최근 생산 라인에서는 둔한 납땜 이음부와 고르지 못한 반사에 대한 고객 불만이 자주 접수되었습니다. 보드를 분해하면서 동일한 PCB의 인접한 솔더 조인트 간에 상당한 광택 차이가 있음을 관찰했습니다. 일부는 거울처럼 밝고 다른 일부는 회백색 및 무광택이었습니다. 이 문제는 예열 온도나 컨베이어 속도가 아니라 웨이브 솔더링 플럭스와 솔더 바 사이의 화학적 불일치로 인해 발생합니다. 이 현상은 LED 드라이버 보드와 자동차 계기판 제어 보드에서 특히 두드러집니다. 이 두 제품 유형은 솔더 조인트 외관 일관성에 대한 AQL=0.65 육안 검사 요구 사항을 갖기 때문입니다.
우리는 지난 3개월 동안의 라인 전환 기록을 뽑아 로진 기반 RMA-218, 무세정 NC-920, 수용성 WS-703 등 세 가지 주류 플럭스를 식별했습니다. 이들은 테스트를 위해 63/37 공융 솔더 바, 60/40 준공융 솔더 바와 SAC305 무연 솔더 바와 교차 결합되었습니다. 동일한 Heller 970 웨이브 솔더링 기계에서 고정된 예열 온도는 125℃, 웨이브 높이는 5.2mm, 컨베이어 속도는 1.3m/min으로 200개의 보드를 연속적으로 작동했습니다. 각 그룹별로 30개의 솔더 조인트를 샘플링하고 Konica Minolta CS-200 색도계를 사용하여 L* 값(밝기 값)을 측정했습니다. 우리는 63/37 솔더 바와 짝을 이루는 로진 기반 플럭스의 평균 L* 값이 82.6이라는 것을 발견했습니다. 이는 동일한 솔더 바와 짝을 이루는 무세정 플럭스보다 9.3 단위 더 높습니다. In 대조적으로 SAC305와 결합된 수용성 플럭스는 L* 값이 70.1에 불과했으며 표면에 흰색 결정질 잔류물이 있었습니다. 이는 로진 시스템의 천연 수지 성분이 용융 솔더의 표면 장력을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 나타냅니다. 공융 성분이 가져오는 빠른 응고 특성과 결합하여 솔더 조인트가 웨이브를 벗어나는 순간 더 조밀한 입자 구조를 형성할 수 있게 하여 거울 반사 기능을 향상시킵니다.
습윤각 측정 결과는 이러한 결론을 더욱 확증해 줍니다. 구리 PAD에서 로진 기반 + 63/37 조합의 평균 젖음각은 28.4°인 반면, 무세정 + 60/40 조합은 39.7°에 도달했으며, 수용성 + S AC305 조합은 46.1°에 달했습니다. 각도가 클수록 납땜 확산 속도가 느려지고 과도한 납땜이 납땜 접합부 가장자리에 축적되어 버(burr) 모양의 돌출부를 형성하는 경향이 있습니다. 이러한 미세한 형태는 거시적인 광택 성능을 직접적으로 약화시킵니다. 특히 0.3mm 미세 피치 QFP 핀 솔더링에서는 무세척 플럭스의 활성제가 너무 빨리 휘발되어 솔더 바의 산화막이 충분히 벗겨지지 않게 됩니다. 솔더는 핀의 측면을 완전히 적실 수 없으므로 국지적인 회색 반점이 발생합니다.
브리징 결함률의 비교는 훨씬 더 직관적입니다. 63/37 솔더 바와 결합된 로진 기반 플럭스의 브리징 비율은 0.17%였으며, 60/40과 결합된 무세정 플럭스의 경우 0.83%로 증가했고, SAC305와 결합된 수용성 플럭스의 경우 1.42%에 도달했습니다. 이는 로진이 고온에서 형성한 액상 보호막이 솔더바의 산화 속도를 늦춰 솔더가 장기간 유동성을 유지할 수 있기 때문이다. In에 비해 무세정 플럭스의 유기산염은 180℃ 이상에서 급속히 분해되어 지속적인 환원능력을 상실합니다. SAC305 자체는 녹는점(217℃)이 높고 점도가 높습니다. 이 두 가지 요소의 조합은 솔더가 핀 간격 사이에 갇혀 있는 경향을 악화시켜 결국 냉각 중에 강제로 분리되어 무광택 단락 브리지를 형성하게 됩니다.
In 세척 난이도 측면에서 로진 기반 플럭스 잔류물을 완전히 제거하려면 탄화수소 용제에 15분 동안 담가야 합니다. 무세척 플럭스는 실온에서 순수한 물로 30초 동안 헹구고 나면 눈에 보이는 잔여물이 남지 않습니다. 수용성 플럭스는 명목상 물 세척이 가능하지만 WS-703과 SAC305 조합으로 생성된 염화아연 부산물은 PCB 간격에 흡습성 결정을 쉽게 형성합니다. 5% 구연산 수용액으로 닦아야 합니다. 그렇지 않으면 72시간의 습열 테스트 후 누설 전류가 표준을 초과하게 됩니다. 즉, 생산 라인에 전용 산 세척 스테이션이 없는 경우 이 조합을 강제로 채택하면 재작업 비용이 증가한다는 의미입니다.
우리는 다양한 제품 유형에 대한 명확한 선택 경로를 제공합니다. 외관 전달을 우선시하고 재작업 기간이 넉넉한 소비자 마더보드는 63/37 솔더 바가 있는 로진 기반 플럭스를 직접 선택해야 합니다. L* 값 안정성은 8시간 연속 생산 후에도 ±1.2 이하로 변동됩니다. AEC-Q200 진동 테스트를 통과해야 하는 자동차 등급 ECU 모듈은 60/40 솔더 바와 쌍을 이루는 무세척 플럭스로 전환해야 합니다. 광택은 약 12% 감소하지만 솔더 조인트 IMC 층 두께는 더 균일하며 전단력 분산은 8.3% 이내로 제어됩니다. 다수의 OSP 처리된 미세 피치 BGA 패드를 포함하는 의료 장치 PCB는 SAC305와 함께 수용성 플럭스를 사용해야 합니다. In 이 경우 웨이브 솔더링 온도를 255℃에서 248℃로 동시에 낮추고 질소 유량을 15L/min에서 22L/min으로 증가시켜야 합니다. 그렇지 않으면 솔더 조인트 표면에 조밀한 구멍이 나타날 것입니다. 100× 금속 조직 현미경으로 수많은 미세 기공으로 보이는 이러한 구멍은 불충분한 질소 피복으로 인해 발생하는 2차 솔더 산화의 전형적인 특성입니다.
