PCB 블로그 - fr4-pcb 무연 용접의 품질 문제

1. 공극의 형성과 응답

비록 fr4 pcb 용접고는 88-90% 무게의 용접재 합금구와 10-12% 의 유기보조재료로 구성되였지만 량자가 균일하게 혼합된 체적비는 절반이다.따라서 용접점이 고온에서 용접점의 주체로 합쳐질수록 정상적인 상황에서 무게가 비교적 가벼운 유기물은 합금의 주체에서 밀려나 용접점과 분리된다.그러나 일단 용접점의 표면이 고착화되어 내부 유기물이 제때에 외부로 도망갈 수 없게 되면, 그것은 반드시 기체로 파열되어 용접점에 머물러 어디에나 있는 기공이나 빈틈을 형성할 것이다.불행히도 일단 용접고가 물을 흡수하면 상황은 더욱 나빠진다.기본적으로 기체가 팽창하여 형성된 틈은 구형이다.이런 등용접 구멍은 수량이나 부피에서 파용접 구멍보다 훨씬 클 뿐만 아니라 다른 원인이 있으므로 혼동해서는 안 된다.

2. BGA 용접판의 구멍

BGA 또는 CSP 볼 핀 용접점에서는 다양한 무연 용접 용접점의 빈틈이 가장 큽니다.한 가지 이유는 업스트림 포장 공장에서 BGA 캐리어 보드의 하단에 공을 심었을 때 용접 크림 (G1ue FluX) 을 임시로 부착한 후 뜨거운 공기에 녹았기 때문에 공에 구멍이 생겼을 수 있습니다.물론 조립공장에서 용접한후 용접고에는 더욱 많은 구멍이 있게 된다.그 중 대부분은 용접고의 기체가 상승하여 구체에 파고든 결과이며, 양상이 함께 흐르면 이러한 상황을 해결하는 데 도움이 된다.이런 BGA 공발이 피할 수 없는 홀은 사실상 국제 규범에 의해 받아들여졌다.HDI 상호 연결 기술 (증층법뿐만 아니라 레이저 마이크로 블라인드 구멍) 의 성행으로 인해 BGA나 CSP와 내부 계층의 상호 연결은 PTH를 통과할 필요가 없고 국부 전도가 있는 마이크로 블라인드 구멍만 통과할 수 있다.이는 지상 또는 전원 레이어와 같은 다른 레이어에 대한 무관한 드릴링을 줄일 뿐만 아니라 신호 무결성의 품질을 향상시킵니다.또한 신호선을 단축하여 소음을 줄이고 고속 신호 작업을 더욱 완벽하게 할 수 있습니다.그러나 일단 판의 BGA 영역의 볼 용접 디스크에 작은 블라인드 (Viain pad) 가 장착되면 용접 페이스 뒷면 용접은 볼 발에 불가피하게 에어 홀을 만들어 용접 지점의 강도에 큰 영향을 줄 수 있습니다.다행히도 2006년 이맘때 전기도금기술이 재빨리 진보함에 따라 크고 작은 맹공도 모두 구리를 채울수 있을뿐만아니라 작은 직경의 PTH도 채울수 있다.그러므로 기술이 좋은 회로기판 제조업체는 용접점에 맹공을 불어내는 문제가 계속 존재해서는 안된다.현재 과도기에 재고된 BGA는 여전히 지시선 63/37이 있는 핀이지만 조립용 용접고가 무연 SAC일 경우 전자는 먼저 녹여 액체로 되고 후자는 더 높은 mp를 가지고 있어 용접 과정에서 기공이 생기면 액체 핀으로 올라가 공에서 빠져나오는 것보다 부동 경로가 훨씬 쉽다.이밖에 일단 인쇄된 용접고가 흡습성을 띠게 되면 린접인발이 경쟁적으로 합선의 초대형구멍을 제조하는것도 이상할것이 없다.원칙적으로 보드에 BGA가 여러 개 있는 경우 긴 안장형 회류 곡선을 사용하여 휘발물을 몰아내고 기공 1/4 용접재 기공을 줄여야 한다.

3. 표면처리로 인한 빈틈

일부 PCBA 표면 처리 필름에서는 유기물 함량이 높은 필름 (I-Ag와 OSP가 가장 일반적) 도 이후의 강한 가열로 작은 구멍으로 파열되기 쉽다.대부분 인터페이스에만 머무는 것이 특징이다.수량은 많지만 수량은 많지 않다.인터페이스 마이크로 구멍이라고 합니다.이런 련속적인 박막미공은 파용접이든 등용접이든 모두 자주 발생하며 은침출이 더욱 엄중하다.해결 방법은 서피스 처리의 레시피와 프로세스를 개선하는 것입니다.공기 중에 소량의 유황 가스가 함유되어 있을 때, 은도금층은 광택을 잃기 쉽다.광택을 잃는 것을 방지하고 은금속의 빠른 이동(침출), 심지어 절연을 손상시키는 것을 방지하기 위해 침은층의 표면에 고의로 얇은 유기보호막을 형성하여 이러한 결함을 막는다.그러나 용접 반응에서 은 금속은 액체 용접 재료 (용해 속도 43.6 ° in/sec) 에 빠르게 용해되고 바닥의 구리가 노출되어 용해된 주석과 빠르게 Cu6Sn5를 형성하고 견고하게 용접됩니다.불행히도 유기막은 제때에 떠날 수 없기 때문에 원래의 인터페이스에 남아 분열과 기체 생성을 해야 한다.그것은 또한 샴페인 거품이라고도 불린다. 왜냐하면 그것은 전면적으로 발생하기 때문이다.차세대 OSP의 성능은 0.3 μm의 박막 두께에도 불구하고 바닥 구리가 고온에서 산화되고 녹슬지 않도록 보호하는 박막의 컴팩트성 측면에서도 향상되었습니다.따라서 웨이브 용접이나 환류 용접의 OSP 필름이 용접제에 의해 제때에 제거되면 Cu6Sn5의 성장이 완료되고 견고하게 용접 될 수 있습니다.OSP 필름은 제때 출시되지 않으면 강한 열로 분해돼 가스에 구멍이 생긴다.좋은 OSP 필름은 열에 강해야 할 뿐만 아니라 용접할 때 균열과 가스 생성을 방지하기 위해 너무 두꺼워서는 안 된다.그러나 환류로에 질소를 사용하면 이런 곤경은 크게 개선될 것이다.

4. 주석 가루와 용접제는 산화되어 공기를 통하게 하여 구멍을 형성한다

일부 대형 판재가 환류될 때, 환류 곡선의 흡열 구간 (예: 90초 이상) 은 용접할 판재 안팎에 열 에너지가 가득 찬 후 피크 온도가 스퍼트할 수 있도록 연장되어야 한다.이렇게 천천히 상승하는 150-180–의 강한 열량과 그 후 용해점 이상의 장시간 이중 비등 중에는 주석 가루가 산화될 뿐만 아니라 때로는 용접제도 산화되어 변질될 수 있다.이제 모든 용접점의 구멍이 불가피하게 증가합니다.작은 주석구의 표면이 아물지 않을 정도로 산화되면, 그것은 어쩔 수 없이 출시되어 다른 문제를 일으킬 것이다.항산화성이 좋은 보조제를 선택하는 것은 긍정적인 해결책이지만 쉽지 않다.더 실용적인 방법은 질소 환경을 사용하여 뒷면 용접을 하는 것인데, 이는 공허함과 주석 섭취 불량 등의 문제를 즉시 줄일 수 있다.

5.PCB 플레이트 표면의 용접판은 주석을 배척하고 빈틈을 형성한다

PCB 구리 용접 디스크의 용접 가능한 표면 처리에는 5~6개의 유형이 있습니다.일단 용접판 표면에 이미 용접 저항 현상이 나타나면 용접고는 이미 용접판 표면에 완전히 인쇄되지만, 순수한 주석과 국부적인 나쁜 기 (구리 또는 니켈) 가 강열유합 과정에서 IMC를 형성할 수 없을 때, 그곳에 분포된 용접고는 좌우 양쪽에 좋은 주석이 있는 이웃에게 빼앗겨 순식간에 진공이 형성된다.이때 용접고의 절반 부피의 유기물은 외부로 도망가지 않고 부근의 국부적인 진공에 매료된후 재빨리 기체를 모아 큰 구멍으로 불어들어간다.일부 BGA 볼 패드는 주석을 분사하여 처리한다.일단 주석 표면이 고르지 않고 심하게 수축되면 그 후의 용접고가 용광로를 통과하면 용접재 폐기물에 큰 구멍이 생길 수 있다.그러나 PCB 용접판의 표면 처리 불량으로 인해 형성된 큰 구멍은 대부분 넓은 계단을 가진 BGA 볼 핀에 나타나며 QFP와 같은 다른 좁은 용접점에는 거의 나타나지 않습니다.

6. 용접고가 물을 흡수하여 큰 구멍을 형성한다

유기물이 빠져나가지 못해 불어나는 구멍은 그리 크지 않다.그러나 일단 사용하거나 풀을 인쇄하고 물을 흡입한 후 오랫동안 방치하면 유기물이 불어내는 구멍이 매우 크며 심지어 공발에 인접한 3차원 공간까지 불어나 합선으로 밀리기도 한다.이런 첨가된 수분은 납과 무연이다.개선할 수 있는 다른 좋은 방법은 없습니다. 일반적으로 용접고를 90% RH에 20분간 놓으면 많은 양의 물을 흡수하여 큰 구멍으로 불어 넣습니다. 이는 용융된 주석이 튀어 손가락에 추가 주석이 생길 수도 있습니다.우리는 용접고 인쇄의 현장이 반드시 저온과 건조를 유지해야 한다는 것을 안다.

7.BGA 업스트림 패키지의 구멍

BGA는 조립 공장에서 온 용접고를 사용하지 않고 포장 공장의 복부 바닥에 공을 심는다.많은 공발이 더 좋은 공통성을 가지도록 하기 위해서, 그것은 단지 용접고를 사용하여 위치와 용접의 이중 목적을 실현할 수 있다.그러나 환류로에서 용접구를 완성하는 과정에서 용접고의 용접원리는 완전히 같으며 용접구에도 구멍이 생긴다.따라서 먹이 검사를 할 때는 복부가 위로 향하는 X선 투시에 구멍이 있는지 검사해야 하며, fr4 pcb에 사후에'머리가 부러지기 쉽고 발이 부러지기 어렵다'는 말이 나올 때 서로 간에 불필요한 다툼이 생기지 않도록 해야 한다.