이전 게시물에서 저는 전자 부품 조립 과정에서 발생하는 대규모 그라운드 플레인 보이드 현상에 대해 다루며, ‘이시카와 다이어그램’이라는 통계 도구를 언급한 바 있습니다. 이 도구는 공정을 체계적으로 정리하는 데 도움이 되며, 잠재적인 결함 원인과 공정 변수가 미칠 수 있는 영향을 보여주는 훌륭한 시각적 보조 수단이 됩니다. 해당 이시카와 다이어그램을 통해 솔더 페이스트가 보이드 현상에 큰 영향을 미칠 수 있음이 입증되었습니다. 오늘은 이 주제를 좀 더 깊이 파고들어, 솔더 페이스트를 최적화함으로써 전자 부품 조립 과정에서 발생하는 대형 그라운드 플레인 솔더 보이드 현상을 최소화할 수 있는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다.
오늘날 전자제품 제조 업계에서는 다양한 용도에 맞춰 수많은 종류의 솔더 페이스트가 사용되고 있습니다. 이것이 보이드 발생에 어떤 영향을 미치는지 간단히 살펴보겠습니다.
솔더 페이스트는 부피 기준으로 대략 50%가 플럭스 베이스, 50%가 솔더 분말이며, 일반적으로 중량 기준으로 88~90%가 금속으로 구성됩니다(합금 및 용도에 따라 다름). 공극 발생과 관련하여, 솔더 페이스트 간의 가장 큰 차이점은 플럭스 베이스에 있습니다. 시장에는 다양한 플럭스 베이스 옵션이 존재합니다. 일부는 노클린(no-clean) 유형이고, 일부는 수용성이며, 일부는 RMA로 분류됩니다. 각기 다른 요구 사항과 과제를 충족하도록 설계된 이러한 조성물은 상당히 다양합니다. 결과적으로, 일부 솔더 페이스트는 공극 발생 측면에서 다른 제품보다 더 우수한 성능을 보입니다.
더 근본적인 사실(그리고 엔지니어가 필요한 이유)은, 공극 현상이 공정 엔지니어가 관리해야 할 유일한 문제가 아니라는 점입니다. 우리는 또한 미세 구조 인쇄, 뒤틀림이 심한 부품, NWO 및 HiP의 완화/제거, 높은 ECM 신뢰성 성능, ICT 1차 통과 수율과 관련된 솔더 페이스트 성능에도 주의를 기울여야 합니다. 다시 말해, 제조업체들이 매일 직면하는 포괄적인 과제 목록을 해결할 수 있는 단 하나의 만능 해결책은 존재하지 않습니다.
솔더 페이스트를 좀 더 자세히 살펴보면, 점도, 금속 함량, 합금, 금속 메쉬 크기(입자 크기 분포) 등과 같이 보이드 발생에 간접적인 영향을 미치는 요인들이 있습니다.
점도가 높은 물질은 점도가 낮은 물질보다 기포가 더 많이 생기는 경향이 있습니다. 꿀에서 공기 방울이 빠져나오려는 상황과 물에서 공기 방울이 빠져나오려는 상황을 비교해 보세요.
금속 함유량은 재료의 점도에 영향을 미치며, 결과적으로 BTC의 공극 형성 성능에도 영향을 미칩니다.
합금 종류는 젖음 에너지에 영향을 미칩니다. 무연 소재는 과거 SAC305가 많은 조립 업체들의 확실한 선택이었던 시절만큼 간단하지 않습니다. 현재는 SAC405, SAC305, SAC105, 비용 절감을 위한 저은(Ag) 옵션, 그리고 솔더 접합 신뢰성을 높이기 위해 도판트가 첨가된 SAC 합금 등이 있습니다. 합금의 젖음 에너지, 즉 젖음력은 공극 발생 성능에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다. 본질적으로 젖음 에너지가 높을수록 결과적으로 발생하는 BTC 공극 결과는 더 좋아집니다.
입자 크기 분포도 영향을 미칠 수 있습니다.
대형 그라운드 플레인 부품 조립체에서 보이드 현상을 줄이는 방법을 결정할 때는 솔더 페이스트의 모든 측면과 특성을 종합적으로 고려하는 것이 중요합니다. 이 과정은 상당히 복잡해질 수 있습니다. 다행히도, 인듐 코퍼레이션(Indium Corporation)의 기술 지원 엔지니어들은 이러한 주제를 철저히 연구해 왔으며, 귀사의 조립품에서 BTC 공극을 줄일 수 있도록 적합한 솔더 페이스트를 추천해 드릴 수 있습니다. 또한, 당사의 제형 과학자들은 이러한 과제를 해결하기 위해 시중에서 가장 우수한 무연, 노클린 솔더 페이스트 플럭스 베이스 제품 중 두 가지인 Indium10.1 및 Indium8.9HF 솔더 페이스트를 개발했습니다. 이 제품들은 귀사의 검토를 받아볼 만한 가치가 충분히 있습니다.
다음에 만날 때면, 인쇄 회로 기판(PWB) 설계가 BTC 공극 발생 수준에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보겠습니다. 정말 멋지지 않나요!?!
