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SMT 환류 공정의 작업 범위: 솔더 페이스트의 최대 경사도 vs. 램프(또는 평균) 비율

Monday, June 6, 2011

2011년 6월 6일, 월요일 / Ed Briggs 작성

다른 무엇보다도, 솔더 페이스트의 제품자료지에는 SMT 환류 프로필을 디자인하는 고객들을 지원하기 위한 일반적인 가이드라인이 포함되어 있습니다. 이 자료지에는 액상 초과시간, 최고온도, 그리고 램프율 등과 같은 일반적인 권장사항들이 들어 있습니다.

예:

가열 단계:

선형 램프율 또는 텐트형(RTS) 프로필을 사용하면 환류 공정에서 발생할 수 있는 전반적인 불량의 최대치를 줄이는 데 도움이 됩니다. 만약 램프율이 너무 빠르면 솔더 볼, 솔더 비드, 그리고 브리지 현상을 불러올 수 있는 아주 뜨거운 슬럼프를 야기할 수 있습니다. 프로필 예열단계에서의 램프율은 0.5°-2.5°C/초 (0.5°-1°/초 가 이상적임)입니다. 솔더 합금의 용해점 바로 아래에서 20-30 초 동안 잠깐 담그면, RTS 유형의 프로필을 사용할 때 발생하는 툼스토닝 현상의 최소화에 도움이 됩니다.

도표 1: SAC 비납 합금에 사용되는 Indium8.9 용매제의 예

이 주제에 관해 언급하는 이유는 때때로 최대 경사도(대부분의 프로필 소프트웨어에 나오는 카테고리)와 자료지에 수록된 램프율의 차이와 관련해서 혼동이 일어나기 때문입니다.

Max Slope

도표 2: 최대 경사도

최대 경사도는 흔히 PCB 가 대기온도에서 오븐으로 이동하는 첫 번째 구역에서 도달하게 됩니다. 대부분의 경우, 첫 번째 구역의 오븐 구역 설정은 100°C 또는 그 이상입니다. 대기와 첫 번째 구역에서의 온도차는 최소 75°C(25°C 를 대기온도로 가정했을 때)가 되며, 통상 첫 번째 구역에서 발생하는 극단적인 온도변화(최대 경사도)를 쉽게 볼 수 있습니다.

최대 경사도의 초점은 부품적인 측면에서 두드러지며, 열충격을 피하기 위해서는 보통 3°C/s 가 상한선으로 권장됩니다.

Ramp or Average Rate

도표 3: 램프 또는 평균율

램프율은 대기온도(실내온도)에서 최고온도까지의 변화율(일정시간 동안의 온도변화)라고 표현하는 것이 더 적절할 수도 있습니다. 그리고 이것은 실제로는 텐트형 프로필에서 더 많이 사용됩니다.

솔더 페이스트의 관점에서 보면, 일반적으로 1-2°C/s 와 같이 램프율이 낮으면 낮을수록 좋습니다. 이것은 휘발성을 제거해서 솔더 볼, 솔더 비드, 그리고 툼스토닝과 같은 솔더의 불량현상을 최소화하는 데 도움을 줍니다. 이 비율은 우리가0201로 이동하고 개별 부품들은 더 작아지며, 0.5mm 피치 구역 어레이 패키지에서 0.4mm 이하로 작아져서 솔더 페이스트 축적물의 크기가 지속적으로 줄어들면서 더욱 중요해집니다. 이러한 극소화 추세로 인해 그래핑 및 헤드인필로우 불량의 발생이 더욱 일반화되고 있습니다. 환류 공정의 작업 범위는 점점 매우 좁아지고 있으며, 이러한 속성(램프율)은 액상 초과시간과 최고온도 만큼이나 더욱 중요해지고 있습니다.

만약 이같은 주제가 여러분의 SMT 공정에 영향을 미치고 있다면 기꺼이 여러분과 의견을 나누고 싶습니다. 저에게 언제든지 연락을 주셔도 됩니다.