열 문제
두꺼운 구리층은 탁월한 열 확산체입니다. 바로 그 때문에 구리층이 존재하는 것입니다. 구리층은 전류를 전달하고 부품에서 열을 방출합니다. 하지만 납땜 과정에서는 동일한 특성이 오히려 공정에 불리하게 작용합니다. 구리층이 접합부에서 열을 빼앗아 가기 때문입니다.
10온스 내부층이나 20온스 외부층처럼 두꺼운 구리층의 경우, 구리 두께가 상당하기 때문에 수동 인두나 짧은 리플로우 프로파일로는 패드를 적정 온도까지 올릴 수 없습니다. 이러한 문제는 젖음성 불량처럼 보일 수 있지만, 실제로는 열 균형 문제입니다.
아래쪽에서 예열하기
일반적인 해결책은 국부적인 열을 가하기 전에 전체 어셈블리를 공정 온도에 가깝게 올리는 것입니다.
- 리플로우: 더 긴 유지 시간과 더 느린 온도 상승 속도를 사용하며, 오븐 디스플레이가 아닌 보드에서 직접 측정한 프로파일로 확인합니다.
- 선택적 수동 납땜: 핫 플레이트 또는 하단 예열기를 사용하여 인두가 마지막 몇십 도만 추가하면 되도록 합니다.
- 웨이브 솔더링: 적절한 예열과 접합부를 웨이브로부터 절연시키지 않는 팔레트를 사용해야 합니다.
피해야 할 고장 모드는 접합을 보상하기 위해 라미네이트를 과열시키는 것입니다. 과도한 상단 열은 접합이 제대로 되기 훨씬 전에 구리를 들뜨게 하거나 기판에 기포를 발생시킵니다.
열 방출 및 넥다운
설계와 조립이 만나는 지점입니다. 네 개의 좁은 스포크로 평면에 연결된 패드는 전체가 부어진 패드보다 더 빨리 가열되며, 라미네이트 손상 없이 솔더링하기가 더 쉽습니다. 패드에 열 방출을 적용할 수 없는 경우(예: 고전류 단자)에는 조립 공정에서 열을 공급해야 합니다.
이러한 절충은 의도적인 것입니다. 열 방출은 솔더링을 더 쉽게 하지만 전류 용량은 약간 낮아집니다. 반면, 견고한 연결은 더 많은 전류를 전달하고 더 많은 열을 필요로 합니다.
스텐실, 페이스트 및 프로파일
개구부 면적은 두꺼운 구리에 연결된 패드에서 증가시켜 접합부에 필렛을 형성할 수 있는 충분한 페이스트가 공급되도록 합니다.
개구부 형상은 넓은 패드를 가로지르는 길고 좁은 프린트를 피해야 합니다. 이러한 프린트는 접합부를 분리하는 대신 브리징 현상을 일으킵니다.
납땜 페이스트 종류는 허용 범위 내에 있어야 합니다. 미세 피치용으로 선택된 페이스트는 큰 개구부에서 잘 분리되지 않을 수 있습니다.
프로파일은 열용량에 맞춰 설정되며, 기판이 충분히 가열될 수 있도록 충분한 냉각 시간을 확보하고, 최고 온도는 부품 정격 범위 내에 유지되도록 조정해야 합니다.
스루홀 및 커넥터 접합부
프레스핏 및 두꺼운 스루홀 단자는 배럴 부분이 구리로 둘러싸여 있어 열 문제가 가장 심각합니다. 일정한 예열을 적용한 선택적 납땜이나 긴 접촉 시간을 사용하는 웨이브 납땜 방식이 수동 납땜보다 더 안정적입니다. 프레스핏의 경우 납땜이 없기 때문에 납땜 자체보다 홀과 핀의 공차가 더 중요합니다.
검사
구리로 가려진 접합부는 X선 검사, 위치와 필렛은 자동 광학 검사(AOI), 홀과 벽면의 구리 함량은 단면 검사를 통해 확인합니다. 전원 단자에 대한 샘플 인장 시험을 통해 "양호해 보인다"는 결과를 실제 전류 용량에 대한 수치로 변환하여 고객이 필요로 하는 정보를 제공합니다.
제조 품질은 IPC-A-610에 따라 평가됩니다. 기판 수준 규칙은 고중량 구리 설계 가이드에, 공정 한계는 두꺼운 구리 PCB 페이지에, 조립 검사 게이트는 검사 노트에 정리되어 있습니다.
