Flux가 실제로 하는 일
충분히 논의되지 않은 플럭스에 관한 사항은 다음과 같습니다. 플럭스는 근본적으로 희생 재료입니다. 활성제-로진-에서 파생된 아비에트산, 유기 할로겐화물 또는 합성 화합물-은 가열 중에 구리 산화물(Cu2O 및 CuO)을 화학적으로 환원시켜 기본 금속으로 되돌리기 위해 존재합니다. 이 반응은 빠르게 일어납니다. 정말 빠릅니다. 그리고 이러한 활성제가 소비되면 재산화로 인해 습윤 기간이 저하되기까지 약 90-180초 정도의 시간이 주어집니다.
IPC J-STD-004 분류 시스템은 이를 4개-문자 코드로 분류합니다. ROL0은 로진 기반, 낮은 활성, 제로 할로겐화물을 의미합니다. ORM1은 중간 정도의 활성과 할로겐화물 함량을 갖는 유기 플럭스를 나타냅니다. 대부분의 엔지니어는 몇 가지 일반적인 명칭을 기억하고 이를 하루라고 부릅니다.
차량 부품-로진, 합성수지 또는 글리콜-기반 캐리어-는 두 가지 용도로 사용됩니다. 산화물 환원 시 생성된 금속염을 용해시키고, 납땜 시 접합부를 물리적으로 코팅하여 대기 재산화를 방지합니다.- 수용성 플럭스는 깨끗하게 헹구지만 보드에 남겨두면 수분을 미친 듯이 흡수하는 폴리에틸렌 글리콜 유도체를 사용합니다. 로진은 정상적인 조건에서 전기적으로 불활성인 호박색 잔류물로 응고됩니다. 노-클린 제제는 설계상 최소한의 잔여물을 남기지만, "노-클린"은 가혹한 서비스 조건이나 특정 표면 마감 처리에서 다소 오해를 불러일으킬 수 있지만, 이러한 잔여물도 문제를 일으킬 수 있습니다.
솔더 페이스트: 엔지니어링된 조합
솔더 페이스트는 별도의 플럭스 적용 단계를 완전히 제거합니다. 합금 분말-기존 애플리케이션용 Sn63/Pb37 공융, RoHS 준수용 SAC305(Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5)-는 제어된 비율로 플럭스 매질에 부유됩니다. 페이스트는 요변성 유체처럼 작용합니다. 즉, 스텐실에서는 안정적으로 위치하지만 스퀴지의 전단 응력 하에서는 흐릅니다.
입자 크기는 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 더 중요합니다. 유형 3 분말(직경 25-45μm)은 0.5mm 피치 부품에 적합합니다. 0.3mm 피치로 떨어지면 유형 4(20-38μm) 또는 유형 5(15-25μm)가 보입니다. 분말이 미세할수록 표면적이 넓어지며, 이는 보관 중 산화 속도가 빨라지고 리플로우 중 플럭스 수요가 높아진다는 의미입니다. 항상 절충안이 있습니다.
스토리지 요구 사항으로 인해 작업 현장에서 많은 골치 아픈 문제가 발생합니다. 솔더 페이스트는 다양한 메커니즘을 통해 분해됩니다. 금속 입자가 산화되고, 플럭스가 캐리어에서 분리되고, 불완전한 씰을 통해 용매가 증발합니다. 0-10도에서 냉장 보관하면 유통기한이 3~6개월로 늘어납니다. 실온에 놔두면 몇 주 안에 분해가 가속화됩니다. 모든 페이스트 병은 사용 전 4~8시간 동안 주변 환경과 평형을 유지해야 합니다. 차갑게 열어두면 응축으로 인해 플럭스가 오염됩니다.
스텐실 인쇄 현실
스텐실 두께 선택은 면적 비율 규칙을 따릅니다. 즉, 신뢰성 있는 페이스트 방출을 위해서는 개구부 개구부를 벽면 면적으로 나눈 값이 0.66을 초과해야 합니다. 150μm 두께의 스텐실은 대부분의 애플리케이션에 적합합니다. 파인-피치 BGA에는 100μm 또는 심지어 80μm가 필요할 수 있습니다. 레이저-절단 스텐실은 화학적 에칭보다 더 깨끗한 애퍼처 벽을 제공하며 이는 전사 효율성으로 직접적으로 이어집니다.
전체 페이스트-온-패드 공정은 페이스트 침전물 내 응집 결합을 유지하면서 페이스트와 스텐실 벽 사이의 접착 결합을 파괴하는 것에 달려 있습니다. 이것이 잘못되면 리플로우를 통해 오픈 조인트 또는 단락으로 전파되는 불완전한 채우기, 접힌-귀, 인쇄 브리징-결함을 보게 될 것입니다.
무엇을 사용할 때
프로세스 제약 조건을 이해하면 의사 결정 트리는 복잡하지 않습니다.
솔더 페이스트는 SMT 어셈블리를 지배합니다.리플로우 납땜{0}}대류, 기상 또는 IR-을 위해서는 부품 배치 전에 납땜 재료를 패드에 미리 배치해야 합니다.- 생산량에 대한 실질적인 대안은 없습니다. 픽-앤-플레이스 기계는 점착성 페이스트 침전물 위에 구성요소를 침전시킵니다. 페이스트 접착력은 리플로우 오븐으로 운반되는 동안 모든 것을 제 위치에 고정합니다.
독립형 플럭스는 다양한 애플리케이션에 사용됩니다.스루홀 구성요소에 대한 웨이브 납땜은 스프레이 또는 폼 플럭서를 사용하여 보드가 용융된 납땜 웨이브에 접촉하기 전에 보드 밑면을 코팅합니다. 재작업 스테이션은 수리할 접합부에 직접 적용되는 액체 또는 젤 플럭스에 따라 달라집니다. 수동 납땜은 전통적으로 플럭스-코어드 와이어를 사용하지만, 보충 플럭스를 사용하면 산화된 표면이나 어려운 합금의 결과가 향상됩니다.
선택적 납땜-혼합-기술 보드를 위한 하이브리드 접근 방식-은 일반적으로 선택적 노즐이 접촉하는 곳에만 재료를 적용하는 전용 플럭스 제트를 사용합니다.
리플로우 프로파일 문제
이것이 바로 플럭스 화학이 열 공학과 교차하는 지점이며 상황이 정말 복잡해지는 지점입니다.
표준 리플로우 프로파일에는 4개의 영역이 있습니다. 초당 1-3도-로 주변 온도에서 약 150도까지 예열 램프는 처리량을 위해 충분히 빠르며, 세라믹 커패시터의 열 충격을 방지하고 어셈블리 전체에 균일한 가열을 허용할 만큼 충분히 느립니다. 흡수 구역은 60-120초 동안 150-180도 사이를 유지합니다. 이것은 플럭스 활성화가 실제로 일어나는 곳입니다. 용매가 휘발하고 활성화제가 산화물을 공격하기 시작하며 전체 어셈블리가 거의 균일한 온도로 평형을 이룹니다.
그런 다음 정점에 도달합니다. 무연-합금은 액상선보다 30~60초 높은 최고 온도 240-250도(SAC305의 경우 217도)를 요구합니다. 이 창(Cu₆Sn₅) 동안 솔더와 구리 패드 사이의 인터페이스에서 금속간 화합물이 형성됩니다. 너무 짧으면 젖음이 부족해집니다. 너무 길고 금속간 성장이 결합을 약화시킵니다. IMC 레이어가 부서지기 쉽습니다.
냉각 속도는 응고를 통해 초당 3~4도에 도달해야 합니다. 냉각 속도가 느려지면 피로 저항성이 떨어지는 더 큰 입자 구조가 성장합니다.
페이스트의 플럭스는 이 프로필에 엄격한 제약을 설정합니다. 어떤-깨끗한 제제도 활성이 낮지 않습니다.-시작하려면 더 깨끗한 표면과 더 엄격한 공정 기간이 필요합니다. 수용성 페이스트는 적극적인 산화물 제거 기능을 제공하지만 리플로우 후 세척이 절대적으로 필요합니다.- 세척 단계를 놓치면 현장 배포 후 몇 달 내에 도체 사이의 수지상 성장을 볼 수 있습니다.
결함 분류
모든 생산 엔지니어는 SMT 결함 중에서 개인적인 적이 있습니다. 플럭스 및 페이스트 선택과의 관계는 다음과 같습니다.
묘비(맨해튼 효과): 리플로우 중에 칩 부품의 한쪽 끝이 들어 올려집니다. 근본 원인은 습윤력이 고르지 않기 때문입니다.-한 패드가 다른 패드보다 먼저 젖으면 표면 장력으로 인해 부품이 수직으로 당겨집니다. 여기서는 플럭스 활동과 페이스트 볼륨 균형이 중요하지만 패드 형상과 열 대칭도 중요합니다.
솔더 볼링: 리플로우 후에 구성 요소 주위에 작은 구체가 흩어집니다. 다양한 원인으로 인해{1}}예열 시 급속 가열로 인한 솔더 페이스트 튐, 리플로우 중 플럭스 가스 방출 또는 메인 조인트와 결합되지 않는 부품 배치 중 페이스트 압착-이 발생합니다. 낮은-잔류 플럭스는 빠져나온 솔더를 담을 수 있는 차량이 적기 때문에 상황을 더욱 악화시키는 경우가 있습니다.
브리징: 인접한 패드나 리드를 연결하는 과도한 납땜. 인쇄 시(과도한 페이스트, 스텐실 잘못된 등록) 또는 리플로우(불충분한 플럭스 활동, 부품 정렬 불량) 중에 발생할 수 있습니다. 0.4mm 중앙의 미세-피치 부품은 특히 취약합니다.
보이딩: 솔더 조인트 내에 가스 포켓이 갇혀 있습니다. 응고되기 전에 빠져나오지 않는 플럭스 휘발성 물질이 일반적인 원인입니다. 하단-종단 구성 요소-QFN, LGA-는 가스가 배출될 곳이 없기 때문에 최악의 상황을 보여줍니다. 진공 리플로우가 도움이 됩니다. 보이드 경향이 낮은 페이스트 제제도 마찬가지입니다. 일부 응용 프로그램은 25~30%의 공백 영역을 유지하는 방법을 학습합니다.
콜드 조인트/비-습윤: 땜납이 한쪽 또는 양쪽 표면을 제대로 적시지 않았습니다. 불충분한 플럭스 활동, 산화된 표면 또는 액상선 이상의 시간이 부족합니다. 여기서는 플럭스 선택이 정말 중요합니다.-심하게 산화된 보드나 납땜성이 나쁜 부품에는 더 높은-활성 플럭스가 필요합니다.
플럭스 유형: 빠른 요약
로진(R): 천연 소나무-유래 로진을 솔벤트에 담았습니다. 활동이 매우 낮습니다. -주석 도금된 표면에서만 작동하며 그 밖의 다른 용도는 없습니다. 잔류물은 단단하고 불활성입니다. 더 이상 생산에 이것을 사용하는 사람은 없지만 취미로 사용하는 응용 프로그램에서는 지속됩니다.
RMA(약한 활성 로진): 로진에 마일드한 활성제를 더한 제품입니다. 수십 년 동안 사용된 클래식 플럭스 유형입니다. 합리적인 청결도를 기대하면서 손으로 납땜하는 데 여전히 유용합니다.
RA(활성로진): 산화된 표면을 위한 강력한 활성화제입니다. 잔여물은 부식성이 있을 수 있으므로-필수 청소가 필요합니다. ROM1 또는 ROH0과 같은 IPC 분류.
아니요-깨끗함: 잔여물이 남아있지 않도록 설계되었습니다. 낮은 고체 함량(일반적으로 2-5%, 로진 플럭스의 경우 15-30%). 더 깨끗한 시작 표면과 더 엄격한 프로세스 제어가 필요합니다.
수용성-: 유기산- 기반으로 활성이 매우 높으며 제거하지 않으면 완전히 부식됩니다. 우수한 습윤 성능. -리플로우-DI 워터 스프레이 또는 계면활성제 침수 후 수성 세척이 절대적으로 필요합니다. 세척이 이미 프로세스의 일부인 자동차 및 고{6}}신뢰성 애플리케이션에 인기가 있습니다.
실제로 중요한 보관 및 취급 세부 사항
솔더 페이스트는 냉장 보관을 원하지만 사용하기 4시간 전에 꺼냅니다. 프린터에 넣기 전에 섞거나 반죽하고 싶습니다. 일관된 스퀴지 압력과 분리 속도를 확인하고 싶어합니다. 페이스트 로딩 후 첫 번째 인쇄물은 페이스트가 몇 주기 동안 작동한 후 만들어진 인쇄물과 다른 전사 특성을 나타내는 경우가 많습니다.
웨이브 또는 선택적 솔더링을 위한{0}}액체 형태의 플럭스-는 취급 요구가 적지만 여전히 성능이 저하됩니다. 용기가 밀봉되지 않으면 알코올- 기반 플럭스가 증발합니다. 수성- 기반 제제는 시간이 지남에 따라 미생물 성장을 지원할 수 있습니다.
내가 반복적으로 본 가장 큰 실패 모드는 "여전히 괜찮아 보이기 때문에" 유통 기한이 지난 페이스트를 사용하는 것입니다. 페이스트가 잘 인쇄되고 적당한 양이 쌓일 수 있습니다. 그러나 플럭스의 화학적 성질이 저하되어 리플로우 중에 제대로 젖지 않는 아름다운-페이스트 용착물을 얻을 수 있습니다. 관절이 둔하고 거칠어 보입니다. 전기 테스트에서는 일부 오류를 포착합니다. 다른 사람들은 고객에게 배송하고 현장에서 실패합니다.
전화 걸기
SMT 생산의 경우: 항상 솔더 페이스트. 청정도 요구사항과 표면 마감에 맞춰 플럭스 유형을 선택하세요. OSP(유기 납땜 보존제) 보드는 대부분의 경우 -깨끗한 페이스트를 허용하지 않습니다. ENIG(무전해 니켈 침지 금)는 관대합니다. HASL(열풍 솔더 레벨링) 마감재에는 이미 솔더 코팅이 있으므로 플럭스 활동 요구 사항이 더 낮습니다.
전용 라인의 관통홀 조립용:{0}}스프레이 플럭서 또는 폼을 사용하여 액체 플럭스를 적용한 웨이브 솔더링. 혼합-기술 보드의 경우 핀-인-페이스트(침입 리플로우)는 많은 설계에서 웨이브 단계를 제거합니다.
재작업의 경우: 점착성 플럭스 또는 겔 플럭스를 국부적으로 도포합니다. 조인트에는 청소 작업이 필요하지만 재료가 인근 영역으로 이동하는 것을 원하지 않습니다.
프로토타입 작업 또는 소량의 -수작업 조립: 플럭스-코어 납땜 와이어가 대부분의 상황을 처리합니다. 완고한 접합부에는 플럭스 펜을 보관하십시오.
더 넓은 요점은 플럭스와 솔더 페이스트가 대부분의 상황에서 서로 대체할 수 없다는 점입니다.{0}}이 둘은 서로 겹치지만 서로 다른 기능을 제공하는 서로 다른 제품 카테고리입니다. 솔더 페이스트는 플럭스를 포함하는 엔지니어링 시스템입니다. 독립형 플럭스는 솔더 재료가 별도로 도착하는 애플리케이션을 위한 프로세스 소모품입니다. 각각이 적합한 시기와 이유를 이해하는 것은 전자제품 제조에 관련된 모든 사람에게 기본적인 이해력입니다.
더 많은 미묘한 차이가 있는 -합금 선택, 무연-전환 문제, 금속간 화합물 형성의 상세한 물리학, 플럭스 잔류물 분류를 위한 검사 방법이 있습니다. 그러나 일상적인-일부-프로세스 결정을 내리기 위해 여기에서 다루는 기본 사항은 직면하게 될 대부분의 상황을 다룹니다.
