언어 변경
개요
리플로우 솔더링은 제조 과정 중 중요한 단계입니다. 인쇄 회로 기판 조립, 구성 요소와 보드 간의 연결이 안정적으로 설정되는 경우. 이 가이드에서는 장비 및 온도 프로파일에서 고품질 결과를 생성할 수 있는 기술에 이르기까지 리플로우 솔더링 프로세스를 살펴봅니다. 또한 어셈블리를 완벽하게 만들 계획일 때 가장 흔한 함정과 모범 사례 중 일부를 살펴보겠습니다.
리플로 납땜
PCB에 부품을 부착하는 매우 중요한 방법 중 하나는 리플로우 솔더링입니다. 스텐실로 PCB에 솔더 페이스트를 도포하는 것으로 시작합니다. 여기에는 금속 합금과 부품을 제자리에 고정하는 플럭스가 들어 있습니다. 그런 다음 보드를 리플로우 오븐에서 가열합니다. 이것은 페이스트를 녹이고 단단한 연결을 쏟아냅니다. 오븐에는 여러 단계가 있습니다. 그는 또한 예열, 침지, 리플로우 및 냉각에 대해서도 설명합니다. 각 단계가 손상되지 않도록 주의합니다. 이것은 좋은 SMT 공정 때로는 THT.
효과적인 리플로우 솔더링 공정을 위한 핵심 측면
고성능 보드 생산을 시작하려면 리플로우 솔더링 공정에서 확인해야 할 사항이 있습니다.
적합한 기계
리플로우 솔더링에 적합한 기계를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 강력하고 안정적인 연결은 적합한 장비를 갖추는 데 달려 있습니다. 무엇이든 할 수 있으려면 생산 요구 사항에 맞는 리플로우 오븐과 픽 앤 플레이스 기계가 필요합니다. 구성 요소가 많은 더 복잡한 설정의 경우 더 큰 기계가 필요합니다. 고품질 오븐에서 정확한 온도 제어가 없으면 민감한 부품이 손상될 수 있습니다.
썰물 납땜 오븐
강력한 연결의 핵심 표면 실장 장치 그리고 PCB는 리플로우 솔더링 오븐입니다. 솔더 페이스트는 이러한 오븐에서 제어된 온도 프로파일을 사용하여 가열되어 신뢰할 수 있는 솔더 접합부를 만듭니다. 이 공정은 침지, 리플로우 및 냉각의 네 가지 단계로 구성됩니다. 그리고 각 단계는 솔더 페이스트가 필요에 따라 녹고 구성 요소를 손상시키지 않고 견고한 연결을 만드는지 확인합니다.
- 적외선(IR) 오븐 – 이 오븐에서는 적외선 복사를 사용하여 PCB를 가열합니다. 하지만 에너지를 빠르게 구성 요소로 전달하고 프로세스를 증폭합니다. 하지만 재료 유형이 다르면 가열이 고르지 않을 수 있습니다. 그 결과 PCB 전체에 온도 차이가 있을 수 있습니다.
- 대류 오븐 – 이러한 오븐에서는 뜨거운 공기를 사용하여 PCB를 고르게 가열합니다. 팬을 통한 강제 공기 대류로 공기를 이동시켜 균일한 가열을 얻습니다. 이러한 오븐을 사용하면 필요한 모든 것이 두 개의 증기상 오븐 사이의 특수 액체를 통해 전달되어 일관된 온도가 유지됩니다.
리플로우 오븐 구역
리플로우 오븐의 여러 구역은 정밀한 온도 제어를 위한 것입니다. 각 구역에는 온도 설정이 있습니다. 이러한 구역은 열이 고르게 적용되도록 합니다. 좋은 튼튼한 솔더 조인트를 만드는 데 도움이 됩니다. 4개의 주요 구역이 일반적인 리플로우 오븐을 구성합니다.
- 예열 구역 – 이 구역에서는 온도가 천천히 상승합니다. 민감한 구성품의 열 충격 보호가 이를 통해 제공됩니다. 열이 충분히 점진적으로 전달되지 않으면 구성품이 휘어질 수 있습니다. 솔더 페이스트가 너무 느리면 건조될 수 있습니다. 가장 좋은 가열 속도는 초당 1-3°C입니다.
- 리플로우 존 – 솔더 페이스트가 녹는 곳입니다. 우리의 최고 온도는 235°C와 250°C 사이입니다. 그런 다음 이 열은 구성 요소와 PCB 사이에 강력한 결합을 형성합니다. 온도는 적절한 온도에 대해 적절한 시간 동안 유지되어야 합니다.
- 냉각 구역 – 냉각 구역에서는 온도가 빠르게 떨어집니다. 그리고 솔더 조인트는 이제 굳어졌습니다. 냉각이 너무 빨리 일어나면 손상이 생길 수 있고, 너무 느리면 조인트가 약해질 수 있습니다. 가장 좋은 냉각 속도는 초당 2-4°C의 안정적인 속도입니다.
온도 프로필
공정 중 다른 온도 변화를 나타냅니다. 강력하고 신뢰할 수 있는 솔더 조인트는 올바른 프로필로 만들어집니다. 또한 납땜 시 문제와 결함을 제거합니다.
- 램프-소크-스파이크(RSS) 프로필 – PCB는 이 프로파일을 사용하여 예열하는 동안 점진적으로 가열됩니다. 그러나 그 후, 침지하는 동안 온도를 유지합니다. 그런 다음, 온도는 리플로우 구역에서 최대로 점프합니다. 이 프로파일을 사용하면 솔더 브리징 및 보이드와 같은 결함을 방지할 수 있습니다.
- 램프 투 스파이크(RTS) 프로필 – 온도는 시작부터 정점까지 꾸준히 상승합니다. RSS와 달리 침지 단계가 없습니다. 일반적으로 사용됩니다. 무연 납땜이 프로필에서는 무연 솔더의 더 높은 녹는점이 수용됩니다.
- 사용자 정의 프로필 – 이러한 제품은 특정 PCB 및 솔더 요구 사항을 해결하도록 설계되었습니다. 구성 요소 유형과 PCB 복잡성에 대한 충분한 고려가 이루어집니다. 사용자 정의 프로파일을 사용하면 더 나은 솔더 조인트를 훨씬 더 잘 제어할 수 있습니다. 이를 통해 결함을 피하고 더 나은 솔더링 결과를 얻을 수 있습니다.
픽 앤 플레이스 머신
솔더 리플로우 공정에는 이것이 필요합니다. 이 장치에서는 표면 실장 구성 요소가 솔더 페이스트가 묻은 PCB 패드에 놓입니다. 진공 노즐, 카메라 및 로봇 팔을 사용하여 구성 요소를 집어 올립니다. 그런 다음 PCB에 배치합니다. 이 공정을 통해 정확한 구성 요소 배치가 보장되어 성공적인 리플로우가 이루어집니다.
허용 가능한 리플로우 프로파일
솔더링 성공은 수용 가능한 리플로우 프로파일에 크게 좌우됩니다. 그런 다음 솔더 페이스트 유형과 같은 사항을 고려해야 합니다. PCB 재질 그리고 다양한 구성 요소 유형을 납땜합니다. 각 어셈블리는 다르기 때문에 고유한 리플로우 프로파일이 필요합니다. 열전대를 PCB에 배치하여 공정 중 온도를 측정하여 열 전달을 원활하게 합니다. 공정은 단계적으로 진행되며 예열, 침지, 리플로우 및 냉각으로 구성됩니다. 솔더 조인트는 구성 요소에 해를 끼치지 않고 공정의 각 단계에서 올바른 시기에 만들어집니다. 주조 솔더 결함을 방지하고 우수한 납땜을 달성하기 위해 가열 및 냉각 속도를 신중하게 제어합니다.
PCB / 구성 요소 풋프린트 설계
PCB의 경우 PCB를 설계할 때 풋프린트가 매우 중요합니다. 열 불균형은 구성 요소와 관련된 트랙이 고르지 않아 발생할 수 있습니다. 그러나 이로 인해 리플로우 중에 구성 요소가 뒤집히는 툼스토닝과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 고려해야 할 또 다른 사항은 구리 밸런싱입니다. 리플로우 중에 큰 구리 영역에서 휘어짐이 발생할 수 있습니다. 이는 낭비 영역에 구리 밸런싱을 추가하면 방지할 수 있습니다. 적절한 설계를 통해 더 나은 리플로우 결과와 더 적은 결함이 보장됩니다.
잘 설계된 스텐실을 사용하여 신중하게 인쇄된 PCB
솔더 페이스트 인쇄는 성공적인 리플로우 솔더링을 위해 중요합니다. 페이스트는 잘 설계된 스텐실과 함께 잘 인쇄된 PCB에 고르게 적용됩니다. 이 단계를 망칠 경우 나중에 망칠 수 있습니다. 이를 통해 결함을 방지하기 위해 페이스트 인쇄 프로세스를 제어합니다. 스텐실 디자인 좋지 않아요, 예전과 같지 않을 거예요.
표면 실장 구성 요소의 반복 가능한 배치
여기서 신뢰할 수 있는 픽 앤 플레이스 머신이 필요합니다. 구성 요소의 배치가 잘못되면 머신이 부품을 잘못 배치합니다. 어떤 경우에도 항상 각 구성 요소 유형에 맞는 올바른 노즐을 사용하여 원하는 정밀도와 일관성을 얻어야 합니다. 이렇게 하면 리플로우 솔더링에서 품질을 얻을 수 있습니다.
좋은 품질의 PCB 구성 요소
불량한 품질로 인해 결함과 문제가 발생할 수 있습니다. 전형적인 예로 PCB에 불량한 품질이 있는 경우를 들 수 있습니다. 표면 마무리 그래서 솔더가 달라붙지 않아 블랙 패드와 같은 결함이 발생합니다. 이는 표면 실장 부품에도 적용되며, 리드 품질이 좋지 않으면 문제가 발생합니다. 최상의 결과를 얻으려면 항상 다음을 사용하십시오. 고품질 PCB 및 구성 요소.
솔더 페이스트
리플로우 솔더링은 솔더 페이스트에 크게 의존합니다. 이는 구성 요소와 PCB 간의 연결을 만듭니다. 이는 플럭스와 혼합된 매우 작은 솔더 입자의 솔더 페이스트입니다. 표면을 세척하고, 젖음을 개선하며, 산화도 방지합니다. 솔더 페이스트에는 솔더 합금과 플럭스가 있습니다. 적용 분야와 합금 유형이 증가함에 따라 혼합이 다양합니다.
- 솔더 합금 – 그것은 매우 작은 금속 입자로 구성되어 있습니다. 이러한 입자 중 전자는 강한 솔더 조인트를 형성하는 데 도움이 됩니다. 녹는점과 강도는 합금의 구성에 따라 영향을 받습니다. 이는 주석 납 또는 SAC와 같은 무연 유형과 같은 일반적인 유형으로 제공됩니다.
- 유량 - 또한 솔더가 더 잘 작동하도록 돕는 재료이기도 합니다. 산화물 습윤을 촉진하여 층을 형성합니다. 또한 납땜으로 인한 산화를 방지합니다. 낮음, 중간, 높음 활동 수준이 있습니다.
리플로 납땜 공정
The 현대 PCB 조립의 대량 생산 리플로우 솔더링 없이는 불가능합니다. 부품의 올바른 연결을 보장하기 위해 온도 곡선을 제어합니다. PCB는 이중 트랙 컨베이어를 사용하여 리플로우 퍼니스 내의 뜨겁고 차가운 구역으로 운반됩니다. 온도 곡선에는 4단계가 있습니다.
예열
이 단계에서 보드는 천천히 따뜻해집니다. 너무 빨리 가열하면 구성 요소가 손상됩니다. 느린 상승은 또한 영역이 너무 차가워질 수 있다는 것을 발견했습니다. 일반적으로 이상적인 가열 속도는 초당 2~3°C입니다. 때로는 초당 1°C의 속도가 필요하지만 비교적 느립니다. PCB 손상을 방지합니다. 또한 올바른 온도에 도달하도록 합니다.
열 흡수
그런 다음 보드는 예열 후 열 흡수 단계로 들어갑니다. 모든 영역은 적절한 온도에 도달하도록 보호됩니다. 또한 솔더 페이스트에서 용매를 제거합니다. 플럭스도 동시에 활성화됩니다. 이 단계는 납땜이 제대로 작동하도록 보장합니다.
리플 로우
리플로우 온도가 최대치에 도달하는 동안 솔더는 녹아서 강한 접합부를 만듭니다. 플럭스로 인해 가능해진 낮은 표면 장력으로 금속이 결합할 수 있습니다. 솔더 파우더 구형체가 결합되어 서로 녹아내립니다. 이 공정은 견고하고 신뢰할 수 있게 만들어 줄 것을 약속합니다.
냉각
보드는 리플로우 후 적절한 냉각이 필요합니다. 너무 빨리 냉각하면 구성 요소에 스트레스를 줄 수 있습니다. 금속간 또는 열 충격이 축적되는 것을 방지합니다. 일반적으로 냉각 구역은 30~100°C 범위입니다. 솔더에 좋은 입자 구조를 생성하도록 수행됩니다.
리플로우 솔더링 공정 과제 및 솔루션
묘비
툼스토닝은 리플로우 중에 부품이 한쪽 끝에서 들어올려지는 현상입니다. 이로 인해 개방 회로가 생성되어 실패가 발생합니다. 불균일한 가열은 툼스토닝을 유발하는 여러 요인 중 하나일 뿐입니다. 한쪽이 다른 쪽보다 먼저 녹으면 솔더가 부품을 위로 당깁니다. 이를 해결하려면 오븐의 온도가 균일한지 확인하세요. 이는 불균일한 젖음으로 인해 발생할 수도 있습니다. 스텐실 설계를 최적화하고 올바른 솔더 페이스트를 사용하는 데 도움이 됩니다. 부품이나 패드의 정렬 불량으로 인해 문제가 악화될 수 있습니다. 다행히도 정확한 배치와 적절한 패드 설계는 위험을 줄여줍니다.
공허
공극은 솔더 조인트에 공기 주머니를 가지고 있는 경향이 있으므로 PCB 성능을 손상시킵니다. 공극은 전기 및 열 전도도에 갭을 발생시켜 실패합니다. 일반적으로 공극이 있습니다. BGA의 및 QFN의. 솔더 페이스트나 부품에 공극이 생길 수 있는 여러 가지 요인이 있습니다. 보관 상태가 좋지 않으면 산화와 공극이 생길 수 있습니다. 리플로우 프로파일과 온도를 변경하여 공극을 줄이세요. 적절한 스텐실 디자인과 일관된 인쇄가 유리합니다.
온도 변화
고온에서는 다음과 같은 민감한 구성 요소가 마이크로 컨트롤러 스트레스를 받게 됩니다. 차례로 솔더 조인트 고장 및 기타 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 온도 변화로 인해 솔더 공극 또는 약한 조인트가 발생할 수 있습니다. 갇힌 가스 거품은 솔더를 약화시켜 공극을 형성할 때까지 약화시킵니다. 묘비화의 다른 원인은 고르지 않은 가열로 인해 구성 요소가 들어올려지는 것입니다. 이러한 문제를 피하려면 좋은 열 관리가 필요합니다. 열은 고르게 분산되어야 하며 열 비아 및 방열판 사용되어야한다.
헤드인필로우
솔더가 패드에 완전히 연결되지 않은 경우를 결함이라고 합니다. 이로 인해 부품의 접합이 약해져 고장이 발생합니다. 솔더에 가스가 갇히면 솔더에 공극이 생겨 약해집니다. 이러한 결함으로 인해 접합의 신뢰성이 영향을 받습니다. 솔더 페이스트는 HIP를 위해 패드를 완전히 적시지 않습니다. 이로 인해 전기적 접촉이 불량해질 수 있습니다. 이를 공극이라고 하며 리플로우 중에 접합에 거품이 갇히는 경우입니다. 접합이 약해집니다. 스텐실 디자인, 리플로우 프로파일 및 솔더 페이스트를 변경하여 문제를 해결해야 합니다. 적절한 습윤은 좋은 프로파일로 보장되며 올바른 페이스트는 공극을 사라집니다.
솔더 브리징
솔더가 너무 많으면 패드가 연결되는 솔더 브리징이 발생합니다. 이로 인해 단락과 보드 고장이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하려면 스텐실 디자인에 집중해야 합니다. 적용되는 솔더 페이스트의 양을 제어하려면 솔더 페이스트 양을 조정하면 됩니다. 그 결과 브리징이 감소하고 보드의 신뢰성이 향상됩니다.
불충분하거나 과도한 솔더 페이스트 증착
솔더 페이스트가 충분하지 않으면 접합이 불량하거나 불완전합니다. 페이스트가 너무 많으면 브리징과 단락이 발생합니다. 그러나 이를 피하려면 정확한 페이스트 제어가 필요합니다. 두께, 적절한 크기와 적절한 종류를 얻으세요. 균일한 페이스트 분포를 위해 스텐실이 PCB와 적절하게 간격을 두고 있는지 확인하세요. 불일치를 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 잘 인쇄하는 요령은 적절한 압력, 속도 및 각도로 조심스럽게 인쇄하는 것입니다.
구성 요소 호환성 및 뒤틀림
구성 요소와 PCB는 열에 따라 다르게 확장되며, 서로 다른 방식으로 확장되면 조인트에 스트레스를 가하고 고장을 일으킬 수 있습니다. 불균일한 가열은 특히 구성 요소를 배치하는 동안 부품을 휘게 합니다. 이는 결국 납땜 조인트가 불량하게 됩니다. 이를 해결하려면 다음을 포함하는 구성 요소를 선택합니다. 열 팽창 가능한 한 PCB에 가까운 속도로. 이렇게 하면 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 균일한 가열을 얻으려면 제어된 리플로우 프로파일도 사용해야 합니다. PCB 부품 리플로우 중에 지지 구조를 사용하면 제자리에 고정될 수 있으며 뒤틀림이 방지됩니다.
솔더볼링
이것은 리플로우할 때 작은 솔더 구형체가 형성되는 곳입니다. 제때 잡히지 않으면 이러한 볼이 조인트를 약화시키고 전기 단락을 일으킵니다. 이 문제를 극복하려면 왜 발생하는지 알아야 합니다. 솔더 페이스트 플럭스의 과도한 활동은 또한 분리된 솔더 볼을 초래할 수 있습니다. 또한 솔더 입자가 같은 이유로 제대로 녹지 못하게 합니다. 솔더 볼은 일관되지 않은 솔더 페이스트 인쇄 및 나쁜 리플로우 프로파일로 인해 발생할 수도 있습니다. 따라서 이를 수정하려면 적절한 솔더 페이스트를 사용하고 리플로우 프로파일을 보정하기만 하면 됩니다. 또한 올바른 스텐실 디자인과 구성 요소가 깨끗한지 확인하십시오.
리플로우 솔더링 공정의 검사 및 품질 관리
품질 납땜은 검사해야 합니다. 회로 기판에 영향을 줄 수 있는 결함을 찾아야 합니다. 그러나 이는 수동으로 또는 기계로 수행할 수 있습니다. 적절한 검사는 또한 조립품에서 신뢰할 수 있는 성능을 보장합니다.
육안 검사
여기에는 솔더 접합부 결함 검사가 포함됩니다. 보드는 귀하 또는 운영자가 검사합니다. 이를 통해 주어진 하드웨어에서 최상의 성능을 방해할 수 있는 문제를 찾는 데 도움이 됩니다. 종종 확대 도구는 정확도를 더 잘 얻기 위해 사용됩니다.
자동 광학 검사(AOI)
이 유형의 검사는 카메라를 사용하여 자동으로 수행됩니다. 이 시스템은 정렬되지 않은 부품이나 솔더 브릿지와 같은 결함을 모니터링합니다. 수동 원자재 검사보다 빠르고 정확합니다. 아오이 일관성을 보장하고 프로세스를 가속화합니다.
X-ray 검사
이 검사는 숨겨진 결함을 찾기 위해 솔더 조인트 내부에서 이루어집니다. 표면에서 보기 힘든 문제를 관찰할 수 있습니다. 구성 요소 아래 영역을 확인하는 데 적합합니다. 조립이 잘 되었는지 확인합니다.
리플로우 솔더링에 대한 자주 묻는 질문
리플로우 솔더링과 플로우 솔더링의 차이점은 무엇인가?
이 두 가지 납땜 유형은 PCB에 부품을 납땜하는 서로 다른 방법입니다. 웨이브 솔더링 또한 회로 기판이 솔더 파동을 지나는 용융 솔더의 흐름에 있으며, 이는 관통 구멍 구성 요소에 이상적입니다. 그러나 리플로우 솔더링은 분말 솔더와 플럭스로 구성된 솔더 페이스트를 사용하여 구성 요소를 배치하고 어셈블리를 리플로우 오븐 내부에서 가열하는데, 이는 표면 실장 구성 요소에 가장 적합합니다.
솔더를 몇 번이나 리플로우할 수 있나요?
솔더를 두 번 이상 리플로우하지 마십시오. 대부분의 어셈블리는 한 번의 패스만 필요합니다. 리플로우 또는 웨이브 솔더링. 구성 요소가 양쪽에 적용되는 경우 두 개가 필요할 수 있습니다. 부품이 아래쪽에 붙지 않도록 합니다. 다시 한 번 말씀드리지만, 가장 좋은 결과는 올바른 솔더 리플로우 온도에서 얻을 수 있습니다.
플럭스 없이 솔더를 리플로우할 수 있는가?
이제, 플럭스 없이 리플로우 솔더링하는 것은 안 됩니다. 플럭스는 솔더가 달라붙고 갭을 고르게 채우는 데 도움이 됩니다. 표면 산화물과 불순물을 제거합니다. 플럭스가 없으면 솔더가 제대로 접합되지 않을 수 있습니다. 특히 표면 실장 또는 리플로우 솔더링이 그렇습니다. 산화된 구성 요소로 작업하는 것도 플럭스의 도움을 받습니다.
맺음말
이 글에서는 PCB 조립품의 리플로우 솔더링 공정에 대해 이미 다루었습니다. PCB톡 블로그에서 기계, 온도 프로파일, 구성 요소 배치 등과 같은 주요 측면을 지적했습니다. 툼스토닝 및 솔더 브리징과 같은 일반적인 문제에 대해 이야기하고 실제 솔루션을 제공했습니다. 이 기사에서는 더 나은 PCB 결과를 위한 리플로우 솔더링 공정의 품질 관리의 중요성도 논의했습니다.
https://www.neodensmt.com/pick-and-place-machine/
