PCB 칩 패키지의 납땜 방법 및 공정

납땜은 PCB 칩 패키지에서 매우 중요한 부분입니다. 납땜 공정에는 집속 적외선, 대류, 비집속 적외선 등 다양한 기술이 조합되어 사용됩니다. 각 방법에는 패키지를 점진적으로 가열한 후 전체 어셈블리를 냉각하는 과정이 포함됩니다.

납땜 프로세스

납땜은 솔더 볼과 기타 납땜 재료를 PCB 칩 패키지에 결합하는 공정입니다. 이 프로세스는 두 가지 유형의 방법을 사용하여 수행됩니다. 대류 방식과 리플로우 방식이 그것입니다. 첫 번째 유형은 액체를 형성하는 플럭스를 사용하는 가열 공정을 포함합니다. 두 공정 모두 피크 온도가 제어됩니다. 그러나 리플로우 공정은 깨지기 쉬운 솔더 조인트가 형성되지 않도록 충분히 주의하여 수행해야 합니다.

PCB에 사용되는 구성 요소에 따라 납땜 공정은 부드럽거나 단단할 수 있습니다. 사용되는 납땜 인두의 유형은 구성 요소의 종류에 적합해야 합니다. 이 공정은 PCB에 대한 경험이 풍부하고 각 공정을 구현하는 정확한 방법을 알고 있는 PCB 조립 및 제조 서비스 제공업체가 수행해야 합니다.

납땜 패드 치수

PCB 칩 패키지의 솔더 패드 치수는 부품의 성능을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 이는 부품 배치 및 납땜 기술이 필요한 만큼 정확하지 않을 수 있는 고주파 영역에서 특히 그렇습니다. IPC-SM-782 표준은 최적의 부품 배치 및 납땜을 위한 유용한 참조 문서입니다. 하지만 이 문서의 요구 사항을 맹목적으로 따르다 보면 고주파 성능이 최적화되지 않거나 고전압 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 PCBA123은 납땜 패드를 한 줄로 작게 배치할 것을 권장합니다.

패드 크기 외에도 부품 배치 및 정렬과 같은 다른 요소도 중요합니다. 잘못된 크기의 패드를 사용하면 전기적 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 보드의 제조 가능성도 제한될 수 있습니다. 따라서 업계에서 권장하는 PCB 패드 크기와 모양을 따르는 것이 중요합니다.

플럭싱

플럭싱은 납땜 공정의 중요한 구성 요소입니다. 납땜 표면에서 금속 불순물과 산화물을 제거하여 무결성 높은 납땜 조인트를 위한 깨끗한 표면을 제공합니다. 플럭스 잔여물은 최종 세척 단계에서 제거되며, 이는 사용되는 플럭스 유형에 따라 달라집니다.

납땜 공정에 사용되는 플럭스는 여러 가지가 있습니다. 수지부터 로진 기반까지 다양합니다. 각각의 용도는 다르며 활성도에 따라 분류됩니다. 플럭스 용액의 활성 수준은 일반적으로 L(저활성 또는 무할라이드) 또는 M(중간 활성, 0~2% 할라이드) 또는 H(고활성, 최대 3% 할라이드 함량)로 표시됩니다.

가장 일반적인 결함 중 하나는 중간 칩 솔더 볼입니다. 이 문제에 대한 일반적인 해결책은 스텐실 디자인을 변경하는 것입니다. 다른 방법으로는 납땜 공정 중에 질소를 사용하는 방법이 있습니다. 이렇게 하면 솔더가 기화되는 것을 방지하여 페이스트가 우수한 결합을 형성할 수 있습니다. 마지막으로, 세척 단계는 보드에서 모래와 화학 잔여물을 제거하는 데 도움이 됩니다.

검사

PCB 칩 패키지를 검사하는 데 사용할 수 있는 여러 가지 유형의 테스트 도구가 있습니다. 그중 일부에는 PCB의 여러 테스트 지점에 연결되는 프로브를 사용하는 회로 내 테스트가 포함됩니다. 이러한 프로브는 납땜 불량이나 부품 고장을 감지할 수 있습니다. 또한 전압 레벨과 저항을 측정할 수도 있습니다.

납땜을 잘못하면 PCB 회로에 문제가 발생할 수 있습니다. 납땜이 패드에 제대로 닿지 않거나 납땜이 부품 표면을 타고 올라갈 때 회로가 개방됩니다. 이 경우 연결이 완료되지 않고 구성 요소가 올바르게 작동하지 않습니다. 구멍을 조심스럽게 청소하고 용융된 땜납이 리드를 고르게 덮도록 하면 이러한 문제를 피할 수 있습니다. 그렇지 않으면 납땜이 과도하거나 불완전하게 덮여 리드가 젖거나 젖지 않을 수 있습니다. 습윤을 방지하려면 고품질 땜납과 고품질 조립 장비를 사용하세요.

PCB의 결함을 감지하는 또 다른 일반적인 방법은 자동 광학 검사(AOI)를 이용하는 것입니다. 이 기술은 카메라를 사용하여 PCB의 HD 사진을 촬영합니다. 그런 다음 이 이미지를 사전 프로그래밍된 매개변수와 비교하여 부품의 결함 상태를 식별합니다. 결함이 발견되면 기계는 그에 따라 결함을 표시합니다. AOI 장비는 일반적으로 간단한 조작과 프로그래밍으로 사용자 친화적입니다. 하지만 구조 검사나 많은 수의 부품이 있는 PCB에는 AOI가 유용하지 않을 수 있습니다.

정류

전자 제품 제조에 사용되는 납땜 공정은 특정 표준과 지침을 준수해야 합니다. 일반적으로 솔더 마스크는 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 보장하기 위해 최소 75% 두께여야 합니다. 솔더 페이스트는 스크린 인쇄가 아닌 PCB에 직접 도포해야 합니다. 특정 패키지 유형에 적합한 스텐실과 지그를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 이러한 스텐실은 금속 스퀴지 블레이드를 사용하여 패키지 표면에 솔더 페이스트를 도포합니다.

기존의 플럭스 스프레이 방식 대신 웨이브 솔더링 공정을 사용하면 몇 가지 이점이 있습니다. 웨이브 솔더 공정은 기계식 웨이브 솔더링 공정을 사용하여 높은 수준의 안정성으로 부품을 PCB에 접착합니다. 이 방법은 더 비싸지만 전자 부품을 고정하는 안전하고 신뢰할 수 있는 방법을 제공합니다.