사람들
저는 최근 인디엄 코퍼레이션의 마이크 페너와 솔더 페이스트용 Sn/Cu 합금에 대해 이야기를 나누었습니다. 마이크는 다년간의 경험을 가지고 있으며 저는 그의 의견을 매우 소중하게 생각합니다. 다음은 그의 생각을 요약한 것입니다.
론 박사님
마이크, 업계에서 솔더 페이스트에 SnCu 합금을 사용하는 것에 대해 약간의 소문이 있었는데, 이러한 합금 중 일부는 웨이브 솔더링에서 상당히 성공적이라는 것을 알고 있습니다. 하지만 리플로용 솔더 페이스트에 사용되는 합금은 어떻습니까?
마이크 페너:
1) 50여 년 전으로 거슬러 올라가면 전자 산업은 항상 공융 주석/납에 비해 신뢰할 수 있는 고온 합금을 필요로 했습니다. 흥미로운 점은 기계적 및 물리적 특성이 우수한 Sn/Cu보다 Sn/Ag이 선택되었다는 점입니다. 항공전자, 군사, 자동차, 항공우주, 의료 산업에서 주로 사용되었습니다.
Sn/Ag는 항상 Sn/Cu보다 비쌌습니다. 따라서"Sn/5Sb, Sn/0.X Cu와 같은 무연 합금을 사용할 수 있는가?"라는 질문은 합금 개발 당시부터 제기되어 왔습니다. 결론은 항상 '아니오'입니다.
2) 우리 업계가 의무적으로 납을 사용하지 않는 것으로 전환했을 때, 업계의 모든 대가들은 잠재적인 합금 선택에 대해 재평가했습니다. 이러한 공급업체, 사용자, 대학 및 산업 협회는 Sn/Cu가 아닌 소량의 Cu가 추가된 Sn/Ag, 즉 현재 우리가 SAC 합금이라고 부르는 합금을 선택했습니다. Sn/Ag는 Cu에 납땜하면 (궁극적으로) SAC 합금을 생산하기 때문에, 이는 본질적으로 PCB 사람들에게 동일한 합금입니다.
3) 합금 검토에서 생성된 모든 테스트 데이터는 다음과 같은 공개 데이터 베이스에서 사용할 수 있습니다. http://www.boulder.nist.gov/div853/lead_free/props01.html
Sn/Cu가 Sn/Ag/Cu보다 낫다는 말은 어디에도 없습니다. 사실 그 반대입니다.
4) Sn/Cu 솔더 페이스트 지지자들은 SAC 합금과 동일한 열 프로파일로 리플로우할 수 있다고 주장하지만, 이는 사실이 아니며, SAC는 약 217°C에서 녹는 반면, Sn/Cu는 227°C에서 녹습니다. 또한 Sn/Cu 웨이브 솔더링(스루홀) 조인트에 대한 데이터는 많지만, Sn/Cu 리플로우 (SMT) 솔더 조인트에 대한 장기 테스트 데이터는 없습니다.
5) 웨이브 솔더링에서 널리 사용되는 Sn/Cu 합금의 주요 장점은 솔더 포트, 임펠러 및 기타 장비를 녹이지 않는다는 것입니다. 이는 합금에 미량의 Ni가 첨가되기 때문입니다. 또한 일반적으로 드로싱을 줄이기 위해 산화 방지제로서 Ge가 첨가됩니다. 이러한 미량 원소 첨가는 또한 입자 변형을 일으키기 때문에 접합부가 SAC 합금에 비해 상대적으로 밝아 보입니다. 이는 웨이브 공정에 대한 사용자 이점이지만, 리플로우에서는 모두 리플로우 사용자에게 제공되는 이점이 아니므로 리플로우와 관련이 없습니다.
6) 스루홀 솔더 조인트의 응력은 상대적으로 낮습니다. 이는 매우 작고 보강되지 않은 단면 SMT 조인트와는 완전히 대조적입니다. 스루홀 솔더 조인트는 SMT 조인트보다 훨씬 크고 강합니다. 이 두 공정에서는 조인트의 크기와 구조가 완전히 다릅니다. 또한 웨이브 솔더링에서는 부품 부착이 리벳처럼 이루어지며, 부품 리드가 기판을 통과하여 다른 쪽을 향하고 솔더 조인트가 양쪽을 지지합니다. 본질적으로 종단마다 두 개의 "앵커"가 있습니다. Sn/Cu에 대한 모든 신뢰성 데이터는 스루홀 납땜을 통해서만 개발되었습니다. 따라서 동일한 열 순환 체제의 경우 구조적 역학으로 인해 당연히 스루홀 접합이 본질적으로 더 강합니다. 장기적인 신뢰성에 대한 주장에 대한 적절한 대응은 스루홀과 스루홀, SMT와 SMT를 비교하는 것입니다.
7) 고객이 솔더 페이스트를 평가할 때 최종 선택을 결정하는 기준은 무엇입니까? 대부분의 경우 재료 보관 및 취급, 인쇄, 부품 유지, 슬럼프, 응답-정지, 습윤, 보이드, 헤드 인 필로우 등의 성능 영역의 조합이 그 답입니다. 플럭스/비히클 배합은 이러한 모든 특성을 주로 담당합니다. 이러한 영역에서의 성능은 솔더 합금과는 거의 관련이 없습니다. 또한 대부분의 솔더 페이스트의 주요 비용은 제조 공정입니다. 합금은 일반적으로 부차적인 비용입니다(귀금속 비율이 높은 경우에는 그렇지 않을 수도 있지만).
요약 SMT는 웨이브 솔더링이 아닙니다. SMT 리플로 공정에서 비용 절감을 원하는 경우, Sn/Cu 솔더 페이스트를 구현하는 것은 매우 비용이 많이 드는 방법일 수 있습니다.
Ron 박사:마이크의 통찰력에 감사드립니다!
웨이브 납땜 이미지는 http://www.assembly-sol.com/images/d/gall/wave-soldering.jpg 에서 확인할 수 있습니다.
