우리가 생산 라인에서 직면하는 거의 모든 주석 위스커 문제는 리플로우 순간에 발생하는 것이 아니라 장기 보관 중에 또는 무연 솔더 페이스트를 사용한 리플로우 솔더링 후 고온, 고습 바이어스 조건에서 발생합니다. 이는 주석 위스커 성장이 솔더 조인트 내의 지속적인 내부 응력 완화와 계면 반응의 결과임을 나타냅니다. 솔더 페이스트 제제의 은 함량이 3.0%를 초과하면 융점을 높일 수 있지만 부서지기 쉬운 Ag₃Sn 상의 석출을 악화시켜 대신 주석 원자의 방향 이동을 위한 채널을 제공합니다.

솔더 페이스트 제제의 Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 공융 시스템은 리플로우 후 냉각 과정에서 거친 수상돌기를 형성하는 경향이 매우 높습니다. 특히 솔더 페이스트 내 주석 분말의 산화물 함량이 0.8%보다 높을 경우 산화막은 솔더 조인트의 조밀한 야금 결합을 방해하여 국부적인 미세 기공과 잔류 인장 응력의 중첩을 초래하고 이는 주석 위스커 개시의 우선적인 위치가 됩니다. 따라서 우리는 Ag 변동이 ±0.05% 이내, Cu 변동이 ±0.02% 이내로 제어되도록 보장하기 위해 모든 솔더 페이스트 배치에 대해 XRF 구성 재테스트와 결합된 DSC 열 분석을 의무적으로 수행합니다.

플럭스 시스템의 선택도 마찬가지로 중요합니다. 로진 기반 플럭스는 탄화 잔류물이 많이 생성되고 240℃ 이상에서 리플로우할 때 산가가 급격히 약화되어 주석 표면을 지속적으로 부동태화할 수 없습니다. 반면, 변형된 유기산 플럭스의 활성이 지나치게 높으면 솔더 조인트 가장자리에 국부적인 부식 피트가 형성됩니다. 따라서 우리는 180℃ 유지 단계에서 주석 이온 이동을 억제하고 합금 습윤을 방해하지 않으면서 완전한 흡착 필름을 형성할 수 있는 벤조트리아졸 유도체를 함유한 중간 활성 제제에 궁극적으로 정착했습니다.

솔더 페이스트 인쇄 매개변수는 솔더 페이스트 공식과 함께 관리되어야 합니다. 예를 들어, 솔더 페이스트에 있는 주석 분말의 구형도가 92%보다 낮은 경우 Type 3 스텐실과 45° 스퀴지 각도를 사용하더라도 패드 가장자리에서 솔더 페이스트 붕괴가 계속 발생하여 리플로우 후 솔더 조인트 단면이 고르지 않게 됩니다. 이러한 기하학적 결함은 결정립 경계의 응력 구배를 증폭시켜 72시간 바이어스 테스트 중에 주석 위스커가 조기에 나타나도록 합니다. 따라서 우리는 공급업체가 각 솔더 페이스트 배치에 대해 레이저 입자 크기 분포 보고서를 제공하도록 요구하며, D50은 25±2μm, D90≤38μm로 엄격하게 제어됩니다.

노화 테스트 데이터에 따르면 85℃/85%RH + 5V 바이어스 조건에서 0.015% 비스무트가 미세 합금된 솔더 페이스트 제제를 사용하면 주석 위스커 개시 시간이 기존 제제의 168시간에서 520시간 이상으로 연장됩니다. 그러나 비스무트 첨가량이 0.02%를 초과하면 솔더 조인트 인터페이스가 강화되어 저온 취성 파괴가 유발됩니다. 따라서 실시간 ICP-MS 모니터링을 통해 이 창구를 유지해야 하며, 공장 실사 보고서만으로 제품을 출시할 수는 없습니다.