트 결과는 그러므로 마치 스마트 시계 대신 잘못된 방향을 알려주는 해시계 지시침을 사용한 것과 같습니다. 그것은 시계 충전을 잊은 경우에만 유용합니다.

지속적으로 낮은 금속 부하 결과들에 대한 더 많은 이유들, 플럭스 영향, 및 입자 크기의 영향은 저의 다음 게시물에 계속됩니다.

감사합니다!

앤디