셀렉티브 솔더링 공정을 통한 브릿징 억제 및 홀 충진 품질 향상 방안 연구

Abstract

최근 전자제품의 고집적화와 소형화가 가속화되면서, 높은 전기적 신뢰 성과 열 안정성을 동시에 확보할 수 있는 고다층(High Multi-Layer) 인쇄회 로기판(PCB)의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 고다층 PCB는 열용량이 크고 열전달이 비균일하여, 납땜 과정에서 충분한 열이 공급되지 못할 경우 솔더의 유동성이 저하되고 홀 내부 충진이 불완전하게 이루어지는 문제가 발생한다. 또한 플럭스 분사량이 부족하거나 불균일할 경우, 산화막 제거가 충분히 이루어지지 않아 젖음성이 저하되고 브 릿징(Bridging) 결함이 발생하기 쉽다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 연구에서는 고다층(high Multi-Layer) 인쇄회로기판(PCB)의 셀렉티브 솔더링(Selective Soldering) 공정에서 발생하 는 브릿징(Bridging) 결함을 최소화하고, 홀충진 공정 조건 최적화 방안을 제 시하였다. 이를 개선하기 위해 플럭스 분사량(3, 5, 7, 10, 15 ml/cycle)과 솔더 온도 (230, 240, 250, 260, 270 ℃)를 주요 제어 변수로 설정하고, 프리히터 온도 는 150 ℃, 무연솔더 SAC305(Sn-3.0Ag-0.5Cu) 사용 조건하에서 총 250개 의 시료를 대상으로 실험을 수행하였다. 그 결과, 플럭스 7 ml/cycle - 솔도온도 260 ℃ 조합에서 가장 안정적인 젖 음성과 유동성이 확보되었으며, 평균 홀 충진율 96% 이상, 브릿징 발생률 0%의 품질을 달성하였다. 이러한 결과는 플럭스의 적정량과 솔더의 충분한 열 에너지가 모세관 작용 (capillary action)을 극대화 하고 산화막 제거를 촉진하여 납의 상승 유동성 을 향상시킨 데 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구는 셀렉티브 솔더링 공정에서 플럭스와 솔더 온도의 최적 조합을 규 명함으로써, 고다층 PCB의 품질 신뢰성 향상에 기여하였다. 이를 통해 브릿 징 결함을 억제하고 안정적인 홀충진 품질을 확보할 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 따라서 본 연구 결과는 향후 셀렉티브 솔더링 공정의 표준화 및 생산성 향상을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 【주요어】셀렉티브 솔더링, 브릿징, 홀 충진, 플럭스, 솔더 온도, PCB