그러나 납은 인간의 생활 환경을 오염시켰다. 일부 지역에서는 지하수의 납 함량이 30 배 이상 높은 것으로 집계됐다 (허용 기준)
첫째, 무연 용접 기술의 현황
무연 땜납 합금 성분의 표준화는 아직 명확한 정의가 없다. IPC 및 기타 대부분의 비즈니스 협회의 의견: 납 함량
1, 무연 솔더 합금
무연 핵심 및 주요 임무는 무연 솔더입니다. 전 세계적으로 100 종 이상의 무연 땜납 (예: 솔더, 용접사, 웨이브 봉 등) 이 개발되었지만 실제로 사용할 수 있는 것은 소수에 불과합니다.
(1) 은 현재 Sn/Pb 땜납을 대체할 가능성이 가장 높은 합금 재질입니다.
Sn/Pb 땜납을 대체할 가능성이 가장 높은 무독성 합금은 주석 기반 합금입니다. 주석, 은, 구리, 아연, 비스무트, 인듐 및 안티몬과 같은 금속 요소를 추가하여 이원, 삼원 또는 다원 합금을 형성합니다. 금속 요소를 추가하여 합금의 성능을 향상시키고 납땜성과 신뢰성을 향상시킵니다. 주로 Sn-Bi 땜납 합금, Sn-Ag * * * 결정체 합금, Sn-Ag-Cu 삼원합금, Sn-Cu 땜납 합금, Sn-Zn 땜납 합금 (일본에서만 개발), SN-BN 입니다
(2) 현재 가장 널리 사용되는 무연 솔더 합금 Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7 (미국) 및 Sn96.5\Ag3.0\Cu0.5 (일본) 는 리플로우 용접에 가장 널리 사용되는 무연 솔더입니다. 융점은 약 216-220 C 입니다.
Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7 무연 땜납은 이미 미국에서 특허를 받았고, Ag 함량이 3.0 wt% 인 땜납은 특허가 없고, 가격이 저렴하고, 땜납 품질이 우수하기 때문에 IPC 는 Ag 함량이 3.0 wt% 인 Sn-Ag-Cu 땜납을 추천한다.
Sn-0.7 Cu-Ni 땜납 합금은 웨이브 솔더링에 사용됩니다. 그것의 융점은 227 C 이다.
주석 기반 무연 합금이 널리 사용되고 있지만, Sn63\Pb37*** 결정 솔더와 비교할 때 무연 합금 솔더에는 다음과 같은 문제가 있습니다.
(a) 융점이 약 34 ℃높다.
(b) 높은 표면 장력과 낮은 습윤성.
가격이 높다.
2, PCB 패드 표면 코팅 재료
무연 용접은 PCB 패드 표면의 코팅 재료도 무연, PCB 패드 표면의 무연 도금은 부품 용접 단자 표면의 무연 도금보다 쉽습니다. 현재 납 주석 열풍 평탄화 (HASL), 무전 해 니켈 도금 및 침금 (ENIC), 구리 표면 OSP 코팅, 침은 (I-Ag) 및 침석 (I-Sn) 은 주로 무연 금속 또는 무연 땜납 합금으로 대체되었습니다.
현재 무연 표준은 아직 완벽하지 않기 때문에 무연 부품 표면의 코팅 종류가 다양하다. 미국과 대만성에는 순수 Sn 과 Sn/Ag/Cu 코팅이 많이 있으며, 일본의 용접단 코팅은 종류가 다양하며 회사마다 다릅니다. 순수 Sn 및 /Sn/Ag/Cu 외에도 Sn/Cu, Sn/Bi 등의 합금 코팅이 있습니다. 주석 도금 비용이 비교적 낮기 때문에 주석 도금 공정이 많이 있습니다. 그러나 Sn 표면은 산화가 쉬워 얇은 산화층을 형성하고, 전원을 켠 후 발생하는 압력과 불균형으로 인해 Sn 을 밀어내어 Sn 위스커를 형성합니다. Sn 은 QFP 및 기타 간격이 좁은 구성 요소에서 쉽게 단락되어 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다. 수명이 5 년 이하인 로우엔드 제품 및 부품의 경우 순수 Sn 을 도금할 수 있습니다. 수명이 5 년이 넘는 신뢰성 높은 제품과 부품의 경우 먼저 두께를 약 1 으로 도금할 수 있습니다. M 이상의 니켈, 그리고 전기 도금 2-3? M 두꺼운 주석
현재 무연 용접 기술은 전환 및 시작 단계에 있습니다.
무연 기술은 국내외에서 모두 다양한 수준의 응용이 있지만, 여전히 전환과 시작 단계에 있어 이론에서 응용에 이르기까지 미성숙하다. 통일된 기준이 없고 무연 용접의 땜납 접합 신뢰성에 대한 통일된 인식도 없다. 따라서 국내외 무연 응용 기술은 매우 혼란스럽지만, 대부분의 기업들은 부품 용접단에서 납을 가지고 있다. 비록 용접 재료는 납이 없는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 납명언) 어떤 무연 땜납이 좋을까요? 무연 용접에 더 유리한 PCB 패드 코팅은 무엇입니까? 어떤 부품 솔더 조인트 재료가 무연 솔더 조인트의 신뢰성에 더 유리합니까? 가장 합리적인 온도 곡선은 무엇입니까? 무연 용접은 인쇄, 용접, 테스트 등의 장비에 어떤 요구 사항이 있습니까? 。 。 。 명확한 설이 없다. 요컨대 무연 용접 기술에 대한 의견이 분분하여, 각각 한 가지 관점이 있고, 각각 한 가지 방법이 있다. 이 상태는 무연 용접 제품의 신뢰성에 매우 불리하다. 따라서 무연 용접 기술을 이론에서 응용까지 가속화하는 연구가 시급하다.
둘째, 무연 용접의 특성과 대책
1, 무연 용접 및 솔더 조인트의 주요 특징
(1) 무연 용접의 주요 특징
(A) 고온과 융점은 기존의 납 결정체 땜납보다 34 C 정도 높다.
(b) 높은 표면 장력과 낮은 습윤성.
(c) 작은 프로세스 창, 품질 관리가 어렵습니다.
(2) 무연 솔더 조인트의 특성
(a) 습윤성 및 팽창성 차이.
(b) 무연 솔더 조인트의 외관이 거칠다. 기존 테스트 표준 및 AOI 를 업그레이드해야 합니다.
(C) 무연 솔더 조인트에는 많은 기공이 있습니다. 특히 납땜 끝에 무연 솔더가 혼합되어 있는 경우 용접 끝 (볼) 의 납땜이 먼저 녹여 납판을 덮고 보조제가 배출되지 않아 기공이 생성됩니다. 그러나 기공은 기계적 강도에 영향을 주지 않습니다.
(d) 결함이 많다-습윤성이 좋지 않아 자기 위치 효과가 약해진다.
무연 솔더 조인트는 외관이 거칠고, 기공이 많고, 습윤각이 크고, 반달 모양이 없다. 무연 솔더 조인트의 외관은 납 솔더 조인트와 크게 다르기 때문에 납의 원래 검사 기준으로 측정하면 불합격으로 간주 될 수도 있지만 일반 민간 전자 제품의 사용 품질에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 고객에게 이것이 무연 용접 습윤성 차이로 인한 것이라고 믿게 해야 한다. 무연 기술이 심화되고 발전함에 따라 플럭스의 개선과 공정의 발전으로 인해 무연 솔더 조인트의 거친 외관이 개선되었으며 앞으로 더 나은 진전이 있을 것으로 믿습니다.
2, 무연 웨이브 솔더링 특성 및 대책
무연 웨이브 솔더링은 또한 높은 온도, 낮은 습윤성, 작은 프로세스 창의 특징을 가지고 있습니다. 품질 관리는 리플 로우 용접보다 어렵습니다.
웨이브 솔더용 (1) 솔더는 일반적으로 Sn-0.7cu 또는 Sn-0.7cu-0.05ni, 융점 227 C, 용접 온도 250-260 C 를 사용합니다. 주석 구리 땜납에 소량의 니켈을 첨가하면 유동성과 연신율을 높일 수 있다. 웨이브 솔더도 Sn/Ag/Cu 솔더를 사용할 수 있지만 일반적으로 Sn/Ag/Cu 솔더를 사용하지 않는 것이 좋습니다. Sn/Ag/Cu 솔더 비용이 높을 뿐만 아니라 Ag 도 Sn 냄비를 부식시키고 부식작용이 Sn 보다 더 심각합니다.
(2) 무연 웨이브 솔더링 주석 냄비 용접 주석 온도는 최대 250 ~ 260 C 이며 주석은 고온에서 주석 냄비를 부식시킬 수 있습니다. 온도가 높을수록 부식성이 더 심하다. 또한 무연 솔더의 Sn 성분은 99%, 무연 솔더보다 40% 더 많습니다. 전통적인 스테인리스강 냄비 내담으로 무연 용접을 하면 3 개월 정도 냄비 누수가 발생할 수 있다. 따라서 웨이브 솔더링 장비의 주석 냄비와 주석 입에는 고온과 부식성이 필요합니다. 현재 보편적으로 사용되는 것은 티타늄 강철 냄비 내담이다.
무연 땜납의 습윤성이 좋지 않아 공정창이 작기 때문에 용접 시 PCB 표면의 온도차를 줄이기 위해 냄비 온도가 균일해야 합니다.
(3) 용융점이 높기 때문에 PCB 의 예열 온도도 그에 따라 높아야 하는데, 보통100-130 C 입니다. PCB 내부 및 외부 온도를 균일하게 하기 위해서는 예열 영역이 길어야 합니다. 천천히 온도를 올리다. 용접 시간은 3-4 초입니다. 두 파 사이의 거리가 비교적 짧다.
(4) 대형 PCB 보드의 경우 PCB 보드 변형을 방지하기 위해 전송 레일에 중간 지지대가 있습니다.
(5) 온도가 높기 때문에 솔더 조인트 냉각 시간이 길어서 솔더 조인트 입자가 자라는 것을 방지하기 위해 솔더 조인트가 빠르게 냉각되도록 피크 용접 장비는 냉각 장치를 늘려야합니다. 그러나 냉각 속도가 너무 빠르면 세라믹 구조의 칩 부품이 손상되어 부품에 금이 갈 수 있으므로 너무 빨리 냉각하지 않도록 제어해야 합니다. 또한 주석 냄비를 불면 용접 온도에 영향을 줄 수 있으므로 적절한 냉각 조치를 고려해야 한다.
(6) 온도가 높고 습윤성이 약하기 때문에 용접제의 활성화 온도와 활성화를 높이기 위해 코팅 과정에서 첨가제를 첨가할 수 있다.
(7) Sn-Cu 땜납에서 Cu 의 비율을 면밀히 주시합니다. Cu 의 성분은 0.2% 에 달하고 액체 온도는 최대 6 C 까지 변한다. 이러한 변화는 역학 및 용접 품질의 변화로 이어질 수 있습니다. Cu 비율이 1% 를 초과하면 새 땜납을 사용해야 합니다. 구리는 근무 시간에 따라 늘어나기 때문에 일반적으로 낮은 구리 합금을 선택한다.
(8) 웨이브 솔더링의 경우 관통 구멍 구성요소 삽입 구멍의 주석 높이가 75% 미만이 될 수 있으므로 (기존 Sn\Pb 요구사항의 75%) PCB 구멍 지름 비율, 플럭스 활성 및 도색량, 최대 온도, 최대 높이 및 레일 기울기 설계를 종합적으로 고려해야 합니다.
(9) 고온은 Sn 의 산화를 가속화하기 때문에 무연 웨이브 솔더링 공정의 또 다른 큰 단점은 대량의 잔류물이 생성되는 반면 질소 (N2) 는 Sn 찌꺼기의 형성을 줄일 수 있다는 것이다. 물론 N2 를 채우지 않거나 무연 주석 찌꺼기 복원 분말을 첨가하여 대량의 찌꺼기를 줄이고 재사용할 수 있지만 납용접보다 일상적인 청소 유지 관리에 더 많은 관심을 기울여야 합니다.
(10) 웨이브 솔더링 후 계층화 스트리핑 현상이 심각하다.
셋째, 납용접에서 무연 용접으로의 전환의 특수한 단계에 존재하는 문제가 있다
1, 구성 요소에 무연 기술 도전
(1) 고온 내성
고온이 어셈블리 패키지에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 전통적인 시계 스티커 부품의 포장재는 240 C 의 고온만 견딜 수 있다면 납땜의 용접 온도를 충족시킬 수 있고, 복잡한 제품은 무연 용접의 용접 온도가 최대 260 C 에 달하기 때문에 부품 포장이 고온을 견딜 수 있는지 여부를 고려해야 한다.
또한 고온이 부품 내부 연결에 미치는 영향도 고려해야 합니다. IC 의 내부 연결 방식은 금실 볼 용접, 초음파 압력 용접, 플립 용접 등 특히 BGA, CSP, 복합 컴포넌트, 모듈 등 새로운 컴포넌트입니다. 내부 연결에 사용되는 재질도 표면 조립 및 환류 용접 프로세스에 사용되는 동일한 땜납입니다. 따라서 무연 구성요소의 내부 연결 재료도 무연 용접의 요구 사항을 충족해야 합니다.
(2) 무연 용접단
납 구성요소의 용접 끝은 대부분 Sn/Pb 코팅이고 무연 구성요소의 용접 끝에는 다양한 코팅이 있습니다. 현재 어떤 코팅이 가장 좋은지 아직 결론이 나지 않았기 때문에 무연 부품의 기준은 아직 향상되어야 한다.
PCB 에 대한 무연 기술의 과제
무연 공정에서는 PCB 가 내열성, 유리 전이 온도 Tg, 열팽창 계수 및 비용이 낮아야 합니다.
(1) 무연 공정은 더 높은 유리 전이 온도 Tg 가 필요합니다.
Tg 는 중합체 고유 특성이며 재질 성능을 결정하는 임계 온도입니다. SMT 용접 과정에서 용접 온도는 PCB 기판의 Tg 보다 훨씬 높으며 무연 용접 온도는 납용접 온도보다 34 C 높기 때문에 PCB 열 변형 및 냉각 시 부품 손상을 초래할 수 있습니다. 높은 Tg 를 가진 베이스 PCB 재료를 적절히 선택해야 합니다.
(2) 낮은 열팽창 계수 (CTE) 필요
용접 온도가 높아지면 다층 PCB 의 Z 축과 XY 방향 라미네이트, 유리 섬유, Cu 사이의 CTE 불일치로 인해 Cu 에 큰 응력이 발생하고, 심할 경우 금속화 구멍 도금이 깨져 고장이 납니다. 이는 PCB 레이어 수, 두께, 적층 재질, 용접 곡선, Cu 분포, 구멍의 형상 모양 (예: 가로 세로 비율) 등 여러 변수에 따라 달라지기 때문에 상당히 복잡한 문제입니다.
다층 금속 화 구멍의 파단을 극복하기위한 조치:
에칭 공정 1- 전기 도금 전에 구멍 안의 수지/유리 섬유를 제거합니다.
금속화 구멍 벽과 다층 판 사이의 결합력을 향상시킵니다.
에칭 깊이는 13-20 입니까? M.
(3) 높은 내열성
FR-4 PCB 의 한계 온도는 240 ℃입니다. 간단한 제품의 경우 235-240 C 의 최대 온도는 요구 사항을 충족시킬 수 있지만 복잡한 제품의 경우 260 C 가 필요할 수 있습니다. 따라서 두꺼운 판과 복잡한 제품에는 고온에 강한 FR-5 가 필요합니다.
(4) 저비용
FR-5 의 비용이 상대적으로 높기 때문에 일반 소비자용 제품의 경우 FR-4 베이스보드 대신 복합 CEMn 을 사용할 수 있습니다. CEMn 은 표면과 코어가 다른 강성 복합 동판, 간단히 다른 모델이라고 합니다.
넷째, 플럭스에 대한 무연 공정의 도전
(1) 플럭스에 대한 무연 공정의 요구 사항
(A) 용접제와 합금 표면 사이에 화학반응이 있기 때문에 합금 성분에 따라 다른 용접제를 선택해야 한다.
(b) 무연 합금의 습윤성이 좋지 않아 높은 플럭스 활성이 필요하다.
(C) 납땜제의 활성화 온도를 높여 무연 고온 용접 온도에 적응한다.
(D) 용접 후 잔류물이 적고 부식성이 없어 ICT 프로브 기능 및 전기 마이그레이션 요구 사항을 충족합니다.
(2) 플럭스는 솔더 페이스트의 인쇄 적합성 및 납땜성의 열쇠입니다.
무연 합금을 확인한 후 핵심은 플럭스입니다. 예를 들어, 8 개의 용접 크림 회사가 한 회사에 동일한 합금 성분의 무연 솔더 크림을 제공하여 테스트를 실시했는데, 테스트 결과는 매우 달랐습니다. 습윤성이 좋은 납고 뒤에는 비석이 없고, 습윤성이 떨어지는 습고 용접 후 저항용량 오프셋이 많다. 따라서 석고의 선택은 인쇄 적합성이 요구 사항을 충족시킬 수 있는지, 용접 후의 품질을 시험해 보아야 한다. 예를 들어 인쇄 시 석고의 롤링, 충전, 탈모가 좋은지 여부, 인쇄 품질이 1 시간 간격으로 변하는지 여부, 점도가 1-8 시간 간격으로 변하는지 여부 등이 있습니다. 결론적으로, 자신의 제품과 공예에 적합한 석고를 선택하다.
(3) 무연 플럭스는 특별히 준비해야합니다. 납고의 보용접제는 용접 표면을 정화하고, 습윤성을 개선하고, 땜납 산화를 방지하고, 납고의 품질과 우수한 공예성을 보장하는 중요한 재료이다. 고온에서 플럭스는 PCB 패드, 부품 끝 및 핀 표면의 산화층을 청소하면서 금속 표면을 활성화할 수 있습니다.
석연 석고를 세척하지 않은 지 이미 여러 해가 되어 성숙한 기술이다. 초기 무연 솔더 페이스트는 단순히 Sn-Pb 솔더, 세정 플럭스, 무연 합금을 혼합하는 것이었으며 결과는 매우 나빴습니다. 솔더 페이스트에서 솔더 플럭스와 솔더 합금 사이의 화학 반응은 솔더 페이스트의 레올 로지 특성에 영향을 미치며 인쇄 성능에 매우 중요합니다.
무연 합금의 습윤성이 약하기 때문에 용접을 통해 활성과 활성화 온도를 높일 필요가 있다. 다음 추가 분석: 납용접이나 무연 용접이 있든, 용접제 습윤구는 용접을 제어하는 중요한 영역이며, 용접제 산은 실온에서 Cu20 과 반응할 수 없습니다. 즉, 분해는 열을 방출하고 활성화에너지를 방출합니다. 납과 용접할 때, 플럭스의 활성 반응은 땜납의 융점183 C 바로 전에 금속 표면을 세척하고, 땜납이 녹을 때 금속 표면이 활성화에너지를 얻을 수 있으며, 용융 땜납의 점도와 표면 장력을 줄여 습윤성을 개선하고, 용해를 확산시켜 금속간 합금층을 형성하는 데 도움이 된다. 그러나 무연 용접에서 용융점은 217 C 로 납보다 34 C 높고 무연 용제의 주성분은 송향에스테르이다. 전통적인 플럭스를 사용하는 경우 솔더 페이스트의 솔더는 183℃ 솔더가 녹기 전에 이미 반응을 완료한 다음183 C 에서 217 C 로 상승합니다
따라서 무연 플럭스는 특별히 준비해야 한다. 무연 과정이 심화됨에 따라 땜납 제조업체의 노력으로 땜납제의 활성성과 활성화 온도를 높이고 무연 땜납의 품질을 높이기 위한 조치를 취했다. 현재 무연 솔더 조인트는 외관상 지난 몇 년보다 향상되었다.
(4) 웨이브 솔더링에는 VOC 가 포함되지 않은 플럭스도 특수 배합이 필요합니다. 일부 제품에는 무연 솔더 페이스트와 웨이브 솔더링 수용성 플럭스도 필요합니다.
과도기 무연 용접의 신뢰성에 관한 논의.
무연 용접의 신뢰성은 제조업체와 사용자 모두에게 큰 관심사입니다. 특히 납에서 무연 용접으로 전환하는 특수한 단계에서는 무연 재료, 인쇄판, 부품, 테스트 등에 표준이 없고 신뢰성 테스트 방법에도 표준이 없어 신뢰성이 매우 걱정스럽다. 현재 무연 과정, 특히 중국에서는 혼란스러운 단계에 있다. 납과 납의 혼합, 특히 무연 용접 단자의 부품이 납땜과 무연 공정을 채택할 때 심각한 신뢰성 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제는 현재 전환 단계 무연 용접에서 주의해야 할 문제일 뿐만 아니라 전환 단계 무연 용접에서 주의해야 할 문제이기도 합니다.
(1) 솔더 조인트는 부드럽고 변형되기 쉽기 때문에 무연 솔더 조인트의 경도는 Sn-Pb 보다 높고 무연 솔더 조인트의 강도는 Sn-Pb 보다 높으며 무연 솔더 조인트의 변형은 Sn-Pb 보다 작지만 무연 신뢰성이 좋은 것은 아닙니다. 무연 땜납의 습윤성이 좋지 않아 중공, 변위 및 기념비와 같은 많은 용접 결함이 있습니다. 또한 용융점이 높기 때문에 플럭스의 활성화 온도가 높은 융점과 일치하지 않을 경우 (예: 앞에서 분석한 바와 같이), 플럭스 습윤 영역의 온도와 시간이 길기 때문에 용접 표면은 고온에서 재산화되고 침투 확산이 발생하지 않으며, 좋은 인터페이스 합금 층이 형성되지 않아 용접 표면의 결합 강도 (인장 강도) 가 떨어지고 신뢰도가 떨어집니다.
안델렌 및 기타 회사의 안정성 테스트 결과 (예: 추력 테스트, 구부리기 테스트, 진동 테스트, 낙하 테스트, 습기, 고온 및 저온 사이클 등) 를 기준으로 합니다. , 대부분의 민간 및 통신 분야에서 사용 환경에 큰 응력이 없기 때문에 무연 솔더 조인트의 기계적 강도는 무연 솔더 조인트보다 훨씬 높다는 유사한 결론이 있습니다. 군사, 저온, 저기압과 같은 고응력의 혹독한 환경에서도 무연은 크리프가 커서 무연보다 훨씬 안정적이지 않습니다.
무연 솔더 조인트의 신뢰성 (테스트 방법 포함) 은 아직 예비 연구 단계에 있습니다.
(2) 주석 문제
SN 은 압축 상태에서 위스커를 성장시켜 심각한 경우 단락을 일으킬 수 있으므로 좁은 간격의 QFP 패키지 구성 요소에 특히 주의해야 합니다. 위스커 지름은 1- 10 입니까? M, 길이가 어떻게 되나요? M 수+? M 의 침상 단결정은 Sn, Zn, Cd, Qg 등 저융점 금속의 표면에 쉽게 나타난다.
Sn 수염 성장의 근본 원인은 Sn 도금의 응력으로 실온에서 65438 0.5 개월에 이른다. M.
Sn 에 불순물을 넣으면 Sn 위스커의 성장을 피할 수 있다.
(3) 계층화 된 박리 현상.
납과 납이 섞일 때 용접에서 혼합한 납이 5% 를 초과하면 용접 후 용접 직업과 용접단의 접경에서 공동층의 박리 현상이 심해질 수 있다. 납이 함유된 구성 요소의 무연 웨이브 솔더링 과정에서 스트리핑 현상이 더 일반적이며, 심할 경우 PCB 용접 디스크가 함께 벗겨질 수도 있습니다. 따라서 전환 단계 웨이브 솔더링의 패드 설계는 SMD (솔더링 정의 패드) 를 사용할 수 있으며, 솔더링 필름이 패드 주위에 눌려 PCB 솔더링 현상을 줄이거나 방지할 수 있습니다.
스트리핑 (스트리핑, 균열) 현상의 이치를 더 연구해야 한다. 땜납, 부품, PCB 는 모두 납화되지 않은 후 스트리핑 현상이 나타나지 않는지, 계속 연구해야 한다.
부품 주석-납 코팅 박리
(4) 납과 납이 혼합 될 때의 신뢰성에 관한 논의.
① 무연 땜납의 납이 장기 신뢰성에 미치는 영향은 추가 연구가 필요한 과제이다. 예비 연구에 따르면 솔더 조인트의 납 함량이 다르면 신뢰성에 다른 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 납 함량이 어느 중간 범위에 있을 때 가장 큰 영향을 미친다. 이는 최종 응고 및 결정화에서 Sn 중량 인터페이스에 편석된 금상이 형성되고, 편석된 금상이 균열을 형성하기 시작하여 순환 하중 하에서 계속 확장되기 때문입니다. 예를 들어 납의 2% ~ 5% 는 무연 솔더의 피로 수명을 결정할 수 있지만 Sn-Pb 솔더에 비해 신뢰성이 비슷하다. 무연 솔더와 납 솔더를 혼합할 때 솔더 조인트의 납 함량을 제어해야 하는 경우가 있습니다
현재 무연 및 용접 무연 전환 기간에 있습니다. 대부분의 무연 공정은 무연 땜납과 핀 구성요소의 혼합물이다. 무연 솔더 조인트의 경우 납 함량은 BGA 의 용접 터미널, 핀 또는 용접 볼에서 나올 수 있습니다.
무연 솔더와 무연 솔더를 혼합하면 많은 기공이 나타납니다. 무연 솔더와 무연 솔더가 혼합되면 솔더 끝 (볼) 의 납 솔더가 먼저 녹아 솔더를 덮기 때문입니다. 무연 솔더 합금이 녹을 때, 솔더 페이스트의 플럭스는 배출되지 않아 기공을 일으킬 수 없습니다. 웨이브 솔더링의 경우 컴포넌트 핀 목의 Sn-Pb 도금층이 계속 녹기 때문에 솔더 조인트의 납 함량을 모니터링해야 합니다.
② 납 용접과 무연 용접 끝이 있는 혼합 품질이 가장 나쁘다.
납 땜납이 무연 땜납 터미널과 혼합될 때 납 땜납의 온도 곡선을 사용하면 납땜이 먼저 녹고 무연 땜납 단자 (구) 가 완전히 녹지 않아 구성요소 한쪽의 인터페이스가 금속 간 합금 층을 형성하지 못하게 되어 BGA 와 CSP 쪽의 기존 구조가 손상되어 무효화됩니다. 따라서 납 땜납과 무연 땜납 단자가 섞여 품질이 가장 나쁘다. BGA 및 CSP 무연 솔더링은 납 함유 공정에 사용할 수 없습니다.
(5) 고온이 부품에 미치는 악영향
세라믹 저항과 특수 콘덴서는 온도 곡선의 기울기 (온도 변화율) 에 매우 민감합니다. 세라믹 몸체와 PCB (세라믹: 3-5, PCB: 약 17) 열팽창 계수 CTE 의 차이가 크기 때문에 솔더 조인트가 냉각될 때 컴포넌트 본체 및 솔더 조인트 균열이 발생하기 쉬우며 컴포넌트 균열 현상은 CTE, 온도 및 컴포넌트 크기의 차이에 비례합니다. 020 1, 0402,0603 의 작은 구성요소는 거의 깨지지 않지만, 위의 큰 구성요소는 더 쉽게 갈라져 효력을 잃는다.
알루미늄 전해 콘덴서는 투명성에 매우 민감하다.
커넥터 및 기타 플라스틱 패키지 구성 요소 (예: QFP 및 PBGA) 의 고장은 고온에서 크게 증가했습니다. 주로 계층화, 팝콘, 변형 등에 관한 것이다. 대략적인 통계에 따르면 온도가 1 0 C 상승할 때마다 습도 센서 (MSL) 의 신뢰성이 떨어집니다1등급. 해결책은 피크 온도를 최소화하는 것입니다. 습도 민감성 부품은 제습과 굽습니다.
(6) 고온이 PCB 에 미치는 악영향
세 번째 부분은 고온에서 PCB 의 열 변형, 수지 노화 변질로 인한 강도 및 절연 저항 감소, PCB Z 축과 XY 방향 CTE 불일치로 인한 금속화 구멍 코팅 실패 등 고온이 PCB 에 미치는 악영향을 분석합니다.
해결책은 피크 온도를 최소화하는 것입니다. 일반적으로 간단한 소비자용 제품은 FR-4 베이스보드를 사용할 수 있으며, 두꺼운 판과 복잡한 제품은 FR-4 베이스보드 대신 고온의 FR-5 또는 CEMn 을 사용해야 합니다.
(7) 전기 신뢰성
리플 로우, 웨이브 솔더링 및 재 작업에 의해 형성된 플럭스 잔류물은 습한 환경에서 특정 전압에서 도체 간의 전기 화학적 반응을 일으켜 표면 절연 저항 (SIR) 을 감소시킬 수 있습니다. 전기 마이그레이션과 수정 (주석 수염) 이 자라면 전선 사이에 단락되어 전기 마이그레이션의 위험 ("누전" 이라고도 함) 이 발생합니다. 전기 신뢰성을 확보하기 위해서는 서로 다른 세척 보조제의 성능을 평가할 필요가 있다.
(8) 무연 수리 정보
(1) 무연 솔더의 수리가 매우 어려운 주된 이유는 다음과 같습니다.
(a) 무연 솔더 합금의 습윤성이 떨어진다.
(B) 고온 (단순 인쇄 회로 기판은 235 C, 복합 인쇄 회로 기판은 260 C).
(c) 프로세스 창이 작습니다.
② 무연 수리 고려 사항:
(a) 적절한 수리 장비 및 도구를 선택합니다.
(b) 장비 및 도구의 올바른 수리.
(c) 솔더 페이스트, 플럭스 및 와이어 및 기타 재료의 올바른 선택.
(d) 용접 매개변수를 올바르게 설정합니다.
무연 솔더에 적응하는 고 융점 및 저 습윤성 외에도. 또한 구성 요소 및 PCB 안정성에 악영향을 미칠 수 있는 모든 잠재적 요소를 최소화하도록 서비스 과정에서 주의를 기울여야 합니다.
(9) 과도기 무연 및 무연 혼합에 대한 요약.
(a) 무연 솔더 및 무연 솔더 단자-가장 효과적입니다.
(B) 무연 땜납과 납 땜납 끝-현재 보편적으로 사용되고 있지만 납, 구리 등의 함량이 있습니다. 적절한 플럭스를 준비하고 온도 곡선과 같은 프로세스 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다. 그렇지 않으면 안정성 문제가 발생할 수 있습니다.
(c) 납 솔더 및 무연 솔더 단자-효과가 가장 낮습니다. BGA 및 CSP 무연 솔더볼은 무연 공정에 사용할 수 없으며 권장되지 않습니다.
다섯째, 납, 무연 혼합 전환 단계는 문제에주의를 기울여야한다.
1. 문제의 예
(1) 납 기술이 있는 일부 SMT 공장에서도 무연 부품을 만났다. 무연 기술은 아직 시작되지 않았지만 무연 부품, 특히 BGA/CSP 및 LLP 도 만났습니다. 일부 부품 공장은 이미 납을 함유한 부품을 생산하지 않으므로 납을 함유한 부품을 구매할 수 없다. 구매한 부품이 무연 부품이라는 것을 아는 것은 두렵지 않다. 용접 온도가 230-235 C 로 올라갈 수 있기 때문이다. 또 다른 조치는 무연 솔더와 무연 공정을 사용할 수 있다는 것입니다. 현재 전환 단계에서는 일반적으로 무연 솔더와 납땜 단자가 혼합되어 있으며 신뢰성은 여전히 받아 들일 수 있기 때문입니다. 하지만 최악의 경우, 나는 실수로 무연 부품을 만나 생산 전에 발견하지 못했다. 생산 중에도 납땜과 납공예를 계속 사용하면 납땜과 무연 땜납 단자의 혼합이 가장 나쁘기 때문에 결과가 매우 나쁘다. (윌리엄 셰익스피어, 납땜, 납땜, 납땜, 납땜, 납땜, 납땜)
(2) 순수 주석 열풍 플랫 PCB 는 지시선 공정에서도 만날 수 있습니다.
용접 온도가 부족해 품질 문제가 발생하기 때문에 무심코 발생하는 경우도 있습니다.
(3) 웨이브 솔더링 문제
웨이브 솔더링에는 많은 문제가 있습니다. 예를 들어, 현재 리드 공정에서 발생하는 것은 무연 부품입니다. 무연 플러그인 구멍 및 관통 구멍은 주석 도금되지 않습니다. 계층화 된 박리 현상이 심각하다. 브리지, 누설 용접 및 기타 결함이 더 많습니다. 깡통 표면에는 많은 산화물이 있다. 。 。 。 。
2. 해결 방법
(1) 재료 준비
재료를 준비할 때는 부품의 용접단 재료가 무연 인지 주의해야 한다. 무연 부품인 경우 코팅 재료, 특히 BGA/CSP 및 LLP (지시선 기술에도 주의를 기울여야 함) 와 같은 새로 포장된 부품을 파악해야 합니다.
현재 무연 표준은 아직 완벽하지 않기 때문에 무연 무소자의 용접 단자 표면에는 일본의 부품 용접 단자의 Sn/Bi 코팅과 같은 다양한 코팅이 있습니다. 납이 납을 함유하고 있는 경우 납 함량은 다음과 같습니다.
(2) 재료 관리
납과 무연 공예가 있는 기업의 경우 반드시 엄격한 자재 관리 제도에 주의해야 하며, 납과 무연 석고와 부품을 혼동해서는 안 된다.
(3) 무연 인쇄는 인쇄 정확도를 높여야 한다.
템플릿 개구부 크기 증가: 종횡비 > 1.6, 면적비 >; 0.7 1
(4) 패치의 정확성을 향상시킵니다.
(5) 온도 곡선을 엄격하게 제어하여 피크 온도를 최소화하십시오.
습도 민감성 부품은 제습과 굽습니다.
(6) 복잡하고 신뢰성이 높은 제품은 고온에 강한 PCB 재료 (FR5 등) 를 사용해야 합니다.
(7)N2 의 용접 품질은 공기보다 우수하며, 특히 웨이브 솔더에서 N2 는 고온 솔더의 산화를 줄이고, 찌꺼기를 줄이고, 땜납을 절약할 수 있다. 또는 무연 주석 찌꺼기 복원 분말을 첨가하여 대량의 찌꺼기를 줄이고 재활용할 수 있지만 납용접보다 일상적인 청소 유지 관리에 더 많은 관심을 기울여야 합니다.
납에서 무연 으로의 전환 과정에서의 비용 관리
납에서 무공정으로의 전환 과정에서 원가 관리는 주로 기계 원가와 공정 재료 소비 비용 모두에서 고려된다. (윌리엄 셰익스피어, 원가, 원가, 원가, 원가, 원가, 원가, 원가, 원가)
현재 상당수의 기업들이 납용접공정 (파봉 용접) 에 사용되는 기계를 구매하여 다양한 성능과 작동성에 무연 용접의 기술적 요구 사항에 근접하고 있습니다. 현재 사용하고 있는 기계의 핵심 부품의 재료와 크기는 그에 따라 수정하여 요구 사항이 높지 않은 전자 제품 가공 공정에 계속 사용할 수 있습니다.
일반 웨이브 솔더링 기계 대신 무연 웨이브 솔더링의 타당성 분석
일반 주석과 무연 주석 용접 온도의 차이;
일반 주석의 용접 온도는 245 ℃입니다
무연 주석의 용접 온도는 270 ℃입니다
일반 주석과 무연 주석 플럭스의 예열 온도의 차이
A. 일반 주석의 플럭스 예열 온도는 90 ℃입니다
B. 무연 주석 플럭스의 예열 온도는110 ℃입니다
일반 주석과 무연 주석의 금속 성분 차이
일반 주석의 금속 성분 Sn/Pb
B 무연 주석의 금속 성분은 주로 Sn/Ag/Cu 또는 Sn/Cu 입니다.
일반 주석과 무연 주석 용접 장비 요구 사항의 차이
다음 중 하나를 수행합니다.
일반 솔더 용접 장비 요구 사항
특별한 요구 사항 없음:
무연 솔더 용접 장비 요구 사항
A 기계가 주석과 접촉해야 하는 부분 자체는 납이 함유되어 있지 않다.
B. 무연 석로에는 우수한 내식성이 필요합니다.
C 는 기계의 냉각 속도가 더 빨라야 한다.
위의 요구 사항에 따라 해당 조치는 다음과 같습니다.
1. 이 기계는 티타늄 합금으로 만든 것이다.
기계 예열 영역의 길이는 기계 속도에 비례합니다.
무연 솔더와 접촉하는 부분은 무연 재료로 만들어집니다.
4. 기계의 냉각 부분을 에어컨으로 변경하거나 냉각 팬의 수를 늘립니다.
석로 개조 효과
무연 공정의 모든 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
B 생산 속도는 개조 전과 거의 같다.
결론
원래의 일반 웨이브 솔더링을 무연 웨이브 솔더로 변환하는 것은 완전히 실현 가능하며 비용을 절감할 수 있습니다.
。
물질소비
현재 무연 공정에서 사용되는 땜납의 주석 함량은 원땜납 성분의 주석 함량보다 훨씬 높으며, 그 합금 성분도 크게 향상되었다. 생산 가공 과정에서 주석 찌꺼기의 생산량도 일반 땜납보다 크게 높아졌다. 주석 찌꺼기의 사용량을 줄일 수 있다면 재료 소비의 원가 통제에 도움이 될 것이다.
주석 찌꺼기는 주로 주석과 산소가 고온에서 반응하여 생성되는 산화물이다. 물리적 고온혼합 (즉, 주석 찌꺼기 복원) 을 통해 대부분의 주석과 산소를 분리할 수 있으며, 분리된 주석은 재사용할 수 있다. 주석 찌꺼기 속의 산소 분자도 화학교체환원반응을 통해 교체돼 순석으로 복원해 재활용할 수 있다.