리플로우 솔더링에서 툼스토닝 현상을 방지하는 방법은 무엇인가요?

본론으로 들어가 보겠습니다. 리플로우 솔더링의 삭제 표시는 리플로우 솔더 공급업체로서 우리가 겪는 가장 짜증나고 비용이 많이 드는 문제 중 하나입니다. 중간에 리플로우 후 빠른 보드 점검을 수행하고 있는데, 꽝! 작은 칩 저항기가 작은 묘비처럼 서서 한쪽 끝은 평평하게 납땜되고 다른 쪽 끝은 공중에 떠 있습니다. 그 작은 결함은 부품과 시간만 낭비하는 것이 아닙니다. 이는 전체 생산 배치를 탈선시키고 마진을 잠식하며 고객이 프로세스를 조정했는지 질문하게 만들 수 있습니다. 수년에 걸쳐 우리는 소규모 상점과 대규모 OEM을 위해 이러한 문제 수백 가지를 해결했습니다. 그래서 오늘 저는 우리 시설에서 테스트한 실제로 실행 가능한 항목, 즉 삭제 표시를 방지하는 방법, 보풀 없는 방법, 실제 실행 가능한 항목에 대해 자세히 설명하겠습니다.

먼저, 실제로 삭제 표시가 발생하는 원인에 대해 같은 페이지에서 살펴보겠습니다. 원인을 모르면 문제를 해결할 수 없기 때문입니다. 이 모든 것은 용융된 땜납으로 인한 고르지 않은 표면 장력으로 인해 발생합니다. 이러한 작은 칩 구성 요소(요즘 매우 인기 있는 0402 또는 0201 저항기 등)의 양쪽 끝에는 납땜 패드가 있습니다. 땜납이 녹으면 양쪽 끝이 서로 다른 힘으로 당겨집니다. 한쪽에는 땜납이 조금 더 많거나 땜납이 조금 더 일찍 녹아 부품을 수직으로 잡아당깁니다. 약간의 부품 정렬 불량이나 불안정한 오븐 온도를 추가하면 "리플로우 프로파일"이라고 말하기 전에 묘비를 갖게 됩니다.

이제 오븐을 켜기도 전에 쉽게 못을 박을 수 있는 것부터 시작하여 수정 사항에 대해 이야기해 보겠습니다. 여기서 픽 앤 플레이스 정확도는 협상할 수 없습니다. 하나의 패드에서 구성 요소가 0.1mm 이상 떨어져 있으면 삭제 표시 작업이 절반만 진행됩니다. 우리는 상점에서 수동으로 픽 앤 플레이스하거나 오래된 기계를 사용하여 모퉁이를 자르는 것을 보았으며, 여기서 문제가 시작됩니다. 견고하고 자동화된 장비에 투자하는 것이 핵심입니다. 매번 작은 부품을 완벽하게 정렬하는 추측을 없애는 데스크탑 로봇의 자동화된 선택 및 배치를 확인하십시오. 더 이상 인적 오류도 없고, 한쪽으로 치우친 납땜 접합도 없습니다. 그것은 단지 큰 실행만을 위한 것이 아닙니다. 소규모 배치 작업이라도 일관된 부품 배치의 이점을 누릴 수 있습니다. 이것이 바로 많은 고객이 이 장비를 사용하여 묘비 결함을 거의 0으로 줄이겠다고 맹세하는 이유입니다.

다음은 스텐실 및 솔더 페이스트 설정입니다. 믿거나 말거나 묘비의 80%가 싹에서 싹트는 곳이 바로 여기입니다. 스텐실 두께와 구멍 크기는 사용 중인 구성 요소에 대해 결정적이어야 합니다. 한 패드에 솔더 페이스트를 너무 많이 바르면 녹을 때 그 쪽이 더 세게 당겨져 묘비가 생성됩니다. 0201과 같은 초소형 부품의 경우 일반적으로 더 두꺼운 것이 아닌 0.1mm의 스텐실 두께를 권장합니다. 더 두꺼운 스텐실은 너무 많은 페이스트를 덤프합니다. 또한 조리개 모양도 중요합니다. 직사각형 부품 패드에 정사각형 조리개를 사용하지 마십시오. 패드 크기와 완벽하게 일치하는 약간 모양의 구멍을 사용하면 한쪽 면이 과도하게 인쇄되지 않습니다. 우리는 항상 고객에게 스크랩 보드를 사용하여 스텐실 인쇄물을 먼저 테스트하고, 패드당 페이스트의 양을 계산하고, 전체 생산으로 이동하기 전에 균일해질 때까지 조정하라고 말합니다. 간단한 단계이지만 피할 수 있는 많은 문제를 제거합니다.

그 다음에는 리플로우 프로필이라는 큰 문제가 있습니다. 온도가 너무 빨리 올라가거나 전반적으로 고르지 않게 가열되는 등 많은 상점에서 문제가 발생하는 곳이 바로 여기입니다. 툼스토닝은 부품의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 먼저 액상 온도(땜납이 녹는 지점)에 도달할 때 가장 자주 발생합니다. 조기에 녹는 땜납은 두 번째 면이 달라붙을 준비가 되기 전에 부품을 위로 끌어당깁니다. 그렇다면 여기서 해결책은 무엇입니까? 예열 영역에서 느리고 제어된 램프업, 이어서 완만하게 흡수되는 기간, 그리고 보드의 모든 부분에서 일관된 최고 온도가 이어집니다. 현재 오븐의 한쪽 가장자리나 차가운 모서리에 뜨거운 부분이 있으면 업그레이드할 때입니다. 중대형 볼륨 실행의 경우 SMT용 HW-R816Z 8개 구역 이중 컨베이어 리플로우 오븐은 판도를 바꾸는 제품입니다. 이중 영역을 사용하면 전체 컨베이어에 걸쳐 독립적으로 온도를 조정할 수 있으므로 핫스팟을 제거하고 모든 납땜 패드가 보드의 어느 위치에 있든 균일하게 가열되도록 할 수 있습니다. 우리는 지속적인 결함으로 어려움을 겪고 있는 고객을 위해 이 오븐을 사용하여 삭제 비율을 2.5%에서 0.1% 미만으로 낮췄습니다. 예산이 부족하더라도 HW-R406 4개 구역 리플로우 솔더링은 여전히 ​​견고합니다. 구역의 균형을 유지하기 위해 매달 교정하고 있는지 확인하세요. 지름길은 없습니다.

잠깐, 구성 요소와 보드 디자인으로 다시 돌아가 보겠습니다. 왜냐하면 그것은 퍼즐의 또 다른 조각이기 때문입니다. 일부 구성 요소는 다른 구성 요소(초박형, 소형 저항기 또는 질량이 낮은 커패시터)보다 삭제 표시가 발생하기 쉽습니다. 보드 디자인이 이러한 작은 부품 여러 개를 서로 가깝게 배치하는 경우 인접한 부품의 열로 인해 부품이 고르지 않게 녹을 수도 있습니다. 여기서 우리의 팁은 구성 요소 사이에 약간의 공간(0201 부품의 경우 최소 0.5mm)을 남겨 각 부품이 일정한 열을 받고 한 영역에 너무 많은 저질량 부품이 모여들지 않도록 하는 것입니다. 또한 납땜 패드의 크기가 너무 크지도 작지도 않은 올바른 크기인지 확인하십시오. 패드의 크기가 너무 크면 불균일하게 당겨질 수 있는 땜납이 더 많이 생길 수 있습니다. 너무 작으면 어쨌든 관절이 약해질 수 있습니다.

유지 관리 중에도 잠을 자지 마십시오. 오래된 장비는 묘비를 만드는 숨겨진 주범입니다. 픽 앤 플레이스 기계에 부품을 똑바로 고정하지 못하는 마모된 노즐이 있는 경우 매번 부품을 비뚤게 배치하게 됩니다. 리플로우 오븐의 가열 요소가 죽어가고 있거나 컨베이어가 잘못 정렬되어 있으면 균일한 열이 공급되지 않습니다. 우리는 모든 고객에게 SMT 제조 기계에 대한 월간 점검 일정을 계획하고 스텐실을 청소하고, 오븐 구역을 보정하고, 마모가 나타나면 픽 앤 플레이스 노즐을 교체하도록 지시합니다. 기본적인 유지 관리조차도 결함을 줄이는데 큰 도움이 됩니다. 예를 들어, HW-R3036 서랍 리플로우 솔더링 장치는 청소 및 유지 관리가 쉽기 때문에 직원이 정규 유지 관리 기술을 보유하지 않은 소규모 상점에 적합합니다. 복잡한 분해 없이 가열실만 닦아주기만 하면 매달 가도 좋습니다.

이를 구체적으로 설명하기 위한 실제 사례에 대해 이야기해 보겠습니다. 지난 분기에 한 고객이 스마트워치 PCB 배치에서 1.8%의 삭제 표시 결함이 발생했다고 우리에게 연락했습니다. 그들은 4존 오븐을 사용하고 6분 리플로우 주기와 수동 픽 앤 플레이스를 수행했습니다. 우리는 그들의 설정을 살펴보았고 먼저 스텐실의 두께가 0.15mm(0201 부품에 비해 너무 큼)이고 실온에서 예열까지 10초의 램프가 있다는 점을 발견했습니다. 매우 빠른 속도로 각 부품의 한쪽 면이 먼저 가열되었습니다. 우리는 0.1mm 스텐실을 교체하고 리플로우 프로필을 150°C에서 2분간 담그고 최고 수준까지 올리기 전에 15분 주기로 조정했으며 수동 대신 자동화된 픽 앤 플레이스 설정으로 전환할 것을 제안했습니다. 결과는? 그들의 묘비 비율은 거의 즉시 0.2%로 떨어졌습니다. 그들은 더 큰 규모의 실행을 위해 그 달 말에 HW-R816Z로 업그레이드했으며 그 이후로 묘비 결함이 발생하지 않았습니다. 이것이 바로 우리가 바라는 승리입니다.

잠깐만요, 한 가지 더 빠른 팁이 있습니다. 도중에 묘비를 보게 된다면 보드를 잡아당겨 던지지 마세요. 왜 그런 일이 일어났는지 조사해 보세요. 한 패드에 페이스트가 없어졌나요? 배치 중에 구성요소가 이동되었습니까? 이렇게 하면 눈덩이처럼 쌓이기 전에 문제를 해결할 수 있습니다. 또한 표준인 경우 무연 솔더를 사용하십시오. 그러나 무연 솔더는 표면 장력이 더 높기 때문에 실제로 무연 솔더를 만들 수 있으므로 무연에 맞게 프로필을 조정해야 합니다(액상이 더 높기 때문에 더 긴 담그기가 필요함). 납 함유 프로필을 복사하여 하루에 끝내지 마십시오.

이 모든 것을 하나로 묶어주는 내용으로 마무리하겠습니다. 삭제 표시는 단순히 받아들여야 하는 "신비한 결함"이 아닙니다. 이는 잘못된 배치, 잘못된 스텐실 페이스트, 고르지 못한 리플로우 열, 유지 관리 생략 등 사소하고 해결 가능한 문제의 조합입니다. 좋은 소식은 소규모 작업을 위해 데스크탑 로봇을 선택하든, 대량 작업을 위해 다중 영역 리플로우 오븐에 투자하든, 유지 관리 일정을 준수하는 데 도움이 되는 확실한 도구가 있다는 것입니다. 묘비 결함으로 인해 시간과 돈을 낭비하는 데 지치셨다면 저희가 귀하의 프로세스를 조정하는 데 도움을 드리고 있습니다. 현재 설정을 살펴보고, 올바른 장비를 제안하거나, 프로필을 조정하여 결함률을 낮출 수 있습니다. 압박감이나 혼란스러운 영업 전문 용어 없이 귀하의 필요 사항에 대해 채팅을 통해 문의해 주십시오. 우리는 귀하의 리플로우 공정을 보다 원활하고 스트레스를 덜 받으며 수익성을 높일 수 있도록 귀하와 함께하고 있습니다.

참고자료
1.IPC-A-610, 전자 조립품 수용, 전자 산업을 연결하는 IPC 협회
2. 리플로우 솔더링 공정 지침, 표면 실장 기술 협회(SMTA)
3. 부품 삭제: 원인 및 완화, Journal of Surface Mount Technology, Vol. 2015년 2월 28일
4. SMT 스텐실 설계 모범 사례, 북미 표면 실장 협회(NASMA)