회로 기판 잔여물 형성 이유와 처리 방법

회로 기판의 흰 잔여물은 PCB 어셈블리에서 재발하는 문제로, 기술 지원 핫 라인에 수 많은 질문이 이어지고 불만이 제기되고 있습니다.

세척 후 기판에 오염물이 발견되면 고객은 세척제로 인한 것이라고 종종 여깁니다. 그러나 대부분 이 문제가 원인이 아닙니다. 일반적으로 회로 기판의 잔여물은 납땜 및 세척 특성상 본질적인 문제입니다.

Flux-Off 플럭스 제거제 및 Electro-Wash 유지보수 세척체와 같은 켐트로닉스 인쇄 회로 기판(PCB) 세척제는 여과되고 100% 휘발성 용제로 만들어집니다. 즉, 아무것도 남기지 않고 완전히 증발된다는 의미입니다.

대부분의 잔여물은 불충분한 세척에 기인하며, 세척 단계를 반복하기만 해도 제거할 수 있습니다. 그러나 소더 플럭스간 복잡한 화학 반응, 세척제, 납땜 과정, 기판 라미네이트, 그리고 라인 스피드와 납땜 온도와 같은 특정 공정 매개변수에 기인한 PCB 잔여물이 있습니다. 이 끔찍한 흰 잔여물은 종종 기존의 회로 기판 세척제로 쉽게 제거되지 않습니다.

PCB 잔여물 타입

회로 기판 잔여물은 두 가지 기판 카테고리로 분류됩니다.

이온성 잔여물

이온성 잔여물은 기판에 남으면 부식을 일으킬 수 있습니다. 소더 플럭스 특성, 납땜 과정, 세척 매개변수, 세척제 관련 문제는 전부 이온 잔여물을 발생시킬 수 있습니다. R, RA 및 수성 플럭스는 잘 세척하지 않으면 이온성 잔여물을 남깁니다. No-clean 플럭스는 납땜 온도에 노출되고 활성화될 때 이온성 물질을 소비하도록 설계되었습니다. 완전히 활성화되지 않은 no-clean 플럭스는 다른 플럭스와 같이 이온성 잔여물을 남길 수 있습니다.

유기성 잔여물

유기성 잔여물은 심각하지 않지만 기판 외관을 망치고 컨포멀 코팅 접착 문제를 일으킬 수 있습니다. 부적절한 납땜 또는 세척 기법 또는 플럭스와 특정 플럭스 제거제의 부적합성 때문에 유기 잔여물이 발생할 수 있습니다.

기판에 있는 오염물 타입을 확인하는 것은 쉽습니다. 물 또는 이소프로필 알코올(IPA) 몇 방울로 잔여물 일부 각각 테스트합니다. 물에 의해 잔여물이 용해되면 이온성입니다. 알코올로 용해되면 유기성입니다. 이렇게 하면 기판을 어떤 것으로 세척할지 알 수 있고 (수성 세척제 또는 용제 주성분 세척제), 문제의 원인을 알 수 있습니다. 이 두 가지 경우, 오염 문제를 일으킨 기법이나 세척이 부적절하거나 부족할 가능성이 있습니다.

흰 잔여물 원인

이온성 오염은 사용한 소더 플럭스 타입에 종종 기인합니다. 로진과 로진 주성분 no-clean 플럭스와 대부분의 수용성 플럭스는 여러 함량의 산할로겐 활성화제가 들어 있습니다. 이 활성제는 플럭스의 열 안정성을 높이고 구리, 납 및 주석 표면을 오염시키는 산화막을 용해시켜 납땜 이음부 형성을 촉진합니다.

주석-납 솔더의 납과 이 활성제의 염소 및 브롬 이온의 화학 반응은 납땜 이음부 주변에 염화납 및 탄소납 잔여물 형성의 원인이 될 수 있습니다. 세척 중에 완전히 제거하지 않으면 이 이온은 연속 부식 주기를 일으켜 더 많은 염화납과 탄소납 (흰 잔여물)을 발생시키고 기판 라미네이트의 구리에 좋지 않게 됩니다.

설상가상으로 전류가 가해지면 이온 입자는 연결되어 수상돌기라고 하는 전도성 가지를 형성합니다. 이 수상돌기는 접점 사이에 형성되고 전류 누설 또는 단락을 일으킵니다.

유기성 로진 잔여물은 수 많은 상황에서 발생할 수 있습니다. 일정 기간 보관되었던 오래된 용제는 세척이 불충분한 결과를 만들 수 있습니다. 이소프로필 알코올은 플럭스 제거제와 일반 PCB 세척제로 산업에서 광범위하게 쓰입니다. IPA는 흡습성이므로 장기간 보관하는 동안 공기에서 수분을 흡수하게 됩니다. 많이 희석한 IPA는 로진계 플럭스에 좋지 않으며, 장시간 노출되지 않으면 상당한 오염물을 용해하지 못합니다. 또한, 용제 내 물은 no-clean 플럭스와 반응하여 기판에 더 많은 흰 잔여물을 발생시킬 수 있습니다.

수동 납땜 과정에서 너무 많은 양의 플럭스 또는 고형분이 많은 플럭스를 사용하는 경향이 있습니다. 이렇게 되면 세척 과정에서 1회 pass로 쉽게 제거할 수 없을 정도로 오염물이 많이 쌓이게 됩니다.

너무 많은 플럭스를 사용하면 구성품 밑에 플럭스 용액이 포집될 수 있습니다. 구성품 밑에서 오염물이 씻겨지는 방식으로 세척해야 합니다. 그렇지 않으면 초기 세척을 완료한 후 일부만 제거되어 기판 전체에서 로진 오염물이 배출됩니다. PCB 상에서 플럭스 제거제가 상주하는 시간을 늘리면 이를 방지할 수 있습니다.

흰 잔여물 문제 시정 방법

PCB 어셈블리에서 흰 잔여물을 제거하기 위해 다루어야 할 문제는 다음과 같습니다.

납땜과 세척 사이의 시간 - PCB에서 플럭스 잔여물이 더 오래 침적될수록 제거하기가 더 어려워집니다. 주말 동안 PCB를 방치하고 흰 잔여물이 생겼다는 경우에 대해 문의를 받았습니다.
사용한 플럭스 양 - 과잉 플럭스 또는 높은 고형분 함량은 제거하기가 더 어렵게 합니다. 가변적인 수동 납땜이 특히 이러한 문제를 만듭니다. 모범 관례 교육이 종종 세척 과정을 변경하지 않고 성과를 보이게 됩니다.
플럭스 선택 - No-clean 플럭스 특히, 최신 할로겐 무함유 제품은 R 및 RA 플럭스에 배해 세척하기가 더 어렵습니다. PCB를 세척할 계획이 있다면 쉽게 제거할 수 있는 R 또는 RA 플럭스로 시작하는 것이 좋습니다. 인라인 또는 배치 세척 장비가 있으면 수성 플럭스가 가장 적합하지만 수동 세척인 경우 매우 어렵습니다. 대부분의 용제 세척제는 수성 플럭스에 효과적이지 않으며, 이 타입의 플럭스는 활성도가 높아서 제거해야 합니다.
용해성 부합 - 오염물과 세척액의 용해성이 잘 맞으면 노력이 덜 들어가고 덜 골치아프게 됩니다. 빠르게 테스트하려면 플럭스로 코팅되고 리플로우 오븐을 거친 PCB에 세척액 한 방울을 떨어트립니다. 1 또는 2분 후 닦아내고 플럭스가 제거되었는지 확인합니다. 제거되었으면 효율적인 세척을 진행할 수 있습니다. 제거되지 않았으면 계속 문제가 되므로 다른 세척제를 찾아보시기 바랍니다. 오염물이 기판에 어떻게 코팅되었는지 조사하여 오염물 타입에 대한 세척제의 적합성을 유추할 수 있습니다. 잔여물 영역이 군데 군데 있다면 세척이 불충분하다는 것입니다. 세척 시간 또는 온도를 늘리거나 높이면 도움이 됩니다. 기판 표면에 오염물이 균일한 층으로 되어 있다면 잔여물에 맞는 세척제를 사용하고 있지 않는 것입니다.
세척제 상주 시간 - 용해성 적합성이 있으면 PCB를 완전히 세척하는데 필요한 적정 노출 시간을 확인하면 됩니다. 인라인 세척 시스템에서 벨트 속도를 조정하여 이를 확인할 수 있습니다.
세척제 가열 - 일반적으로 용해성은 세척액의 온도에 따라 증가합니다. 물론, 안전상 인화성 세척제가 옵션은 아닙니다. 초음파, 배치 및 인라인 세척 시스템과 같은 일부 세척 장비로 온도를 조정할 수 있습니다.
세척 과정의 교반 - 용해성, 노출 시간, 온도가 완전히 최적화되고 여전히 잔여물이 있는 경우 교반을 추가해야 할 수 있습니다. 교반은 브러시, 와이프, 스왑, 강제 에어로졸 스프레이 또는 세척 시스템의 제트에 의해 일으킬 수 있습니다. 인라인 세척 시스템에서 분사 노즐의 위치 및 압력 설정은 세척 효과의 차이를 크게 만들 수 있습니다.