스루홀 리플로우 공정에서 솔더 페이스트 사용량을 제어하는 방법

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스루홀 리플로우에는 홀을 채우기에 충분한 페이스트가 필요하지만 초과하면 쉽게 솔더 볼과 흘러나오는 현상이 발생합니다. 두께를 제어하면서 페이스트가 구멍을 채우도록 구멍 위의 스텐실 구멍을 확대합니다. 인쇄 후 흐름을 방지하려면 금속 함량이 높고 요변성이 안정적인 페이스트를 선택하십시오. 시험 실행을 통해 흐름에 맞춰 균형을 맞추세요. 리플로우 램프를 느리게 하여 플럭스가 휘발되는 시간을 주고, 홀 내부의 습기로 인한 공극을 방지하고, 납땜 결함에 대비하여 충진량의 균형을 맞춥니다.

자동차 전장 및 고밀도 기판 분야의 스루홀 리플로우 공정 보급률은 35%를 넘어섰다. 그 원동력은 양면 배치 효율성과 BGA 주변의 주변 플러그인 공동 납땜에 대한 고객의 엄격한 요구입니다. 제어할 수 없는 솔더 페이스트 사용은 생산 라인의 1차 통과 수율을 8% 이상 변동시키는 직접적인 원인이 됩니다. 독일 Tier1 공급업체는 지난해 0.3mm 핀 피치의 커넥터 연속 브리징으로 인해 스텐실 개구부를 조정하기 위해 라인을 중단해야 했으며, 이로 인해 업계 전체가 솔더 페이스트 볼륨 제어 정확도를 ±15%에서 ±8% 이내로 강화해야 했습니다.

스텐실 개구부 형태는 통일된 직사각형에서 차별화된 디자인으로 변화하고 있습니다. 예를 들어, 0.8mm 이상의 플러그인 핀의 경우 측면 확장이 0.1mm인 길쭉한 개구부가 채택되어 솔더 페이스트 전송 속도를 보장할 뿐만 아니라 리플로우 중 측면 흐름을 억제합니다. 0.4mm 미세 피치 핀 헤더의 경우 원형 개구부가 25μm 스텝 두께로 사용됩니다. 이러한 변화는 AOI 검사 데이터 피드백에서 비롯됩니다. 동일한 보드에 있는 서로 다른 장치의 솔더 페이스트 볼륨 분산이 12%를 초과하면 콜드 솔더 조인트 확률이 3.7배 증가합니다. 그러나 단순히 스퀴지 압력을 줄이면 모서리 충전이 충분하지 않게 됩니다. 전반적인 일관성을 유지하려면 인쇄 속도를 45mm/s로 높이는 동시에 이형 거리를 0.15mm로 줄여야 합니다.

솔더 페이스트 자체의 유변학적 특성은 투여량 제어에 암묵적인 간섭을 일으킵니다. 여름에 작업장의 습도가 65%RH를 초과하면 일부 무세척 솔더 페이스트의 점도가 18% 감소하여 인쇄 후 슬럼프가 0.04mm 증가합니다. 이때 스텐실 장력을 45N/cm²에서 48N/cm²로 조정하지 않으면 0603 부품 옆의 플러그인 패드에서 솔더 페이스트 오버플로가 관찰됩니다. 우리는 세 가지 생산 라인에서 이 현상을 확인했습니다. 해당 조치는 솔더 페이스트 예열 시간을 2시간에서 2.5시간으로 연장하고 인쇄 전에 15초 진공 대기 단계를 추가하는 것입니다. 이를 통해 플럭스의 휘발률을 9% 줄여 페이스트 구조를 안정화할 수 있습니다.

장비 수준 보상은 수동 경험 기반 조정을 대체합니다. 새로 출시된 DEK Horizon 모델에는 실시간으로 수집된 스텐실 장력, 스퀴지 각도, 주변 온도 및 습도를 기반으로 동적 보상 계수를 생성하는 솔더 페이스트 볼륨 예측 모듈이 내장되어 있습니다. 솔더 페이스트 배치 변경이 감지되면 자동으로 기록 데이터베이스를 호출하여 최적의 매개변수 조합을 일치시킵니다. EMS 공장에서는 이 기능을 통해 1차 합격률이 62%에서 89%로 높아진 것으로 측정됐다. 그러나 전제는 XRF를 사용하여 매 교대마다 3개의 일반적인 패드의 솔더 두께를 즉석 점검해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 스텐실 마모로 인한 누적된 오류로 인해 알고리즘 출력이 실패하게 됩니다. 현재 7개 주조소가 이를 필수 SOP 조항에 포함시켰습니다.

프로세스 창이 압축되고 있습니다. 이전에 허용된 ±25μm의 솔더 페이스트 두께 공차는 주류 자동차 등급 고객에 의해 ±12μm로 좁혀졌습니다. 이는 0.127mm 두께의 스텐실의 에칭 정확도가 ±2μm에 도달해야 한다는 의미이며, 이 등급의 스텐실을 안정적으로 납품할 수 있는 국내 제조업체는 5개 미만입니다. 이로 인해 로컬 니켈 도금 농축 솔루션이 탄생했습니다. 즉, 플러그인 영역에 8μm 니켈 층을 도금하여 물리적 한계를 형성하는 것입니다. 이 방식은 스텐실 비용을 35% 증가시키지만 솔더 페이스트 부피 변동 계수를 11.3%에서 6.8%로 줄입니다. 그 결과 신에너지 전자제어 프로젝트가 예정보다 2주 앞당겨 AEC-Q200 인증을 통과했다. 그러나 고르지 못한 도금은 국지적 솔더 양의 급격한 증가를 야기하므로 공초점 현미경을 사용하여 롤당 3개의 단면을 부분적으로 검사해야 합니다.

솔더 페이스트 투여량에 대한 궁극적인 제약은 리플로우 단계 중 용융 거동에서 비롯됩니다. 최고 온도가 235°C에 도달하면 직경 0.5mm 핀 주위의 솔더 페이스트의 실제 습윤 높이는 핀 길이의 62%에 불과합니다. 초기 인쇄량 편차가 10%를 초과하면 핀 루트에 공극 클러스터가 형성됩니다. 우리는 2023년에 12개의 대량 생산 모델을 추적한 결과 보이드율이 15%를 초과하는 샘플의 92%가 허용 범위를 벗어난 솔더 페이스트 볼륨을 가지고 있음을 발견했습니다. 해결책은 단순히 투입량을 줄이는 것이 아니라 리플로우 구역의 가열 기울기를 1.2°C/s에서 0.8°C/s로 낮추고, 질소 분위기에서 산소 함량을 100ppm 이내로 제어하는 것입니다. 이는 솔더 페이스트의 표면 장력을 23%까지 감소시켜 용융 상태가 핀 측면을 더욱 균일하게 감싸도록 촉진할 수 있습니다.