PCB 기술 - PCBA 주석 납 용접재 이원 금상도

석이원 김상도

무연 용접고(solder)는 현대 친환경 전자 기술의 주류가 되었지만, 신뢰성을 고려하여 자동차 산업과 군용 전자의 많은 제품은 여전히 PCBA 처리에 납 용접재가 있기 때문에 납 용접재를 사용한다. 용접 강도는 무연보다 훨씬 높다.

납 용접고의 주성분은 주석(Sn)과 납(Pd)이다.기타 미량성분에는 은, 비스무트, 인듐 등 금속이 포함된다.각각 다른 융해점(MP)이 있습니다.그러나 본고는 이러한 흔적의 다른 금속을 가정한다. 금속 성분은 용접고의 특성에 영향을 주지 않기 때문에 우리는 먼저 납의 이원상도를 사용하여 용접고의 특징을 해석할 수 있다. 왜냐하면 3원 이상의 상도는 너무 복잡하기 때문이다.

용접물이든 IMC든 그 어셈블리가 많을수록 구조가 복잡하고 제어가 쉽지 않으며 신뢰성도 떨어진다.

석연 이원상도를 참조하시오.가로 좌표는 납 주석 무게의 백분율 (Wt%) 을 나타내고 세로 좌표는 온도를 나타내며 단위는 섭씨 도 (°C) 입니다.

납의 용해점은 327 °C이므로 그림의 왼쪽 상단은 327 °C에서 시작됩니다 (100% 주석, A 점).주석 함량과 주석 납의 중량비가 증가함에 따라 이 용해점 (Liquidus mp)] 선의 온도는 점점 낮아진다.주석과 납의 중량비가 가장 좋은 Sn63/Pb37 (실제로는 Sn61.9/Pb38.1, 초기의 측정이 정확하지 않아 오차가 발생했다.) 에 이르렀을 때 그 액화융해점도 가장 낮은 183 °C 에 달했다.주석의 비율을 계속 늘리면 액화 용해점의 온도가 반전되어 상승하여 순수한 주석이 될 때 232 ° C에 도달합니다.

납 합금 용접재의 중량비가 61.9/38.1인 것을 제외하고, 183 °C의 독특한 [공정점 (E점)] 을 가진 것을 제외하고, 다른 다른 중량비는 두 개의 용해점을 가질 것이다.높은 온도는 [Liqidus mp], 낮은 온도는 [Solidus mp]라고 합니다.두 용해점 사이의 용접재는"풀 모양의 물건"이라고 불리며, 이것은 고체와 액체가 공존하는 고점도 유체입니다.이른바 풀 모양의 물건은 실제로 토석류의 유형과 약간 비슷하다. 왜냐하면 그것은 주석이 액체로 변했을 수도 있지만 납은 고체 (Pb + L) 이거나 정반대 (Sn + L) 이기 때문이다.

왜 우리는 Sn63/Pb37의 중량비를 사용해야 하는지에 대해 말하자면, 이것은 순수한 주석의 용해점이 232 ° C에 달하기 때문에 일반적인 PCBA 가공과 용접에 사용하기가 쉽지 않거나 현재의 전자 부품이 이렇게 높은 온도에 도달할 수 없기 때문에 주로 주석을 사용한 다음 다른 합금 용접재를 첨가하여 용해점을 낮춰야 한다.따라서 대량 생산과 에너지 절약의 주요 목적을 달성한다.또한 대부분의 PCBA 제품은 -40 ° C와 + 70 ° C 사이의 환경에서만 사용되고 저장되기 때문에 183 ° C의 용해점이 충분하기 때문에 전자 부품의 내온 임계값을 낮출 수 있습니다.두 번째 목적은 용접점의 근성과 강도를 높이는 것이다.

일반적인 포토그래프에는 포토그래프의 용해체를 나타내는 "섬", "섬", "섬"과 같은 기호가 있습니다.석연상도는 2진법이어서 섬과 섬만 사용했다.이 사진에서 Isla±는 납(Pb)의 고용체를, Isla²는 주석(Sn)의 고용해체를 말한다.

섬 Pb상구 (CBA) 는 납이 풍부한 고용체이지만 주석은 납에 용해되고 주석은 용질이 된다.이 상구에서는 주석의 용해도에 상한선이 있는데, C점부터 온도가 올라가면(CB선) 183°C(B점)에 달하고 주석의 가용성도 최고 18.3%에 달한다. 온도가 계속 올라가면(BA선) 주석의 용해성은 점차 0(A점)으로 떨어진다.

섬석상구는 주석이 풍부한 고용체로서 상대적인 납은 주석에 용해되고 납은 용질이 된다.H점에서 시작해 온도(HG선)가 183°C(G점)로 올라가면서 주석의 용해도도 가장 높은 2.23%(=100~97.8)에 이르고, 온도가 계속 높아질 때(GF선). 그러나 주석의 가용성은 점차 0(F점)으로 낮아진다.