리플로우 납땜 원리 및 주의사항

제조 인사이트: 전자 조립 공정에서 리플로우 납땜 기술은 부품과 PCB 보드 간의 강한 결합을 보장하는 핵심 단계입니다.이 글에서는 리플로우 납땜의 작동 원리를 탐구하여 제품 품질과 생산 효율성을 향상시키는 데 있어 이 기술의 중요성을 더 잘 이해할 수 있도록 돕겠습니다.

리플로우 납땜이란?

리플로우 납땜은 리플로우라고도 하며, 전자 부품을 PCB 보드에 부착하기 위해 SMT 납땜에서 사용되는 납땜 기술입니다.이 기술은 고온에서 납땜 페이스트를 녹이고 재흐름시켜 양호한 납땜 접합을 형성하는 데 뜨거운 공기 흐름을 활용합니다.

(리플로우 오븐)

일반적인 리플로우 납땜 장비

핫 에어 리플로우 납땜: 주로 가열선을 사용하여 가열하며, 내부에서 층별로 순환하는 뜨거운 공기를 통해 납땜에 필요한 열을 전달합니다.균일하고 제어 가능한 온도와 높은 납땜 접합 안정성을 제공하는 장점이 있습니다.(

(핫 에어 리플로우 납땜)

질소 리플로우 납땜: 핫 에어 리플로우를 기반으로 가열 중 질소를 추가하여 오븐 내 산소 수준을 낮추고 납땜 중 부품 핀 산화를 방지하며 납땜 습윤성을 개선하고 납땜 접합에서 기포 형성을 줄이며 신뢰성을 향상시킵니다.

(질소 리플로우 납땜)

리플로우 납땜의 작동 원리

리플로우 납땜의 작동 원리납땜 페이스트는 열에 따라 팽창하고 수축합니다.이 특성을 활용하여 PCB 보드의 패드에 미리 도포된 납땜 페이스트를 가열하여 액체 상태로 만들고 냉각 시 부품 핀과 PCB 보드 패드 간에 영구적인 연결을 형성합니다.

리플로우 납땜의 네 가지 온도 구역

리플로우 오븐은 예열, 침지, 리플로우, 냉각의 네 가지 구역으로 나뉩니다.각 구역은 리플로우 공정에서 고유한 역할을 하며, 따라서 각 구역은 서로 다른 온도로 설정됩니다.

(리플로우 오븐의 네 가지 온도 구역)

예열 구역: 일반적으로 60°C - 130°C로 설정되며, PCB 보드와 부품을 예열합니다.PCB 보드가 실온에서 너무 빠르게 가열되면 열 충격으로 인해 보드와 부품이 손상될 수 있습니다.PCB 보드를 예열하면 급격한 온도 변화로 인한 열 스트레스를 효과적으로 방지하고, 납땜 페이스트의 수분과 휘발성 요소가 증발하며, 납땜 접합에서 기포 형성을 줄이고 다음 단계에서 양호한 납땜 품질을 보장합니다.

침지 구역: 일반적으로 120°C - 160°C로 설정되며, PCB 보드를 추가로 가열하여 납땜 패드와 부품 핀의 수분이 완전히 증발되도록 합니다.이 단계는 보드와 부품이 리플로우 구역에 들어가기 전에 균일한 온도에 도달하도록 하여 리플로우 구역에서 열 충격으로 인한 결함을 방지합니다.

리플로우 구역: 리플로우 납땜 공정에서 가장 중요한 단계입니다.리플로우 구역에 들어가면 온도가 빠르게 약 245°C로 상승하여 PCB 보드 패드 위의 납땜 페이스트를 녹입니다(리플로우 구역 온도는 납땜 페이스트의 용융점에 따라 다릅니다).

녹은 납땜은 PCB 보드 패드와 부품 핀 사이에 용해되고 퍼지며 패드와 부품 리드의 양호한 습윤을 달성합니다.모세관 현상이 납땜을 부품 핀과 패드 사이의 틈으로 끌어들입니다.

냉각 구역: 냉각 구역은 납땜 접합 온도를 빠르게 냉각하여 안정적인 금속 접합을 형성합니다.냉각 구역에 들어가면 온도가 빠르게 떨어지고 납땜 접합이 냉각되고 고체화되면서 부품 핀과 패드 간에 영구적인 연결이 형성됩니다.(빠른 냉각으로 인한 열 스트레스를 방지하기 위해 냉각 속도를 제어해야 합니다.)

리플로우 오븐의 온도는 납땜 페이스트의 용융점에 따라 결정되며, 사용된 납땜 유형에 따라 다릅니다.예를 들어, 저온 납땜 페이스트는 약 138°C에서 녹으며, 리플로우 오븐 온도는 약 180°C ±5°C로 설정됩니다; 중온 납땜 페이스트는 약 178°C에서 녹으며, 온도는 약 215°C ±5°C로 설정됩니다; 고온 납땜 페이스트는 약 217°C에서 녹으며, 온도는 약 245°C ±5°C로 설정됩니다.

일반적으로 납땜 페이스트가 완전히 녹아 양호한 납땜 결과를 얻기 위해 오븐 온도는 납땜 페이스트의 용융점보다 약간 높게 설정됩니다.

주의사항

양면 납땜: 일반적으로 양면 PCB 보드의 경우 부품이 적거나 작은 쪽을 먼저 납땜합니다.냉각 후 다른 쪽을 납땜합니다.이 과정에서 온도가 하단의 납땜 접합을 부드럽게 하여 큰 부품이 떨어질 수 있습니다.따라서 큰 부품을 PCB 보드의 같은 쪽에 배치하고 큰 부품이 있는 쪽을 먼저 납땜하는 것이 좋습니다.

(큰 부품이 있는 PCB)

부품의 열 내성: 선택된 납땜 페이스트는 부품의 열 내성에 적합해야 하며, 납땜 페이스트의 용융점이 부품의 안전 온도 범위 내에 있어야 합니다.

패드 간격: 패드 위의 납땜 표면 장력으로 인해 패드 간격이 좁으면 납땜 브리징이 발생할 수 있습니다.패드 간격은 최소 0.3mm를 유지하는 것이 좋습니다.

                                                                                   (간격이 좁은 패드)