솔더 페이스트는 무엇에 사용됩니까?

솔더 페이스트가 실제로 하는 일

속담솔더 페이스트"납땜에 사용된다"는 것은 기술적으로는 정확하지만 아무 것도 알려주지 않습니다. 이 업계에서 15년을 일한 후에도 대부분의 사람들은 여전히 이 기술이 실제로 무엇을 하는지 표면적인 수준으로{2}}이해하고 있는 것으로 나타났습니다. 분석해 보겠습니다.

솔더 페이스트가 존재하는 이유 중 하나는 -전자 부품과 PCB 사이의 연결을 설정하는 것입니다. 이러한 연결은 동시에 두 가지 작업을 수행해야 합니다. 즉, 전기를 전도하고 부품을 제자리에 고정해야 합니다. 둘 중 하나라도 놓치면 문제가 발생합니다.

SMT 라인 프로세스는 간단합니다. 패드에 솔더 페이스트를 인쇄하고, 기계가 구성요소를 상단에 떨어뜨리고, 전체 보드가 리플로우 오븐을 통과하는 -선택 및{1}} 배치가 이루어집니다. 온도가 약 230도에 도달하면 페이스트의 금속 입자가 녹아 흐르고 패드와 리드를 적시고 솔더 조인트로 응고됩니다.

충분히 간단하게 들립니다. 하지만 생각해 보세요.-스마트폰 마더보드에는 수천 개의 납땜 접합부가 있고 모든 납땜 접합부가 제대로 작동해야 합니다. 하나의 조인트가 불량하고 전체 장치가 작동하지 않습니다. 우리는 한 BGA가 아래의 단일 조인트에서 젖음성이 좋지 않은 배치를 한 번 경험했습니다. 반품률은 최대 3%까지 치솟았습니다. 그 달에는 모두에게 보너스가 지급되었습니다.

사람들은 이 사실을 잊어버립니다.

고속-픽-및-플레이스 기계는 시간당 수만 개의 부품을 장착할 수 있습니다. 배치 후 보드가 오븐에 닿기 전에-작은 부품이 미끄러지는 것을 방지하는 것은 무엇일까요? 페이스트의 끈적임.

이것을 과소평가하지 마세요. 인쇄와 리플로우 사이에는 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 보드는 운반되고, 처리되고, 때로는 일시적으로 보관됩니다. 페이스트의 끈적임이 너무 빨리 사라지면 구성 요소가 표류하거나 완전히 떨어집니다. 업계에서는 이를 측정하기 위해 "접착 수명"을 사용합니다. 다양한 브랜드, 다양한 모델-매우 다양합니다. 이를 라인의 사이클 시간과 일치시켜야 합니다.

솔더 페이스트는 순수한 금속 분말이 아닙니다. 중요한 부분은 플럭스입니다. 플럭스가 없으면 납땜이 제대로 작동하지 않습니다.

구리 패드는 공기에 노출되면 산화됩니다. 산화물 층은 보이지 않지만 솔더가 제대로 젖는 것을 차단합니다. 플럭스는 가열되면 활성화되고 산화물과 반응하여 금속 표면을 청소합니다. 또한 용융된 땜납의 표면 장력을 낮추어 확산을 돕습니다.

몇 가지 유형이 있습니다: 로진-기반, 수용성-, 비세정-. 납땜 후 세척 단계를 건너뛰기 때문에 이제는 세척이 중요하지 않습니다. 그러나 나중에 컨포멀 코팅을 적용하거나 보드를 깨끗해 보이도록 하려면 여전히 청소해야 합니다.

리플로우 온도 프로파일은 4단계로 구성됩니다. 페이스트는 각각 다르게 동작합니다.

예열(실온 ~150도): 용매가 증발하기 시작합니다. 램프가 너무 빠르면 솔벤트가 격렬하게 끓어오르고-어디서든 솔더 볼이 생길 수 있습니다. 초당 1~3도를 유지하세요.
담그다(~150도 ~ 190도): 플럭스는 패드와 리드의 산화물을 활성화하고 공격합니다. 이 단계는 또한 큰 구성 요소와 작은 구성 요소의 온도가 크게 다르지 않도록 전반적으로 온도를 균일하게 유지하는 데 도움이 됩니다.
리플로우(무연의 최고 온도는 약 235-245도-): 금속 입자가 녹아 액체 납땜으로 합쳐져 패드와 리드 사이의 틈을 적시고 채웁니다. 액체는 모재 금속과 반응하여 금속간 화합물층을 형성합니다. 이 부분은 30~60초만 지속됩니다. 더 길어지고 IMC가 너무 두꺼워져 실제로 신뢰성이 저하됩니다.
냉각: 땜납이 굳어집니다. 일반적으로 초당 3~4도입니다. 너무 느리면 입자 구조가 거칠어지고 관절이 약해집니다. 너무 빠르면 열 스트레스가 발생할 위험이 있습니다.

많은 사람들은 솔더 페이스트가 대형 SMT 라인에만 사용된다고 가정합니다. 사실이 아닙니다.

프로토타이핑 및 소규모 배치:

샘플을 만드는 엔지니어는 수동 인쇄를 위해 간단한 스텐실을 사용한 다음 벤치탑 리플로우 오븐이나 뜨거운 공기총을 사용합니다. 효율성은 떨어지지만 품질은 생산 수준에 근접할 수 있습니다. 제가 시작할 때 이것저것 많이 했어요. 손이 떨리면 보드 전체가 망가집니다.

재작업:

라인에서 보드 결함이 발생하면 고객이 반품합니다.-구성 요소를 교체할 때마다 솔더 페이스트가 필요합니다. 표준 프로세스: 불량 부품 제거, 패드 청소, 페이스트 재도포, 새 구성 요소 배치, 국부 가열.

리플로우의 관통-구멍

웨이브 솔더링을 의미하는 데 사용되는 스루홀 구성요소입니다.{0}} 이제 더 많은 공장이-동일 보드에 스루홀 및 SMT 부품을 배치하고 리플로우를 통해 모든 것을 함께 실행합니다. 스텐실에 특수 개구부를 디자인하고, 관통 구멍 위치에 추가 페이스트를 인쇄하고, 구성 요소를 삽입하고, 리플로우합니다. 웨이브 납땜 단계를 제거하고 비용을 절감합니다.

BGA, CSP, QFN:

칩 아래에 숨겨진 관절. 다리미로 만질 수 없습니다. 솔더 페이스트와 리플로우가 유일한 방법입니다. 패키지가 줄어들고 피치가 더 단단해짐에 따라 입자 크기 및 인쇄 정확도에 대한 요구 사항이 계속 높아지고 있습니다.

같은 소재, 업종에 따라 전혀 다른 초점

가전제품

가전제품중요한 것은 속도와 비용입니다. 스마트폰과 태블릿은 연간 수천만 대를 출하하고, 라인은 빠르게 가동되며, 인쇄 가능성과 공정 기간이 가장 중요합니다. 비용이 가장 중요합니다.{2}}비용이 더 많이 들지만 신뢰성 향상이 미미하다고요? 아무도 사지 않습니다.

자동차

자동차한 단계 위입니다. 엔진실의 ECU는 125도, 때로는 150도에 도달할 수 있습니다. 지속적인 진동을 추가하십시오. 고온-내열성과 피로 저항성이 중요해집니다. 15년 수명을 위한 자동차 디자인. 잘못된 납땜 접합으로 인해 안전 사고가 발생할 수 있습니다. 전체 공급망을 통한 품질 관리는 소비자보다 훨씬 엄격합니다.

의료

의료신뢰성에 집착하는 경향이 있습니다. 심박조율기, 이식형 장치-납땜 접합부 결함은 직접적인 생명을 위협합니다. 일반적으로 100% 테스트, 배치 추적성, 엄격한 공급업체 감사를 의미합니다.

항공우주 및 군사

항공우주 및 군사자신의 세계입니다. 여전히 수많은 납 함유 솔더 페이스트(규제 면제)를 사용하고 있습니다. 주석-납에 대한 수십 년 간의 -장기 신뢰성 데이터입니다. 무연-은 발전하고 있지만 극한 환경에서는 동일한 수준으로 검증되지 않았습니다.

산업 및 전력 전자

산업 및 전력 전자고전류 및 열 방출에 관심이 있습니다. 인버터의 전력 장치, 태양광 인버터-접합부는 전기뿐 아니라 열도 전도해야 합니다. 낮은 공극률이 핵심입니다. 일부 응용 분야에는 고-은 페이스트 또는 소결 은 공정이 사용됩니다.

LED 조명

LED 조명기판 문제가 있습니다. LED는 일반적으로 알루미늄 또는 세라믹 기판에 사용됩니다. 열팽창 계수는 구리와 완전히 다릅니다. 페이스트에는 강력한 열 순환 저항이 필요합니다.

전자제품은 점점 더 작아지고 더 강력해지고 있습니다. 솔더 페이스트에 대한 새로운 도전.

피치가 줄어들고 있습니다. 주류 가전제품의 두께는 이미 0.3mm 이하입니다. 유형 5(15-25μm) 또는 유형 6(5-15μm) 입자가 필요합니다. 입자가 미세할수록 산화물 표면적이 늘어나고 보관 및 취급 요구 사항이 엄격해집니다.

무연-은 계속 진화하고 있습니다. 무연이 주류로 자리잡은 지 거의 20년이 지났지만-고신뢰성 애플리케이션의 교체는 여전히 진행 중입니다. 저-은 및 은-함유 제제는 뜨거운 연구 분야입니다.{7}}비용과 위스커 위험을 줄입니다.

새로운 용도를 찾는 저온-페이스트 페이스트. 전통적으로 열-에 민감한 부품(주석-비스무트 합금, 융점 ~138도)에 사용되었습니다. 유연한 전자 장치와 웨어러블이 인기를 얻으면서 유연한 기판은 정상적인 리플로우 온도를 처리할 수 없기 때문에 수요가 증가하고 있습니다.

고전력 납땜 요구를 충족시키는 EV 및 재생 가능 에너지 배터리 관리 시스템, 모터 컨트롤러-고전류 연결에는 심각한 전류-전달 및 열 방출 용량-을 갖춘 조인트가 필요합니다. 신뢰성이 높은 페이스트 및 소결 재료 개발을 추진하고 있습니다.-

이러한 모든 응용 분야는 솔더 페이스트가 마법이 아닙니다. 조건이 맞아야 합니다.

선택이 중요합니다.무연 또는 무연 또는 무연, 입자 크기 등급, 플럭스 유형, 점도 범위-특정 용도에 따라 선택하세요. 잘못된 선택은 수율이 떨어지거나 더 나쁘게는 전체 배치가 폐기되는 것을 의미합니다.
프로세스 제어가 전부입니다.스텐실 두께와 개구 디자인은 인쇄량을 결정합니다. 스퀴지 압력과 속도는 일관성에 영향을 미칩니다. 리플로우 프로파일의 모든 매개변수는 솔더 품질과 연결됩니다. 페이스트가 너무 많으면 브리징과 반바지가 발생합니다. 너무 적고 관절이 차갑습니다. 온도가 너무 높아 부품이 손상되었습니다. 너무 낮고 젖음성이 좋지 않습니다.
보관이 적절해야 합니다.솔더 페이스트의 유통기한은-일반적으로 냉장 보관 시 6개월에서 1년입니다. 개봉한 후에는 빠르게 사용하세요. 장기간의 공기 노출은 수분 흡수, 산화, 점도 변화를 의미합니다. 예열 시간-, 교반 방법 등의 세부 사항이 인쇄 결과에 영향을 미칩니다.
검사를 건너뛸 수 없습니다.품질을 확인하기 위해 인쇄 후 SPI. 리플로우 후 AOI 또는 X-레이를 사용하여 조인트를 확인합니다. BGA 및 기타 숨겨진 조인트? 오직 X-레이만이 공극과 그 아래의 가교를 드러낼 수 있습니다.

결론: 솔더 페이스트의 가장 기본적인 작업은 구성 요소와 보드 사이의 전기적, 기계적 연결입니다. 그 과정에서 임시 고정 및 표면 청소도 담당합니다. 적용 분야는 대량 생산부터 프로토타입, 재작업까지 다양합니다. 다양한 산업 분야에서는 다양한 성능 측면에 관심을 둡니다.