솔더 페이스트 설명에 대한 명확한 이해

손쉬운 솔더 배합 및 선택

5,000년 전 고대 메소포타미아인들은 필러 금속을 사용하여 금속 표면을 접합하려고 시도했습니다. 기원전 3000년경, 수메르의 검은 수작업 납땜으로 조립되었습니다¹. 안타깝게도 오늘날의 많은 솔더 사용자들은 솔더 포뮬레이션 내부에 무엇이 들어 있는지 이해하는 것이 고대 수메르어로 소통하는 것과 같을 수 있습니다. 솔더 포뮬레이션의 비잔틴 구조에 대응하기 위해 Nordson EFD는 솔더 페이스트를 설명하기 위한 명확한 규칙 세트를 만들었습니다. 이제 각각의 고유한 Nordson 공식은 서로 쉽게 구분할 수 있습니다. 이 공식 설명은 각 제품에 포함된 플럭스 공식, 도포 방법, 합금, 금속 함량, 패키지 유형, 수량 및 피스톤 색상을 논리적이고 명확하게 파악할 수 있는 수단을 제공하므로 사용자에게 이점이 있습니다.

몇 년 전, Nordson EFD는 각각의 고유한 공식을 다른 화학 물질과 쉽게 구분할 수 있도록 이 새로운 공식 설명을 만들었습니다. 아래 이미지는 솔더 이름이 컴파일되는 방법과 솔더 이름의 각 요소가 무엇을 의미하는지 이해하는 방법을 보여줍니다.

솔더 선택

솔더 선택에 대한 Nordson EFD의 접근 방식은 3단계 프로세스로 압축할 수 있습니다:

• 합금 선택
• 플럭스 선택
• 특별한 특성 선택

이 접근 방식을 사용하면 필요에 맞는 땜납을 쉽고 정확하게 지정할 수 있습니다. 물론 여기서 다루지 않은 합금 및 플럭스 성능에 대한 추가 세부 사항은 선택 과정에서 매우 중요할 수 있습니다. 이러한 경우, 작업에 가장 적합한 솔더 페이스트를 선택하는 데 도움을 받을 수 있도록 노드슨 EFD 솔더 영업 전문가에게 문의하는 것이 좋습니다. 고유한 성능 요구 사항이 있어 솔더 선택에 도움이 필요한 경우, Nordson EFD에 문의하시기 바랍니다.

1단계: 합금 선택

납땜 공정에서 원하는 결과를 얻으려면 올바른 납땜 합금을 선택하는 것이 필수적입니다. 합금은 납 또는 무연으로 나뉩니다. 또한 각 솔더 유형의 고체 및 액체 온도는 다양합니다. 마지막으로, 솔더 배합은 애플리케이션의 기능에 필요한 전력 요구 사항을 충족하도록 개발됩니다.

첫 번째 단계는 이 세 가지 질문에 답하는 것입니다:

• 합금에 납이 없어야 하나요?
• 리플로우 온도에 대한 요구 사항이나 제한이 있나요?
• 애플리케이션에서 가장 작은 기능을 사용하려면 어떤 유형 또는 크기의 전원이 필요합니까?

납 성분과 무연 성분

오늘날의 애플리케이션에는 일반적으로 납 또는 무연 솔더 합금 사용에 대한 요구 사항이 포함되어 있습니다. 무연 솔더 합금이 필요한 경우, 제품이 유해 물질 사용 제한(RoHS) 지침에 포함되기 때문인 경우가 일반적이며, 그 외의 경우에는 무연 솔더 사용이 기업 의무 사항의 일부일 수 있습니다.

애플리케이션에 납 솔더가 필요한 많은 경우, 그 이유는 RoHS 규정에서 면제되는 고납 솔더 합금으로만 리플로 온도 요구 사항을 충족할 수 있기 때문에 애플리케이션 자체가 RoHS 규정에 적합하지 않기 때문입니다.

녹는 온도

각 솔더 합금은 고체에서 액체로 변하는 온도 범위가 있습니다. 이를 더 자세히 정의하자면, 고체 상태에서 액체 상태로의 상 변화는 고체 온도에 도달할 때 시작하여 액체 온도에 도달하면 끝납니다. 고체 온도 이하에서는 합금이 100% 고체 상태입니다. 고체 상태와 액체 상태 사이에는 소성 범위라는 영역이 있습니다. 소성 범위에서는 합금의 일부가 고체이지만 대부분의 땜납은 액체입니다. 또한 고체와 액체가 같을 때 합금을 공융 합금이라고 합니다.

습윤 공정은 솔더의 금속이 PCB 또는 부품의 금속과 합쳐지는 과정입니다. 솔더는 유체가 되어 부품과 기판을 따라 흐르면서 공정에 필요한 솔더 접합부를 생성합니다.

습윤은 고체 온도에서 시작되지만 최상의 습윤은 액체 상태보다 15°C 이상 높은 피크 온도에서 발생합니다. 솔더 조인트가 추후 작업(2차 리플로 공정일 수 있음) 동안 물리적 무결성을 유지해야 하는 경우, 추후 작업의 피크 온도는 합금의 고체 온도보다 낮아야 합니다.

입자 크기

합금 선택의 마지막 단계는 올바른 입자 크기 분포를 선택하는 것입니다. 입자 크기는 일반적인 인쇄 및 디스펜싱 요구 사항에 대한 상호 참조를 사용하여 제시됩니다. 갈매기 날개, 정사각형/원형 및 디스펜스 도트 크기에 대해 나열된 치수는 해당 크기의 파우더에 권장되는 가장 작은 피처를 나타냅니다. 피처가 더 작은 경우 응용 분야에는 다음으로 작은 파우더 크기가 필요합니다. 제조업체가 너무 큰 파우더 크기를 선택하는 경우 일반적으로 인쇄 및 디스펜싱 문제가 발생하여 품질이 저하될 수 있습니다. 더 작은 파우더를 사용하면 가격대가 높아지지만, 필요한 경우 최상의 납땜 결과를 보장합니다.

2단계: 플럭스 선택

플럭스에는 일반적으로 5가지 범주가 있습니다. 각 플럭스는 다양한 활성 수준, 잔류물의 품질, 납땜 공정 후 잔류물을 제거하는 데 필요한 세척 방법에 따라 제공됩니다.

다음 설명은 각 플럭스 선택 항목의 정의, 기능, 각 플럭스 공식에서 잔여물을 제거하는 방법에 대한 인사이트를 제공합니다.

플럭스 선택

로진(R)

R 플럭스는 로진과 용매로 구성됩니다. 로진 플럭스는 활성이 매우 낮으며 납땜하기 쉬운 표면에만 적합합니다. IPC 분류는 ROL0입니다. R 잔류물은 단단하고 비부식성이며 비전도성이며 남아있을 수 있습니다. 잔여물은 적절한 용매로 제거할 수 있습니다.

약하게 활성화된 로진(RMA)

RMA 플럭스는 로진, 용제 및 소량의 활성제로 구성됩니다. 대부분의 RMA 플럭스는 활성도가 상당히 낮으며 쉽게 납땜할 수 있는 표면에 가장 적합합니다. IPC 분류는 일반적으로 ROL0, ROL1, ROM0 또는 ROM1입니다. RMA 플럭스 잔류물은 투명하고 부드럽습니다. 대부분 비부식성이며 비전도성입니다. 대부분의 RMA 플럭스는 무청정(NC) 플럭스로 SIR 테스트를 통과합니다. 잔류물은 적절한 용매로 제거할 수 있습니다.

로진 활성화(RA)

RA 플럭스는 로진, 용매 및 공격적인 활성제로 구성됩니다. RA 플럭스는 중간 정도 및 고도로 산화된 표면에 대해 RMA와 비슷하거나 더 높은 활성을 갖습니다. IPC 분류는 일반적으로 ROM0, ROM1, ROH0 또는 ROH1입니다. 달리 증명할 수 있는 테스트가 없는 경우, RA 플럭스 잔류물은 부식성이 있는 것으로 간주됩니다. 부식에 민감하거나 잔류물을 통한 전기 전도 가능성에 민감한 어셈블리는 조립 후 가능한 한 빨리 세척해야 합니다. 잔여물은 적절한 용매로 제거할 수 있습니다.

청소 없음(NC)

NC 플럭스는 로진, 용제 및 소량의 활성제로 구성됩니다. NC 플럭스는 일반적으로 활성이 낮거나 중간 정도이며 쉽게 납땜할 수 있는 표면에 적합합니다. IPC 분류는 일반적으로 ROL0 또는 ROL1입니다. NC 잔류물은 투명하고 단단하며 비부식성, 비전도성이며 다양한 유형의 어셈블리에 남을 수 있도록 설계되었습니다. 잔여물은 적절한 용매로 제거할 수 있습니다. 전부는 아니지만 일부 NC 플럭스는 RMA 플럭스보다 제거하기가 더 어렵습니다.

수용성(WS)

WS 플럭스는 활성제, 틱소트로프, 용매로 구성됩니다. WS 플럭스는 무활성부터 스테인리스 스틸과 같은 가장 까다로운 표면까지 납땜할 수 있는 매우 높은 활성까지 다양한 활성 수준으로 제공됩니다. IPC 분류는 일반적으로 유기물의 경우 OR로 시작합니다. 활성도는 L, M, H이며 할로겐화물 함량은 0 또는 1입니다. 정의에 따라 잔여물은 물로 제거할 수 있습니다.

위에서 설명한 대로 각 플럭스는 다양한 활성 수준, 잔류물의 품질, 납땜 공정 후 정리하는 데 필요한 세척 방법을 제공합니다. 이제 사용 가능한 플럭스 특성을 잘 이해했으므로 배합에 필요할 수 있는 특수 특성을 고려할 준비가 되었습니다.

3단계: 특수 특성 선택

까다로운 솔더링 응용 분야에는 종종 특수한 특성이 포함됩니다. 까다로운 응용 분야 특성의 몇 가지 예로는 제한된 잔류물, 갭 메우기, 수직 표면, 빠른 리플로우, 핀 이송, 딥핑, 낮은 보이드, UV 추적 가능 플럭스 등이 있습니다.

두 가지 플럭스 포뮬러는 동일한 QQ-S-571E 및 J-STD-004 분류에도 불구하고 매우 다른 성능을 발휘합니다. 특수한 특성을 제공하는 솔더는 이러한 특성이 없는 포뮬러로는 해결할 수 없는 솔더링 문제를 해결할 수 있는 경우가 많습니다.

간편한 솔더 페이스트 배합

고품질 제품을 제조하려면 솔더 페이스트를 현명하게 선택하는 것이 필수적입니다. 이 공식 설명은 각 제품에 포함된 플럭스 공식, 도포 방법, 합금, 금속 함량, 패키지 유형, 수량 및 피스톤 색상을 논리적이고 명확하게 파악할 수 있는 수단을 제공하므로 유용합니다.

자세한 내용은 여기를 참조하세요:

솔더 선택 가이드

솔더, 플럭스 및 TIM 카테고리 페이지

¹Brady, George; et al. (1996). 재료 핸드북. McGraw Hill. pp. 768–70. ISBN978-0-07-007084-4.

John Vivari

John Vivari는 노드슨EFD의 솔더 제품 라인 관리자입니다.

 

John은 25년 이상의 전자 설계 및 조립 경력을 보유하고 있습니다. 2001년 노드슨 EFD에 입사한 이후 유체 디스펜싱 및 솔더 페이스트 기술에 대한 전문 지식을 활용하여 고객의 정밀 디스펜싱, 인쇄 및 리플로 공정 개발을 지원해 왔습니다. 그는 3개의 특허와 12개 이상의 기술 논문을 저술했습니다.

 

John은 로드아일랜드 대학교에서 산업 공학 학사 학위를, 뉴헤이븐 대학교에서 산업 제조 공학 석사 학위를 취득했습니다.