열 댄스: 리플로우 및 웨이브 솔더링의 프로파일링 및 공정 제어

납땜은 PCB 조립에서 영구적인 전기적 및 기계적 연결을 생성하는 야금 공정입니다. 이 과정에서 열 환경을 제어하는 것은 그 자체로 규율이며, 솔더 합금의 열적 요구 사항과 부품 및 기판의 생존 한계를 균형 있게 유지합니다.리플로우 납땜 SMT 부품의 경우 리플로우 프로파일에 의해 관리되며, 이는 뚜렷한 단계가 있는 시간-온도 곡선입니다. 예열/램프 단계는 열 충격을 피하기 위해 전체 어셈블리를 균등하게 올립니다. 담금/체류 단계는 더 큰 부품이 열적으로 평형을 이루도록 하고 플럭스를 활성화하여 패드와 부품 단자에서 산화물을 제거합니다. 중요한 리플로우/피크 단계는 솔더 합금(예: SAC305의 경우 ~217°C)을 녹여 패드와 부품 리드 인터페이스에서 습윤 및 금속간 화합물(IMC) 형성을 가능하게 합니다. 마지막으로, 냉각 단계는 접합부를 굳힙니다. 제어되고 충분히 가파른 냉각 속도는 더 나은 기계적 강도를 위해 미세 입자 솔더 미세 구조를 촉진합니다.

최적의 프로파일을 만드는 것은 경험적 과학입니다. 대표적인 보드에 부착된 열전대(열 질량이 큰 부품, 작은 부품 및 보드 자체)가 필요하여 실제 열 경험을 매핑합니다. 목표는 보드의 모든 접합부가 액상 온도 이상에서 적절한 시간(액상 온도 이상 시간 - TAL), 일반적으로 60-90초를 소비하는 동시에 가장 민감한 부품의 최대 온도 정격을 초과하지 않도록 하는 것입니다. 더 높은 온도를 가진 무연 공정은 PCB 박리, 부품 팝콘 현상(플라스틱 IC 패키지의 수분 유도 균열) 및 과도한 금속간 성장과 같은 문제를 악화시켜 접합부를 취약하게 만들 수 있습니다. 리플로우 오븐의 질소(N2) 불활성 분위기는 종종 산화를 줄여 습윤성을 개선하고 약간 더 낮은 피크 온도 또는 더 넓은 공정 창을 허용하기 위해 사용됩니다.

스루홀 기술 부품의 경우, 웨이브 납땜이 여전히 관련이 있습니다. 여기서 보드는 용융 솔더의 정지파 위를 통과합니다. 이 공정에는 플럭스 도포 단계, 플럭스를 활성화하고 열 충격을 방지하기 위한 예열 단계, 그리고 솔더 웨이브와의 접촉이 포함됩니다. 주요 매개변수에는 솔더 팟 온도(일반적으로 무연의 경우 250-260°C), 컨베이어 속도, 웨이브 높이, 및 접촉 시간이 포함됩니다. 상단에 있는 SMT 부품을 보호하는 데 사용되는 팔레트 또는 캐리어의 설계가 중요합니다. 선택적 납땜은 소형 솔더 팟과 노즐을 사용하여 혼합 기술 보드 또는 밀집된 스루홀 영역에 대한 전문적인 솔루션이 되었으며, 인접한 SMT 부품에 영향을 미치지 않고 정밀하고 국부적인 납땜을 제공합니다. 모든 경우에, 일관되고 신뢰할 수 있는 솔더 접합부를 보장하는 공정 제어를 위해 솔더 팟 화학(드러스 및 구리 오염 제어) 및 열 프로파일을 지속적으로 모니터링하는 것이 필수적이며, 이는 어셈블리의 전기적 무결성의 중추를 형성합니다.