PCB 블로그 - PCB 환류 용접 중 냉용접 문제의 원인

냉용접이란 무엇입니까?PCB 쿨링용접은 용접 중 전자부품과 PCB 사이에 필요한 최소 윤습온도에 미달할 때 발생하는 현상이다.부분적인 윤습이 있더라도 야금 반응이 완전하지 않으면 냉용접이 발생할 수 있다. 냉용접은 용접점 표면 외관이 더 어둡고 거칠어 용접 재료와 완전히 용접되지 않는 것이 특징이다.

PCB 쿨링용접은 용접 중에 발생하며 전자 부품과 PCB 사이에 필요한 최소 윤습 온도가 도달하지 않으면 용접 지점에 나쁜 연결이 형성됩니다.설사 일정한 량의 국부윤습이 존재한다 하더라도 완전한 야금반응을 실현하지 못한다면 랭용접의 출현을 초래할수 있다.콜드 용접의 특징은 용접점의 표면 외관이 더 어둡고 거칠어 용접재와 완전히 용접할 수 없다는 것이다.

콜드 용접 이유:

1. 가열 부족

냉용접의 주요 원인 중 하나는 용접 과정에서 전자 부품과 PCB 사이에 최소 윤습 온도가 도달하지 않았기 때문이다.만약 류동용접온도가 너무 낮으면 용접재가 완전히 용해되지 못하여 용접점이 튼튼한 금속결합을 형성할수 없게 된다.

2. 짧은 용접 시간

용접 시간이 부족한 것도 냉용접을 유발하는 중요한 요인이다. 만약 유동 용접 시간이 부족하면 용접재가 적당한 시간 내에 충분히 흐르고 열을 방출하지 못해 용접점의 형성이 견고하지 못할 것이다.이 경우 용접점의 표면이 어둡고 거칠어 회로의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

3. 표면오염

용접 표면의 오염물, 예를 들면 기름, 먼지 등은 용접 재료의 윤습 성능에 영향을 주어 이음매가 양호한 금속 연결을 형성할 수 없게 한다.정확한 온도와 시간이 가해져도 오염은 여전히 냉용접을 초래할 수 있다.

4.온도 조절이 잘못되다

환류 용접 과정에서 난로의 온도 곡선이 잘못 설정돼 온도가 빠르게 상승하거나 떨어지면서 냉용접을 유발할 수도 있다. 가열 과정에서 용접고의 장력이 고르지 않으면 용접점이 일관되지 않을 수 있다.정확한 온도 제어를 통해 냉용접을 효과적으로 줄일 수 있다.

5. 주석 도금 문제

용접점 자체에 주석을 먹는 특성이 부족하기 때문에 냉용접이 발생할 수도 있다.용접물이 인터페이스에서 잘 결합되지 않으면 용접점이 약해져 냉용접이 발생할 수 있습니다. 따라서 적합한 용접재를 선택하고 용접 표면의 양호한 상태를 확보하는 것이 냉용접을 방지하는 중요한 조치입니다.

전자공업의 FR4-PCB 용접에서 금은 우수한 안정성과 신뢰성으로 하여 가장 흔히 사용하는 표면코팅금속의 하나로 되였다.그러나 용접재의 불순물로서 금은 용접재의 연전성에 매우 해롭다. 왜냐하면 용접재에는 아삭아삭한 Sn-Au (Sn-Au) 금속간 화합물 (주로 Ausn4) 이 형성되기 때문이다.저농도의 Ausn4는 많은 한국 주석 용접재의 기계적 성능을 개선할 수 있지만, 용접재의 금 함량이 4% 를 넘으면 인장 강도와 단열 신장률이 빠르게 떨어진다.용접판의 1.5um 두께의 순금과 합금층은 파봉용접과정에서 용융용접재에 완전히 용해될수 있으며 형성된 AuSn4는 판재의 기계적성능을 손상시키기에 부족하다.그러나 표면 조립 과정의 경우 금 코팅의 수용 가능한 두께가 매우 낮아 정확한 계산이 필요합니다.글레이저 등은 금 농도가 3.0 W/O를 넘지 않을 때 플라스틱 사각형 플랫팩(PQFP)의 Cu-Ni-Au 금속 코팅과 FR-4 PCB 사이의 용접점 신뢰성이 손상되지 않는다고 보고했다.

너무 많은 IMC는 바삭함 때문에 용접점의 기계적 강도를 위협하고 용접점의 시계 구멍 형성에 영향을 준다.예를 들어 Cu-Ni-Au 용접판의 1.63um 금층에 형성된 용접점은 용접판에 7mil(175um)의 91% 금속 함량의 Sn63Pb37 용접고를 인쇄한 후 환류 용접할 수 있다.Sn-Au 금속 화합물은 입자로 변하여 용접점에 널리 분산됩니다.

PCB 플레이트 가공에서 적합한 용접재 합금을 선택하고 금층의 두께를 제어하는 것 외에 금기체 금속을 함유한 성분을 바꾸는 것도 금속 간 화합물의 형성을 줄일 수 있다.예를 들어, Sn60Pb40 용접을 Au85Ni15에 용접할 경우 금 바삭함이 나타나지 않습니다.

회로 기판 리버스 용접 중에는 일반적으로 콜드 용접 검사 방법이 사용됩니다.

직관검사: 전문적인 검사표준은 용접점의 외관을 관찰하고 과립형용접점이나 비광활표면 등 현상이 존재하는가를 검사하는데 목적을 두었는데 이는 랭용접의 흔히 볼수 있는 특징이다.

자동 광학 감지(AOI): 자동화 장치를 사용하여 용접점의 고정밀 이미징을 수행하면 잠재적인 냉용접점을 빠르고 정확하게 식별하고 정량 데이터를 지원할 수 있습니다.

X선 검출: 복잡한 회로, 특히 BGA 패키지의 경우 X선을 이용하여 용접점의 내부 구조를 검출하는 것은 숨겨진 냉용접 문제를 검출하는 매우 효과적인 방법이다.

PCB 냉용접을 방지하는 효과적인 방법:

1. 적절한 용접 온도 확보

PCB의 환류 용접 과정에서 적합한 용접 온도는 냉용접을 방지하는 중요한 요소이다. PCBA 패널의 크기와 두께, 컴포넌트의 열 계수에 따라 적절한 환류 용접 온도 곡선을 설정하여 용접 재료가 완전히 용접 디스크를 녹이고 축일 수 있도록 해야 한다.온도 제어의 정확성은 용접 품질에 직접적인 영향을 미치므로 설계할 때 이 점에 특히 주의해야 한다.

2. 용접 시간의 제어

용접 시간 제어도 마찬가지로 중요합니다. 용접 시간이 너무 짧으면 용접 재료가 완전히 흐르지 않고 접착되어 차가운 용접이 될 수 있습니다. 용접 공정의 시간 설정이 용접 재료의 용접 및 윤습 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. 일반적으로 환류 용접 장치의 작동 매개변수를 조정하여 수행합니다.정확한 시간 제어는 용접점의 무결성을 보장하는 데 도움이 됩니다.

3. 재료 선택 및 사용

고활성 용접고와 적절한 보조용접제를 사용하는 것도 냉용접을 방지하는 데 도움이 된다. 낮은 품질의 용접고는 종종 윤습성이 떨어지기 때문에 고품질의 용접고를 선택하고 사용과 저장 조건을 엄격히 통제하는 것이 중요하다.이밖에 적당량의 보조용접제는 용접재료의 류동을 촉진하고 용접재료의 부착력을 증강시킨다.

4. 용접 표면 청소

용접에 앞서 용접 서피스를 깨끗하게 하는 것이 중요합니다.어떠한 기름, 먼지 또는 산화물도 용접재와 용접판 사이의 좋은 접촉을 방해하기 때문에 냉용접을 초래하기 쉽다. 따라서 용접을 하기 전에 PCB와 소자 핀을 청소하여 좋은 용접 조건을 제공해야 한다.

5. 부품의 위치를 안정적으로 유지

용접 중에 어셈블리는 디더링이나 들어올림을 방지하기 위해 안정된 위치에 있어야 합니다.회전 용접 과정에서 컴포넌트의 리프트 및 위치 이동으로 인해 용접점의 균일성이 낮아져 콜드 용접이 발생합니다. 이는 PCB의 강성과 적절한 용접 장비를 확보함으로써 가능합니다.

PCB의 냉용접은 회로 성능에 영향을 주는 관건적인 문제로, 주로 가열 부족, 짧은 용접 시간 및 표면 오염 등의 요소로 인해 발생하며, 적절한 용접 온도, 시간 제어, 재료 선택 및 용접 표면의 청결도 확보를 통해 효과적으로 방지할 수 있다.이러한 예방에 집중하면 보드의 전반적인 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 용접점의 품질이 크게 향상됩니다.