솔더 페이스트 및 솔더 분말 스패터링은 단일 요인에 의해 발생하는 것이 아니라 솔더 페이스트 자체의 유변학적 특성, 스텐실 개구의 기하학적 정확도, 스퀴지 하향 압력 및 리바운드 속도, 프린터의 진공 흡착 안정성, 솔더 페이스트 리플로우 단계 중 액상선 초과 시간 간의 결합된 불일치의 결과입니다. 동관의 자동차 모듈 생산 라인에서 0201 저항기 패드 옆에 직경 15~40μm의 조밀하게 분포된 작은 솔더 볼을 발견했을 때 우리는 먼저 리플로우 오븐 컨베이어 벨트 지터 및 불충분한 질소 순도와 같은 간섭 요인을 배제하고 대신 솔더 페이스트 인쇄 공정 중 동적 동작에 중점을 두었습니다.
솔더 페이스트는 스퀴지의 전단 작용에 따라 항복 흐름을 겪습니다. 점도가 너무 낮거나 요변성 지수가 0.65 미만이면 탈형 순간 응집력이 부족하여 필라멘트 속으로 끌어당겨져 안개 같은 땜납 분말로 부서지게 됩니다. 이러한 솔더 분말은 리플로우 초기 단계에서 플럭스 증기와 스패터에 의해 인접한 패드나 부품 본체로 운반되고, 냉각 후에는 청소할 수 없는 작은 솔더 볼을 형성합니다. 금속 함량이 90.5%이고 점도가 720 Pa·s(@0.1 rad/s)이며 요변성 지수가 0.78인 Type 4 솔더 페이스트로 전환한 후 스패터 양이 63% 감소했습니다. 동시에 스텐실 두께를 100μm에서 80μm로 줄이고 개구 면적 비율을 1:1.05로 보상했으며 스퀴지 각도를 60°에서 55°로 조여 전단 응력이 패드 중앙 영역에 보다 고르게 전달되도록 했습니다.
인쇄 압력은 스텐실 장력과 동적으로 일치해야 합니다. 장력이 35N/cm²일 때 솔더 페이스트가 넘치지 않고 완전히 채워지도록 압력을 5.8kgf로 설정해야 합니다. 한 번은 압력 센서 교정에 실패하여 7.3kgf의 국지적 압력이 발생하여 0402 커패시터 측면에 연속 솔더 볼이 발생했습니다. 이 현상은 고응답 압전 센서로 교체하고 교대마다 제로 드리프트 검증을 실시한 후 사라졌습니다. 동시에, 우리는 솔더 페이스트 표면에서 용제의 조기 휘발을 방지하기 위해 인쇄 후 체류 시간을 60초 이하로 압축했습니다. 이로 인해 가장자리 붕괴가 발생하고 후속 스패터링이 악화될 수 있습니다.
솔더 페이스트 리플로우 공정 중 액상선 이상의 시간은 65~90초 사이에서 엄격하게 제어되어야 합니다. 95초를 초과하면 땜납 분말의 산화 및 응집이 악화될 뿐만 아니라 땜납의 표면 장력이 불균형해 튀는 현상이 발생하게 됩니다. 실제 측정을 위해 KIC 열전대를 사용했을 때 특정 온도 영역의 실제 가열 기울기가 설정 값보다 1.8°C/s 더 높았다는 사실을 발견했습니다. 이로 인해 일부 솔더가 담금 영역 끝에서 조기에 녹아 리플로우 피크에 진입하기 전에 미크론 크기의 물방울이 형성되었습니다. PID 매개변수를 재보정하고 가열 기울기를 1.2°C/s로 수정한 후 작은 솔더 볼의 수가 170ppm 미만으로 안정적으로 유지되었습니다.
모든 개선 조치는 FMEA 제어 계획에서 동시에 업데이트되어야 합니다. 예를 들어, 솔더 페이스트 배치의 입고 검사에 회전 점도계 측정 단계를 추가하고, 스텐실 청소 빈도를 4시간마다에서 2.5시간마다 필수로 변경하고, XRF를 사용하여 리플로우 오븐의 첫 번째 부분에 대해 퍼니스 챔버의 산소 함량이 매일 100ppm 이하인지 여부를 감지합니다. 폐쇄 루프가 아닌 항목이 있으면 이전의 모든 조정이 무효화됩니다. 우리는 쑤저우에 있는 한 공장에서 솔더 페이스트 배치 검사를 놓친 적이 있습니다. 그 곳의 입자 크기 분포 D90은 표준을 28.3μm로 초과했으며 솔더 볼 결함은 3일 이내에 2900ppm으로 반등했습니다. 모든 재고를 재작업하고 업스트림 원자화 프로세스를 추적할 때까지는 완전히 통제되지 않았습니다.
