신입 사원 교육 자료 ( SMD의 기초 입문편 ) Rev 0.2.

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1 신입 사원 교육 자료 ( SMD의 기초 입문편 ) Rev 0.2

2 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) - PWB : Print Wire Board
절연 기판 표면 또는 내면에 전기 설계를 따르는 배선, pattern을 도전재료로 형성 고정한 것 - PCB : Print Circuit Board PWB상에 부품을 탑재,실장하여 전기적 특성을 갖춘 회로를 구성한 것 - SMD : Surface Mounting Device 표면 실장용 부품을 의미하며 soldering을 위한 접합면이 lead 또는 bump등 의 형태로 구성되며 PWB의 표면에 탑재된다 ( carrier형 chip ) - SMT : Surface Mounting Technology 표면 부품 실장 기술,solder paste와 reflow를 이용 고밀도, 고집적화를 실현 - REFLOW solder coating을 한 것을 재용해하는 것이 본래의 의미로 현재는 FLUX와 땜납을 놓은 것을 가열을 통해 부품을 결합하도록 하는 것 을 총칭 현재는 soldering과 동일용어로서 사용되고 있슴.

3 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) -FLUX : 흐름이란 뜻의 라틴어
용융된 솔더를 모재 표면에 젖도록 하기 위해 청정화,재산화방지, 솔더의 표면 장력 저하를 목적으로 사용하는 화합물의 일종 - SOLDER PASTE 솔더 분말과 페인트상의 flux가 반죽 된 표면실장용 solder의 총칭으로 솔더분말 + 칙소제 (점성증가제)+활성제+flux로 구성 - STENCILE SODLER PASTE를 PCB의 PAD위에 도포하기 위해 사용하는 제판을 의미 재료는 주로 SUS304계열을 사용하고 LASER 가공이 주종을 이룬다 밀착성 / 충진성 / 판빠짐성의 3대 요소를 만족시켜야 한다.

4 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) - SUBSTRARE : 기판
트랜지스터 등을 그 표면에 실장하여 인쇄회로를 만들기 위한 판. 일반적으로 플라스틱판에 동박을 접착해 etching에 의해 불필요한 동박부를 제거하거나 얇은 ceramic판 위에 도전성 paste를 도포, 그 위에 전자부품을 실장한다. - SOP : Small Outline Packages package의 본체의 장변 두방향에 lead를 가진 형태의 부품 - SSOP : Shrink Small Outline Packages SOP의 다핀화 및 축소화된 형태의 부품 - TSOP : Thin Small Outline Packages SOP TYPE의 초박형 형태의 부품 SOP SSOP TSOP PITCH ,0.8,0.65, ,1.0,0.8,0.65 단자폭 ,0.35,0.30, ,0.22,0.18,0.14 UNIT : mm

5 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) - QFP : Quad Flat Packages
Package 본체의 네방향으로 lead가 존재하는 부품의 형태. - CHIP PARTS의 형태별 분류 개별 부품은 각각의 가로, 세로의 size를 따서 부른다. ( mm 또는 inch ) - 각 CHIP : Rectangular - 원통 CHIP : Melf / Tubular / Cylindrical - LCC : Lead less Chip Carriers - LGA : Land Grid Array CSP type의 일종으로 하면 lead부가 solder bump 대신 세라믹으로 구성된 형태 일부 filter를 중심으로 사용이 확대되고 있다. - CSP : Chip Scale Package 부품의 하면에 ball type solder pump를 형성하여 lead를 대신한 bare type chip 현재는 ball pitch가 1.0mm 미만의 경우에 불리어지는 명칭 - BGA : Ball Grid Array CSP와 유사 형태로서 제조 회사의 분류 방법 따라 μBGA라고도 한다. Ball pitch 가 1.0mm 이상의 경우

6 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) - FC : Flip Chip
Bare chip 형태의 초소형 부품으로 wafer size와 동일 size의 구현이 가능하다 - OSP : Organic Solderability Preservative PCB pad의 도금 시 종래 사용하던 Au / Ni 를 대신한 공법의 명칭으로 Ni 대신 resin계열의 특수 약품을 사용하여 CSP/ μBGA 의 접합신뢰성을 향상시켜 각광 받고 있다.

7 SMD의 이해 ( 용어 정리 ) c QFP b SOP a 각 chip의 크기 별 분류( 적층 chip형 )
a,b 즉 1005의 경우 a = 1.0 , b = 0.5 1005C b a 1005R Chip 고정 저항기

8 SMD의 이해 ( 용어 정리 )

9 SIZE별 CHIP부품의 경향

10 솔더링의 목적 솔더링은 금속끼리 접합하여 전기를 통하게 하기 위한 경우와 가능한 저온에서 금속
끼리 접합하고 싶은 경우, 또 불량이 된 부품을 교체하고 싶은 경우에 적당한 공법 - 솔더링 공법의 목적 전기적 접속 : 두개의 금속끼리 접합하여 용이하게 전기를 통하게 하고 싶은 경우 기계적 접속 : 두개의 금속끼리 접합하여 양쪽의 위치를 고정하고 싶은 경우 - 솔더링 공법의 장점 작업성 : 저가로 용이하게 접합 부품교체 : 고장 난 부품들을 간단하게 교체 ( 제거나 설치 )하는 것이 가능하다. 부품의 안정성 : 저온·단 시간 작업이기 때문에 열에 약한 부품의 기능을 손상 시키지 않고 접합 가능 일괄다점, 대량접속 : 프린트 배선판의 많은 접속부가 동시에 접속이 가능하다.

11 SOLDERING의 이해 SOLDERING이란
퍼지게 하여 접합하는 방법이다. SOLDER가 붙기까지 모재금속에는 산화막이 존재 한다 산화막을 제거하지 않으면 납땜은 되지 않는 다 산화막 제거는 기계적방법(줄 등을 사용)과 화학적 방법(FLUX) 이 있다 산화막 모재금속 인두 가열 납땜에는 열이 필요하고 기계적으로 산화막을 제거했을 경우 가열에 의해 곧바로 재산화해 버린다. Solder/FLUX FLUX의 작용 산화막의 제거, 재산화의 방지 solder 합금층 납의 젖음 ( 합금층의 형성 ) 용해된 납이 산화막을 제거한 모재 금속에 접촉하여 합금층을 형성 FLUX의 작용 땜납의 표면 장력의 저하 / 땜납의 퍼짐 / 합금층의 형성 땜납이 젖어 납땜이 완료됨

12 SOLDERING의 메커니즘 ( 1 ) 젖음 ( WETTING ) 확산 용해 동선(리드) 동박
금속면에 접촉된 용융솔더가 흐르면서 퍼져나가는 현상 즉 자동차의 빗물과 왁스의 현상 금속의 종류, 플럭스의 종류, 금속표면의 오염물, 표면 거칠기 솔더 확산 Cu Sn + Pb 땜납 금속중에 주로 Sn의 성분이 모재 금속과의 합금을 만든다 이를 확산이라고 한다 합금층의 두께는 얇고 균일한 상태가 좋다 용해 모재 금속도 땜납에 녹아 들어가고 이를 용해라고 한다 금속에 따라서 용해의 속도가 틀리기 때문에 모재의 성질을 정확하게 알고 작업을 해야 한다 Cu Sn + Pb

13 SOLDERING의 메커니즘 ( 2 ) 합금층과 금속간 화합물 합금층은 얇고 균일한 상태가 좋다.
Cu Sn + Pb 합금층은 얇고 균일한 상태가 좋다. 합금층이 두꺼운 상태에서는 금속간 화합물이라고 부르며 오히려 납땜강도가 약해지는 경향이 있다. 금속간 화합물 금속간 화합물은 굳고 취약한 금속이며 땜납은 부드러운 금속이기 때문에 납땜후 응력이 걸리면 땜납과 금속간 화합물사이에 균열이 생긴다. ( 언 듯 보기엔 박리된 것으로 보인다 )

14 열 전달방법 Soldering 온도의 결정 사용하는 땜납의 M.P.( Melting Point ) + 40∼50℃의 온도가 납땜의 최적온도임. ( 예 : Sn 60%의 경우, M.P.가 183∼19O ℃ 이기 때문에 납땜의 최적 온도는 230∼240 ℃ 이 된다.) 인두의 선정시 가열의 효율성을 높이기 위해 TIP의 선정에 주의해야 한다. - TIP의 모양 / 발열량의 산정 ( Watt. ) 열은 기본적으로 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전달 된다 열용량이 적고 열전달 계수, 열원과 대상물의 온도차가 클 때는 열 전달이 빨라지고 승온 시간이 빨라지게 된다. 즉 재료가 결정된 경우 열이 수송된 표면적과 대상물의 체적에 따라 전달 방법이 크게 달라지므로 대상물의 크기를 고려하는 것이 필요하다. 열 전달 방식 ρ x c x V x dT/dt = α x A x ΔT 열원과 대상물의 온도차 열이 수송되는 표면적 전열계수 온도의 변화 속도 열용량 : 대상물의 [ 밀도 x 비열 x 체적 ]

15 Soldering 접합부의 형성의 예

16 수납땜의 기초 1. 5 공정법 ( 인두는 모재를 가열하는 도구다 ) 2. 3 공정법 준비 납땜인두에 의한 가열 땜납의 공급
땜납을 댕긴다 인두를 땐다 2. 3 공정법 납땜인두의 가열과 땜납의 공급을 동시에 준비 동시에 땐다

17 단면PCB 제조 공정 동박 적층판 회로 인쇄 동박 에칭 레지스트 제거 S/R 인쇄 심벌마크인쇄 홀 및 외형가공 전도체(동박)
절연체(종이+Phenol수지) 전도체(동박)

18 양면PCB 제조 공정 동박 적층판 HOLE가공 Tenting 工法 Solder Strip 工法 동도금 회로 인쇄 회로 도금
동박 엣칭 레지스트 박리 회로 도금 S/R 인쇄 심벌마크인쇄 외형가공 Tenting 工法 Solder Strip 工法 S/R 스루홀

19 다층 PCB 제조 공정 ( 6층 ) 동박적층판 내층회로인쇄 내층에칭 레지스트제거 LAY-UP 적 층 홀 가 공
적 층 홀 가 공 양면 PCB와 동일 외곽가공 프리프레그 동박 내층

20 PCB 취급 방법 PCB는 반드시 장갑을 착용한 후 취급하여야 한다 . 지문 / 땀 / 각종 화장품 성분은 PCB 및 각종
SOLDERING부위의 산화 등을 발생시키고 품질을 저하시키는 원인이 된다. 사진과 같이 PCB의 취급 시 는 GUIDE부 또는 부품이 없는 쪽을 잡아야 하고 휨, 낙하 등의 물리적 충격이 가해져서는 안된다. 사용전의 PCB는 습기로부터 보호되어 져야 하므로 제습 포장의 OPEN은 사용전에 실행한다. 일부 특수 공법을 사용한 PCB의 경우는 습도 인디게이터를 포장 내부에 부착 관리 한다.

21 SMD 부품 및 부자재 취급 방법 NMP 권장 보관 방법 : 습도 15∼60% 온도 25℃±5℃
온도 25℃±5℃ 수송시 보관 방법 : 습도 15∼70% 온도 -5∼ 40℃ 생산조건 : 습도 40∼70% 온도 ℃±3℃ 집적화 부품은 습기로부터 보호되어져야 하므로 제습/진공 포장 상태를 유지해야 한고 사용 직전 포장을 개봉한다. 각종 부품은 ESD( 정전기)로 부터 보호되어야 한다. 부자재의 보관은 특성에 맞게 보관되어져야 한다. 이의 기준은 온도/습도의 영향으로 각종 성분의 변화가 일어나서는 안된다는 것을 의미한다. solder paste의 경우 10℃에서 15℃사이가 최적의 보관상태

22 SM PROCESS ( 인쇄 공정 ) Solder paste를 PWB의 pad위에 놓기 위한 공정 1) stencil
3) squeegee 4) machine parameter 5) 작업관리

23 SM PROCESS ( 장착 공정 ) 인쇄된 Solder paste위에 부품을 장착하기 위한 공정
1) High speed chip placer vs Multiple placer 2) PCB support jig 3) nozzle 및 feeder 관리 4) machine parameter 5) 작업관리

24 SM PROCESS ( REFLOW 공정 ) Solder paste위에 부품을 일괄 가열 방식으로 접합하는 공정
1) 열 전달 방식 2) 온도 profile 3) chain conveyor 4) machine parameter 5) 작업관리

25 SM PROCESS ( UNDERFILL 공정 )
CSP / u BGA의 접합강도 보강을 위해 특수재료를 도포하는 공정 1) 재료보관조건 2) 도포량 조절 3) 하면 heating 4) machine parameter 5) 작업관리

26 SM PROCESS ( REWORK 공정 ) CSP / μBGA의 불량 발생시 이의 교환을 위한 공정 1) 부품보관조건
2) 접합면 paste의 높이 3) 온도 profile 4) 부품 및 pad의 alignment 5) 작업자의 숙련도

27 SM의 불량 유형 및 원인과 대책 Solder balling - solder paste가 용융되는 동안 납방울이 하나의
부분으로 합쳐지지 않고 별도의 입자를 구성 한 것. - 원인 : solder 입자의 산화 flux 활성도의 저하로 인한 용융불량 - 대책 : paste 보존 조건의 엄수 인쇄시의 습도 관리 (60%이하 ) paste open time 준수

28 SM의 불량 유형 및 원인과 대책 Tombstone Effect - reflow 후 한쪽면을 기점으로 chip이 일어서는 현상
- 원인 : 가열속도 및 방향의 불균형 paste의 특성 불량 예열의 부족 또는 불균일 부품 단자의 납땜성 불량 단자의 형상 또는 크기의 불량 - 대책 : PCB land의 설계 solder의 량 조절 reflow의 온도 조정

29 SM의 불량 유형 및 원인과 대책 Open joint / Lead open - 흔히 QFP 등 다핀 부품에서 일어나기 쉬운
Minimum: proper wetting must be evident Open joint / Lead open - 흔히 QFP 등 다핀 부품에서 일어나기 쉬운 현상으로 lead의 미접합 상태를 말한다. - 원인 : paste의 높이가 부품의 평탄도를 하회한 경우 - 대책 : paste의 판빠짐 관리 및 stencile 관리 paste의 인쇄환견 관리 ( 건조 ) 공정관리의 강화 부품의 평탄도 관리 Rejected: proper wetting is not evident

30 SM의 불량 유형 및 기준 Solder bridge - 근접한 lead와 lead 또는 pad 사이가 solder에
의해 연결된 형태 - 원인 : solder량의 과다 외부영향으로 인한 solder의 늘어짐 ( 인쇄불량 / 부품탑재 / pre heat 불량 ) - 대책 : paste의 늘어짐 검토 paste량 조절 부품의 탑재 높이 조절

31 SMD 공정의 불량 관찰 방법 불량의 관찰 방법 - 있는 그대로의 관찰 ( 외부로부터의 변형이 발생 안되게 한다 )
- 있는 그대로의 관찰 ( 외부로부터의 변형이 발생 안되게 한다 ) - 관찰대상에 대한 의문의 제시 ( why의 6회 반복 실시 법 등 ) ■ 왜 여기에 이것이 있는 가 ? ■ 왜 여기엔 이것이 없는 가 ? ■ 왜 색깔의 차이가 있는 가 ? ■ 왜 간격이 존재하는 가 ? - 관찰과 의문의 반복을 통해 개인적 주관성을 배제 - 기본적인 현상과 변화의 이해를 통한 발상의 전환을 유도한다 ■ 액체는 온도가 상승하면 점성이 낮아진다 ? 점성이 낮은 쪽으로 액체는 흐른다 ■ 큰 물건의 온도의 상승이 힘들다 ? 크기가 다른 부품의 가열 시 온도 상승의 시간차가 생긴다 - 현상을 찾는 눈을 키운다

32 SMD 공정의 불량 관찰 방법 외관관찰의 방법 - 현물 및 상황의 정확한 관찰 및 정상품과의 비교 관찰
외관관찰의 방법 - 현물 및 상황의 정확한 관찰 및 정상품과의 비교 관찰 - 전체의 관찰로부터 시작 - 검토용 장갑을 반드시 착용할 것 ■ 전체적 색의 변화, 위치 관계, 탑재 부품의 상태 ■ 형태의 변화 ( 기판의 휨, 부품의 변형, 리드의 휨 ) ■ 이물의 존재 ( 먼지, 오염, 액체의 부착 흔적 ) ■ 표면의 요철, 흠, 그 외 형태의 변화 ■ 접합부의 상태 - 정상품과의 비교 관찰을 통해 불량의 현상을 파악하는 능력을 배양

33 PROFESSIONAL이 되자 - 불가능을 가능케 하는 사람 - 자신의 일에 긍지를 갖는 사람 - 미래를 읽고 일을 하는 사람
- 일에 생명을 거는 사람 - 불가능을 가능케 하는 사람 - 자신의 일에 긍지를 갖는 사람 - 미래를 읽고 일을 하는 사람 - 시간 보다 목표를 향해 매진하는 사람 - 높은 목표를 향해 매진하는 사람 - 성과에 의해 책임을 지는 사람 - 달콤한 것이 없는 사람 - 능력향상을 위해 노력하는 사람

34 버려야 할 직장인의 자세 - 놀면서 배우지 않는 자세 - 할 수 있으면서 하지 않는 자세 - 알고 있으면서 가르치지 않는 자세