이 게시물은 높은 신뢰성과 낮은 보이드 발생을 위한 강화 솔더 프리폼에 대해 설명하는 시리즈 중 마지막 게시물입니다. 이 게시물에서는 실제로 공극을 방지할 수 있는지 알아보기 위해 DOE의 결과에 초점을 맞출 것입니다.
DOE의 보이드 데이터를 분석했을 때 강화 솔더 프리폼 설계 간에 명확하게 식별할 수 있는 몇 가지 차이점이 있었습니다. 데이터 요약은 아래와 같습니다.
스탠드오프 유형의 경우 처음 두 문자(LM 또는 SM)는 간격의 양을 나타냅니다. 두 번째 두 문자는 스탠드 오프의 양을 나타냅니다(04는 0.004인치, 08은 0.008인치). 모든 디자인의 평균 보이드 비율이 10% 미만이었습니다!! 디자인 중 5개는 10%를 초과하는 데이터 포인트가 없었습니다. 특정 속성의 중요성을 확인하기 위해 추가 분석을 수행했습니다. 이 통계 분석에서 P값이 0.05 미만인 경우 요인 중 하나 이상의 평균이 통계적으로 다른 것으로 간주합니다.
전체 프리폼 두께의 영향을 살펴볼 때 스탠드오프 유형을 분리하여 LM04, LM08, SM04 데이터 세트를 별도로 살펴봤습니다. 모든 경우에서 전체 프리폼 두께가 두꺼울수록 보이드가 덜 발생했습니다. 이 분석의 요약은 아래에 나와 있습니다.
보이드는 표면 장력으로 인해 용융된 땜납에서 주변으로 밀려나면서 빠져나옵니다. 용융된 솔더의 녹지 않은 금속은 이러한 보이드가 빠져나가는 경로를 방해할 수 있습니다. 더 많은 솔더를 사용할 수 있으면 솔더 조인트가 완전히 붕괴되기 전에 보이드가 금속 매트릭스 주변으로 빠져나갈 수 있습니다.
스탠드오프 재료의 패킹 밀도를 조사할 때, 각 전체 프리폼 두께에 대해 SM과 LM의 보이드 차이를 개별적으로 조사했습니다. 이 분석 결과는 아래에 요약되어 있습니다.
여기서는 결과가 명확하지 않습니다. 0.016인치 및 0.010인치 두께의 프리폼의 경우 패킹 밀도가 보이드 성능에 큰 영향을 미치지 않았습니다. 0.012인치 두께의 경우 SM 제품이 LM 제품보다 통계적으로 더 우수했습니다. 이러한 결과를 바탕으로 패킹 밀도가 보이드에 영향을 미친다고 단정적으로 말할 수는 없습니다. 데이터에 따르면 이 요인은 기껏해야 보이드 발생에 미미한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.
스탠드 오프의 두께도 조사했습니다. 이 경우, 각 프리폼 두께에 대해 LM04와 LM08을 비교했습니다. 모든 프리폼 두께에서 스탠드오프(08)가 높을수록 항상 통계적으로 유의미하게 더 높은 보이드가 발생했습니다. 이는 보이드의 탈출을 방해하는 고체 스탠드오프 소재와 관련해서도 설명할 수 있습니다. 08 소재는 더 두껍기 때문에 04 소재에 비해 프리폼에 내장된 스탠드오프 금속의 전체 부피가 더 많을 수 있습니다. 고체 소재가 많을수록 보이드가 용융 땜납에서 빠져나가는 것을 방해할 가능성이 있습니다. 요약은 아래와 같습니다.
이 연구에서 분석된 최종 파라미터는 플럭스 비율입니다. 산화물 제거 및 휘발의 화학적 원리에 따라 플럭스가 많을수록 보이드가 더 많이 발생할 것으로 예상됩니다. 기본적으로 제품이 리플로우를 거치면서 플럭스는 금속 표면의 산화물을 제거합니다. 이러한 산화물 제거 과정에서 약간의 증기가 발생합니다. 또한 플럭스에는 고온에서 휘발되는 비활성 성분이 있습니다. 이러한 두 가지 플럭스 특성으로 인해 용융 땜납에 증기가 포집될 수 있습니다. 그러나 이 연구에서는 1%와 2% 플럭스 간에 유의미한 차이가 나타나지 않았습니다. 아마도 1%의 플럭스 차이가 보이드에 영향을 미칠 만큼 충분하지 않았을 것으로 추측할 수 있습니다. 이 부분은 추가 연구가 필요한 부분입니다.
요약하면, 강화 솔더 프리폼에 대한 연구를 통해 일관된 솔더 조인트 본드라인을 제공함으로써 솔더 조인트의 신뢰성을 개선하는 데 도움이 될 수 있음을 알 수 있습니다. 또한 프리폼의 최종 두께, 스탠드 오프 재료의 패킹 밀도, 스탠드 오프의 두께를 모두 조정하여 솔더 조인트의 보이드 양에 영향을 줄 수 있음을 보여줍니다. 강화된 프리폼의 최적화된 설계를 통해 이 기술은 신뢰성이 높고 보이드가 적은 솔더 조인트를 생산할 수 있다는 것이 분명합니다. 이 기술은 솔더 조인트의 붕괴를 제어하지 않으면 과도하게 붕괴될 수 있는 무거운 부품을 다룰 때 더욱 필요할 수 있습니다. 솔더의 붕괴를 제어하기 위한 와이어 본드 스티칭과 같은 추가 공정 단계 없이 스탠드오프에 빌드되는 이 기술은 조립업체의 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
'다음에 뵙겠습니다,
Adam
