생산 라인에서 실제 문제를 해결하는 동안 우리는 동일한 웨이브 솔더링 기계, 동일한 체인 속도 및 예열 온도에서 서로 다른 배치의 SAC305 솔더 바를 교체한 후 솔더 조인트 보이드율이 8%에서 22%로 급증한 것을 발견했습니다. 근본 원인은 공정 매개변수 드리프트가 아니라 이 솔더 바 배치에서 측정된 구리 함량이 0.72%로 표준 범위인 0.6±0.05%를 초과했기 때문입니다. 이로 인해 용융된 땜납의 점도가 증가하고 기포에 대한 상향 저항이 증가했습니다. 한편, 솔더 바의 미량 잔류 염화물 이온은 고온에서 지속적으로 가스를 방출하여 보이드 형태를 더욱 악화시킵니다.
솔더 바의 야금학적 균일성은 이론적인 구성보다 보이드에 더 직접적인 영향을 미칩니다. 우리는 한번은 XRF를 사용하여 동일한 외관을 가진 3개 배치의 솔더 바를 테스트한 결과, 한 배치 단면의 서로 다른 위치에서 은 함량 변동이 0.04%에 도달한 것을 발견했습니다. 이러한 미세 편석은 국부적인 녹는점을 높이고 습윤을 지연시켜 플럭스 분해로 생성된 수증기가 제때에 배출되지 못하게 하여 결국 솔더 조인트 뿌리에 직경 150μm 이상의 집중된 보이드를 형성하게 됩니다. 은 분포 표준 편차가 0.01% 미만인 또 다른 솔더 바 배치의 경우, 동일한 작업 조건에서 보이드율은 6% 미만으로 안정적으로 유지되었습니다.
솔더 바의 산소 함량을 부적절하게 제어하면 보이드가 발생할 수도 있습니다. 솔더 바 주조 중 보호 분위기가 불충분하면 산화주석(SnO) 개재물이 모재에 유입됩니다. 이러한 산화물은 웨이브 솔더링 중에 로진 기반 플럭스에 의해 완전히 환원될 수 없으며 대신 기포 핵 생성 센터가 됩니다. 특히 QFP 핀이 PCB 패드와 만나는 좁은 간격에서 산화물 입자는 질소와 수증기를 가두면서 솔더 확산을 방해하여 사슬 모양의 보이드 클러스터를 형성합니다. 이러한 결함은 AOI 검사에서 콜드 솔더 조인트로 잘못 판단되는 경우가 많습니다.
우리는 비스무트 함유 솔더 바와 기존 SAC 시리즈 솔더 바의 보이드 성능을 비교했습니다. 비스무트 함량이 4.5%인 솔더 바는 융점을 216℃로 낮추지만 응고가 끝나면 비스무트 상이 결정립계에서 편석되어 금속 연속성을 방해합니다. 이로 인해 솔더 조인트 냉각 및 수축 중에 내부 응력이 고르게 방출될 수 없게 되고 원래 치유될 수 있었던 미세 기공이 당겨져 타원형 보이드로 확장됩니다. 장축 방향은 컨베이어 이동 방향과 매우 일치하며, 이는 기계적 응력과 야금학적 결함 사이의 결합 효과를 나타냅니다.
솔더 바 공급업체가 제공하는 SGS 보고서는 입고되는 자재의 신속한 검증을 대체할 수 없습니다. 우리는 솔더 바의 각 배치가 공장에 도착한 후 용융 상태의 표면 장력 테스트를 수행해야 합니다. Wilhelmy 플레이트 방법을 사용하여 250℃에서 측정된 데이터가 480mN/m보다 낮은 경우, 이 솔더 바 배치는 웨이브 솔더링에서 솔더 조인트 보이드의 위험이 매우 높습니다. 지나치게 낮은 표면 장력은 게르마늄, 니켈 등 활성 원소의 비정상적인 첨가를 동반하는 경우가 많기 때문입니다. 이러한 요소는 습윤 속도를 향상시키지만 기포 유착 및 상향 부유 동적 과정을 억제합니다.
