일시 중지 반응:중요한 솔더 페이스트 매개변수

여러분,
솔더 페이스트는 아마 틀림없이 전자 어셈블리에서 가장 고도로 설계된 소재입니다. 본 소재는 좋은 성능에 걸맞아야 하는 많은 특성들을 가지고 있습니다. 이 소재는 저온 및 고온 슬럼프에 저항하는 명확한 솔더 페이스트 디포짓을 제공해야 합니다. 페이스트는 구성 요소를 PWB에 고정할 수 있는 적절한 점착성을 제공해야 합니다. 리플로우 오븐을 통과할 때 플럭스는 PWB 패드의 모든 산화물을 제거해야 하며 온도가 상승할 때 플럭스의 산소 장벽은 솔더 입자를 산화로부터 보호해야 합니다.
생산성에 상당한 차이를 줄 수 있는 솔더 페이스트 매개변수가 하나 있는 데, 바로 RTP(일시 중지 반응)입니다. 어셈블리 라인을 "일시 중지"해야 하는 경우가 있습니다. 구성 요소 배치 기계에 구성 요소를 로드하는 경우, 그 예가 될 수 있습니다. 이 일시 중지 동안 일부 솔더 페이스트가 경화됩니다. 이 경우 첫 번째 스텐실 인쇄는 폐기해야 합니다. 스텐실에서 페이스트를 청소하는 데 최대 10분이 걸릴 수 있습니다. 이 프로세스를 하루에 여러 번 수행하면 생산 손실이 상당할 수 있습니다.
우수한 솔더 페이스트는 인쇄 성능에 큰 영향을 미치지 않고 스텐실에서 한 시간 이상 정지된 상태(즉, 인쇄되지 않음)로 있을 수 있어야 합니다. 위에서 언급한 바와 같이 실장 기계에 구성 요소를 보충하기 위해 또는 예를 들어 사소한 유지 관리 문제로 인해 SMT 라인을 중지해야 하는 경우, 일시 중지 상황이 발생합니다. 그러나 인쇄가 일시 중지되면 일부 페이스트가 "경화됩니다”. 이러한 바람직하지 않은 특성을 일시 중지 반응 불량이라고 합니다. 그림 1은 일시 정지 시간의 함수로서 3개의 솔더 페이스트에 대한 솔더 페이스트 디포짓을 보여줍니다. 이 실험에서는 솔더 페이스트를 혼합하지 않고 페이스트 병에서 직접 스텐실에 놓았습니다. 솔더 페이스트 3의 초기 인쇄 볼륨은 5300mils3에 불과합니다. 세 번만 더 인쇄하면 최대 9100mil3까지 올라갑니다. 1시간 동안 일시 중지한 후, 솔더 페이스트 3은 7500mils3로 급락합니다. 솔더페이스트 2는 솔더페이스트 디포짓의 부피가 훨씬 더 일정하지만, 솔더페이스트 1이 가장 좋습니다.

그림 1. 3가지 솔더 페이스트의 일시 중지 반응 측정.

어셈블러가 솔더 페이스트 3을 사용하는 경우, 일시 정지 후 인쇄된 첫 번째 PWB는 불합격 처리를 해야 할 경우도 있습니다. 일반적으로 이러한 상황에서는 어셈블러는 일시 중지 후, 첫 번째 인쇄 후 보드를 깨끗하게 닦고 다시 인쇄해야 합니다. 이 작업은 몇 분 정도 걸립니다.
몇 분은 큰 문제처럼 들리지 않습니다. 그러나 저는 이 생산 시간 손실의 생산성 비용을 평가하기 위해 엔지니어와 협력했습니다. 한 연구에서 저희는 7%의 생산성 손실을 발견했습니다. 예를 들어, 어셈블리 라인이 일시 중지 반응이 좋은 솔더 페이스트로 일정 기간 동안 10,000개의 PCB를 생산할 수 있다면 일시 중지 반응이 솔더 페이스트 3과 같은 경우, 9300개의 PCB만 생산할 수 있습니다. 이 7%의 생산성 손실은 일시 중지 후 재인쇄를 수행하는 시간 손실로 인한 것입니다.
SMT 어셈블리는 약 40년 동안 사용되어 왔습니다. 따라서 모든 솔더 페이스트에 우수한 RTP가 있을 것이라고 생각할 수 있습니다. 슬프게도, 그렇지 않습니다. 따라서 우수한 RTP는 솔더 페이스트를 평가할 때 측정해야 할 첫 성능 지표들 중 하나입니다.
감사합니다,
론 박사