웨이브 납땜

Wave soldering
플로우 솔더링'은 여기서 리다이렉트 됩니다.Reflow 납땜과 혼동하지 마십시오.
파동 납땜 포트 및 상부 측면 온도를 나타내는 온도 및 시간 그래프

웨이브 납땜은 프린트 회로 기판의 제조에 사용되는 벌크 납땜 공정입니다.회로 기판은 용해된 땜납으로 이루어진 팬 위를 통과합니다. 이 팬에서 펌프는 정재파처럼 보이는 땜납을 융기시킵니다.회로기판이 이 파동에 접촉하면 부품은 기판에 납땜된다.웨이브 납땜은 스루홀 프린트 회로 어셈블리 및 표면 마운트 모두에 사용됩니다.후자의 경우, 용융된 납땜파를 통과하기 전에 배치장치에 의해 프린트회로기판(PCB) 표면에 부품을 접착한다.웨이브 납땜은 주로 스루홀 부품의 납땜에 사용됩니다.

스루홀 부품이 표면 실장 부품으로 대체되었기 때문에, 많은 대규모 전자 제품 응용 분야에서 웨이브 납땜은 리플로 납땜 방식으로 대체되었습니다.단, 표면 실장 기술(SMT)이 적합하지 않거나(예를 들어 대규모 전원 장치 및 핀 수가 많은 커넥터), 단순한 스루 홀 기술(특정 주요 어플라이언스)이 우세할 경우에는 여전히 상당한 파동 납땜이 존재합니다.

웨이브 솔더 공정

간단한 웨이브 납땜기.

웨이브 솔더 기계에는 여러 종류가 있지만, 이러한 기계의 기본 구성 요소와 원리는 동일합니다.공정 중에 사용되는 기본 장비는 PCB를 다른 구역을 통해 이동하는 컨베이어, 납땜 공정에서 사용되는 납땜 팬, 실제 파장을 생성하는 펌프, 플럭스용 스프레이러 및 예열 패드입니다.납땜은 보통 금속의 혼합물이다.일반적인 납땜은 주석 50%, 납 49.5%, 안티몬 [1]0.5%로 구성됩니다.RoHS(Restriction of Hazardous Substances Directive)는 현대 제조의 '기존' 납땜에서 무연 대체품으로 전환되는 지속적인 계기가 되었습니다.주석-은동 합금과 주석-동-니켈 합금이 모두 일반적으로 사용되며, 하나의 공통 합금(SN100C)은 주석 99.25%, 구리 0.7%, 니켈 0.05%, 게르마늄 <[2] 0.01%입니다.

센서를 표시하는 웨이브 솔더 최적화 도구의 예

플럭싱

파동 납땜 공정에서의 플럭스는 1차 목적과 2차 목적이 있습니다.주된 목적은 납땜할 구성요소, 주로 [3]형성될 수 있는 산화물층을 청소하는 것입니다.플럭스에는 부식성 및 비부식성 두 가지 유형이 있습니다.비부식 플럭스는 사전 세척이 필요하며 낮은 산도가 필요할 때 사용합니다.부식성 플럭스는 빠르고 사전 세척이 거의 필요 없지만 [4]산도가 높습니다.

예열 중

예열은 납땜 공정을 가속화하고 열 [5]충격을 방지하는 데 도움이 됩니다.

청소

일부 유형의 플럭스(no-clean) 플럭스(flux)는 세척할 필요가 없으며, 납땜 공정 [6]후 잔류물이 양성입니다.일반적으로 청정하지 않은 플럭스는 공정 조건에 특히 민감하므로 [6]일부 용도에서는 바람직하지 않을 수 있습니다.그러나 다른 종류의 플럭스에는 PCB를 용제 및/또는 탈이온수로 세척하여 플럭스 잔류물을 제거하는 세척 단계가 필요합니다.

마무리 및 품질

품질은 가열 시 적절한 온도와 적절하게 처리된 표면에 따라 달라집니다.

결함 생각할 수 있는 원인 영향들
균열 기계적 응력 전도성의 상실
충치 오염된 표면

플럭스 부족
예열 부족

 강도 저하

전도성의 저하

잘못된 납땜 두께 잘못된 납땜 온도

잘못된 컨베이어 속도

 스트레스에 민감하다

현재 부하에 비해 너무 얇음
패스간의 바람직하지 않은 브리징

불량 컨덕터 오염된 납땜 제품 장애

납땜 타입

납땜을 만들기 위해 주석, 납 및 기타 금속의 다양한 조합이 사용됩니다.사용되는 조합은 원하는 속성에 따라 달라집니다.가장 일반적인 조합은 무연 공정용 SAC(Tin(Sn)/Silver(Ag)/Copper(Cu) 합금) 및 주석 63%, 납 37%로 구성된 공정 합금인 Sn63Pb37(Sn63A)입니다.이 후자의 조합은 강도가 높고, 용융 범위가 낮으며, 빠르게 녹고 굳습니다(즉, 기존 60% 주석/40% 납 합금과 같은 고체 상태와 용융 상태 사이에 '플라스틱' 범위가 없습니다).주석 성분이 높을수록 납땜의 내식성은 높아지지만 녹는점은 높아집니다.또 다른 일반적인 구성은 주석 11%, 납 37%, 비스무트 42%, 카드뮴 10%입니다.이 조합은 녹는점이 낮으며 열에 민감한 부품 납땜에 유용합니다.환경 및 성능 요구사항도 합금 선택에 고려됩니다.일반적인 제한으로는 RoHS 준수가 필요한 경우 납(Pb)에 대한 제한과 장기적인 신뢰성이 [7][8]우려되는 경우 순수 주석(Sn)에 대한 제한이 있습니다.

냉각 속도의 영향

PCB를 적절한 속도로 냉각하는 것이 중요합니다.냉각 속도가 너무 빠르면 PCB가 뒤틀려 납땜이 손상될 수 있습니다.한편 PCB가 너무 느리게 냉각되면 PCB가 취약해지고 일부 컴포넌트가 열에 의해 손상될 수 있습니다.PCB는 미세한 물 분사 또는 공랭 방식으로 냉각하여 [9]보드의 손상 정도를 줄여야 합니다.

열프로파일링

열프로파일링은 회로기판의 여러 점을 측정하여 납땜 프로세스에서 발생하는 열편차를 판별하는 작업입니다.전자제품 제조업에서 SPC(Statistical Process Control)는 납땜 기술과 구성 요소 요구 [10]사항에 의해 정의된 리플로우 매개변수에 대해 측정하여 공정이 관리 상태에 있는지 여부를 판단하는 데 도움이 됩니다.솔더스타 WaveShuttle 및 Optiminer와 같은 제품은 공정을 통과하여 온도 프로필과 접촉 시간, 파동 평행도 및 파고를 측정할 수 있는 특수 고정 장치를 개발했습니다.이러한 고정장치를 분석 소프트웨어와 결합하여 생산 엔지니어는 웨이브 솔더 프로세스를 [11]확립하고 제어할 수 있습니다.

파동 납땜 기계에서 공정 데이터를 캡처하는 데 사용되는 고정 장치 예제

납땜 파고

납땜 파형의 높이는 파형 납땜 [12]프로세스를 설정할 때 평가해야 하는 핵심 파라미터입니다.납땜 파형과 납땜되는 어셈블리 사이의 접촉 시간은 일반적으로 2 ~4초로 설정됩니다.이 접촉 시간은 기계의 두 가지 파라미터(컨베이어 속도 및 파도 높이)에 의해 제어되며, 이러한 파라미터 중 하나를 변경하면 접촉 시간이 변경됩니다.일반적으로 파고는 기계의 펌프 속도를 증가시키거나 감소시켜 제어합니다.접촉 시간, 높이 및 속도를 디지털로 기록하는 보다 상세한 기록이 필요한 경우 강화 유리판을 사용하여 변경 사항을 평가하고 확인할 수 있습니다.또한 일부 웨이브 솔더 기계는 작업자에게 부드러운 층파 또는 약간 높은 압력의 '댄서' 파형 중 하나를 선택할 수 있습니다.

PCB 밑면의 웨이브 납땜 접촉 시간과 모양

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Robert H. Todd, Dell K. Allen, Leo Alting (1994). Manufacturing Processes Reference Guide. p. 393.{{cite book}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  2. ^ "SN100C Solder" (PDF). aimsolder.com.
  3. ^ "Archived copy" (PDF). www.ipctraining.org. Archived from the original (PDF) on 14 March 2014. Retrieved 13 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  4. ^ 토드 396페이지
  5. ^ Michael Pecht (1993). Soldering Processes and Equipment. p. 56.
  6. ^ a b Giles Humpston, David M. Jacobson (2004). Principles of Soldering. p. 118.{{cite book}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  7. ^ 토드 395페이지
  8. ^ "THE QUICK POCKET REFERENCE FOR TIN/LEAD AND LEAD-FREE SOLDER ASSEMBLY" (PDF). aimsolder.com.
  9. ^ 토드, 로버트 H;Allen, Dell K.(1994)제조 프로세스 참조 가이드.뉴욕: 인더스트리얼 프레스사
  10. ^ "IPC-7530 Guidelines for Temperature Profiling for Mass Soldering Processes (Reflow & Wave)" (PDF). ipc.org.
  11. ^ "Wave Solder Optimizer". www.solderstar.com.
  12. ^ "Importance of Wave Height Measurement in Wave Solder Process Control" (PDF). solderstar.com.

추가 정보