질소를 사용한 대류 리플로우의 장단점

솔더링 공정에 질소 실행을 고려해 본 적이 있는 모든 전자제품 제조업체는 당면한 최대 장애가 비용이라고 말할 것입니다. 제조업체는 판매회사에서 질소를 구매하거나 일부 질소 생성 시스템 유형을 설치해야만 합니다. 결정적인 리플로우 환경은 훨씬 풍부하고 전적으로 자유로운 공기입니다. 제로 원가와 제2-제3 세계 국가들을 포함한 모든 곳에서 이용 가능한 것에 대항하여 경쟁하기는 어렵습니다. 질소, 특히 고청정도 질소 (저 산소)는 범세계적으로는 이용 가능하지 않습니다.

PCB 어셈블리용 리플로우 환경에 질소를 사용하는 사람들은 칩 콘덴서와 저항기 (예. 1205s, 0805s, 0603s, 0402s,등)등과 같은 패시브 회로 요소와 결합된 문제도 인지합니다. 그 문제는 흔히 툼스토닝이라고 (tombstoning) 일컬어지는 불량입니다. 산소 없이, 사실상 용융 솔더의 표면상에 형성된 산화 막은 없습니다. 이 산화 막은 용융 솔더에 작은 표면 장력을 줍니다. 무산소 용융 솔더의 표면 장력은 더 큽니다. 이것은 솔더가 종단 상에서 습윤할 때, 질소 리플로우 환경에서 보여준 물리력이 공기 리플로우 환경에서 보여준 물리력보다 크게 되는 것을 의미합니다. 종단 상에서 솔더 습윤은 그 종단들이 산소의 부재 하에서 가열된 결과로 인해 산화가 덜 될 수 있다는 사실 때문에 더 촉진될 수 있습니다. 이러한 현상은 모두 종단에서 당겨서 끝에 있는 구성요소에 위치시키기에 충분한 습윤 물리력을 초래할 수 있습니다.

그러나 확실히 질소 리플로우 환경에 일부 장점들이 있습니다. 질소 환경에서 리플로우 되었을 때 일어나는 용융 솔더의 더 높은 표면 장력에 대한 지속적인 논의는 최적 피치 구성요소들을 포함한 애플리케이션에서 이점으로 이어집니다. 이 더 높은 표면 장력은 일단 용융된 솔더는 융합을 원할 것이기 때문에 브리징 발생을 감소할 수 있고, 이것은 그 솔더가 패드 상에서 후퇴를 원하도록 초래할 것입니다. 또한 이 구조는 중간 칩 솔더 볼과 리플로우 동안 원하지 않는 곳에 솔더가 놓이는 다른 유사한 불량을 완화하도록 도울 수 있습니다.

질소 리플로우와 공기 리플로우를 비교할 때 개선된 습윤도 기대할 수 있습니다. 이는 원칙적으로 꽤 기본입니다. 산화하기 쉬운 구성요소 리드나 PCB 패드 표면들은 산소가 거의 없기 때문에 질소 리플로우 환경에서 더 이상 산화할 수 없습니다. 플럭싱 에이전트들은 힘들게 표면을 닦을 필요가 없으며 습윤은 곧 더 빠르게 발생할 수 있습니다.

산화 문제들은 구성요소와 PCB 표면에만 제한되지 않습니다. 그것은 솔더 자체에도 영향을 줄 수 있습니다. 많은 양의 PCB 어셈블리는 솔더 페이스트로 실행됩니다. 솔더 페이스트는 플럭스 매개체에서 솔더 입자의 부유물입니다. 페이스트의 솔더 입자는 공기 리플로우 동안, 특히 플럭스가 흘러 넘치고 솔더 입자 노출 및/ 또는 플럭스 산화 저항이 솔더 입자를 보호할 만큼 충분하지 않을 경우, 산화 대상입니다. 이것은 종종 “그레이핑”으로 알려진 외관 불량을 초래할 수 있습니다.

궁극적으로 심지어 여기서 헤드 인 필로우 등과 같이 명명되지 않은 것들도, 사실상 모든 산화와 결합된 불량은 주로 공기를 질소 리플로우로 변경하여 완화될 수 있습니다.

거의 틀림없이 항상 질소 사용이 불필요한 애플리케이션들이 있습니다. 그리고 비용은 질소를 실행하기 전에 사람들이 심사 숙고하도록 만들 것입니다. 그러나, 대류 리플로우 솔더링 공정의 특정한 양상을 향상하고 싶은 사람들에게, 질소 사용은 핵심이 될 수 있습니다.