전장품 품질확보를 위한 납땜품질 관리기법 2009. 현대·기아 업체협력실

목 차 1. 자동차 전자화 동향 및 납땜 문제 사례 2. 납땜의 정의 및 원리 3. 납땜의 종류 및 구성 요소 목 차 1. 자동차 전자화 동향 및 납땜 문제 사례 2. 납땜의 정의 및 원리 3. 납땜의 종류 및 구성 요소 4. SMT 납땜 방법 5. 침적(Wave Solder) 납땜 방법 6. 수동 납땜 방법 7. 전장 부품 품질 향상 방안

1. 자동차 전자화 동향 및 납땜 문제 사례 자동차 전장품 장착 비율 : 자동차의 첨단화 → 차량내 전장품 비율 지속 증가 → 납땜 품질이 부품 품질과 직결 < 차량내 전장품 비율 > 정보화 텔레매틱스 멀티미디어 네비게이션 디지털 A/V / 위성 방송 1997년 2000년 2005년 2010년 17% 25% 33% 40% Source : 노무라 종합연구소 지능화 지능형 교통정보 ( ITS ) 첨단안전차량 ( ASV ) 자율 주행 / 무인 주행 친환경화 하이브리드차 전기자동차 연료전지차

1. 자동차 전자화 동향 및 납땜 문제 사례 전자 부품 불량 납땜 불량에 의한 전자 부품 품질 문제 사례 냉땜에 의한 : 전자 부품의 품질 완성도는 기본적인 납땜 품질에 의해 결정 냉땜에 의한 작동 불량 쇼트에 의한 작동 불량 냉땜에 의한 작동 불량 이물질 및 납볼에 의한 작동 불량 전자 부품 불량 이온 성장에 의한 작동 불량 역삽에 의한 작동 불량 이온 마이그레이션에 의한 작동 불량 부품 역삽에 의한 쇼트 및 과전류 발생 입 력 실 행 출 력 좋은 부품 (납, 고 신뢰성 부품 등) 좋은 조건 (좋은 설비, 공정관리 등) 납땜 품질 확보

납이 금속 모재 표면에 침투하여 금속화합물 생성 2. 납땜의 정의 및 원리 납땜이란? ▣ 고체 금속과 고체 금속간 양쪽의 용융점 보다 낮은 납을 용해시켜 모세관 현상에 의해 흡입되어 하나로 접합되는 것. ※ 금속과 금속사이에는 금속 화학적 변화가 발생 (풀로 종이를 붙이는 것과는 상이한 개념) 납 납땜의 원리 공기와 모재 금속 사이 산화피막 형성 FLUX 도포 및 가열로 산화 피막 제거 납땜 금속 표면과 도포된 납간 원자 이동 발생 모재 모재 열 (온도) 납이 금속 모재 표면에 침투하여 금속화합물 생성 (Cu4Sn5,CuSn) 납땜의 정의 납땜 완료

3. 납땜의 종류 및 구성 요소 납땜 방법의 종류 납땜의 구성 요소 납땜 요소 ▣ 수 납땜 ▣ 침적 납땜 ▣ 로에 의한 납땜 ▣ 수 납땜 ▣ 침적 납땜 ▣ 로에 의한 납땜 납땜의 구성 요소 재료 (Material) 납, 플럭스(Flux), 피납땜물 사람 (Man) 작업 실행 및 관리 납땜 요소 설비 (Machine) 방법 (Method) 전기 인두기(Iron Tool) 납땜 장치(Soldering Machine) 납땜에 필요한 조건 (온도,속도 등)

3. 납땜의 종류 및 구성 요소 납(Pb)의 역활 용융점 저하 기계적 성능 개선(인장력) 표면 장력 저하 산화방지 효과 주석 : 232℃ 용융점이 저하 주석: 1.5㎏/㎤ 주석 + 납 : 183℃ 주석 + 납 : 4~5 ㎏/㎤ 납 : 327℃ 납 : 1.4㎏/㎤ 인장력 증가 낮은 온도에서 작업 가능 (부품 열 손상 방지 등) 표면 장력 저하 산화방지 효과 납의 퍼짐성이 좋은 성질이 확산을 개선 주석(Sn-60%)에 납(Pb-40%)을 혼합하여 산화 방지 효과 [퍼짐성 불량] [퍼짐성 양호] [산화 및 부식 발생] [산화 및 부식 없음]

3. 납땜의 종류 및 구성 요소 작업장 관리 기준 설 비 작업자 현 장 1) Cover 설치 2) 청결 유지 설 비 작업자 1) Cover 설치 2) 청결 유지 : 정전(무진)복 착용 현 장 1) 온도 습도 관리 2) 청결상태 유지 3) 직사광선을 받지 않는 환경

4. SMT 납땜 방법 SMT의 구성 (Surface Mount Technology) 회로 기판을 다음 공정으로 자동으로 이송하는 장비 회로 기판에 솔더 크림을 자동으로 도포하는 장비 Loader Machine Screen Printer 전자 부품을 기판의 정위치에 자동으로 장착하는 장비 Mounter Machine 기판의 부품과 솔더 크림을 납땜하는 장비 완제품 PCB를 메가진에 이송하는 장비 Reflow Machine Unloder Machine

4. SMT 납땜 방법 SMT 공정별 주요 관리 항목 공정 흐름 설비 구성 주요 관리 항목 PCB Loading Solder Cream 인쇄 인쇄 상태 검사 부품 장착 Reflow Soldering Vision 검사 회로 검사 (ICT) 목시검사 및 Repair PCB Unloading 설비 구성 PCB 방향 PCB 휨 솔더크림 조건 스퀴즈 메탈마스크 상태 측정 정도 설비 점검 카세트 및 노즐 관리 주기적 점검 및 청소 Reflow Profile 측정 정도 측정 정도 PIN 상태 주기적 점검 검사 기준 인두기 온도 확인 PCB 휨 주요 관리 항목

4. SMT 납땜 방법 SMT 인쇄 품질의 주요 요소 스퀴즈 Metal Mask 작업 환경 Solder Cream 설비 조건 세척 및 청결 관리 상태 장력 및 휨 관리 상태 개구부 형상 및 관리 상태 보관 상태 재질, 형상, 경도, 사이즈 및 교환 주기 관리 스퀴즈 Metal Mask 크림 솔더 관리 상태 인쇄 및 방치 시간 관리 여부 교반 관리 여부 점도 관리 여부 작업 환경 Solder Cream 온도, 습도, 청결 상태 관리 설비 조건 PCB 장비 일상 점검 관리 기준 검교정 상태 장비 성능 유무 입고 부품 수입 검사 여부 PCB 휨 및 비틀림 관리 PCB 보관 기준 수립 여부

4. SMT 납땜 방법 온도 프로파일 구간별 SMT 납땜 과정 정상 납땜 과정 QFP TYPE BGA TYPE 맨하탄 1 맨하탄 2 Self Alignment

4. SMT 납땜 방법 SMT 납떔의 주요 불량 유형 ① Solder Ball ② 맨하탄 ③ 젖음성 부족 ④ Short ⑤ Crack, 박리 ⑥ 비틀어짐

4. SMT 납땜 방법 솔더링시 주의 관리 사항 인쇄 Mounting Reflow Solder 미용융 셀프얼라이먼트가 작용하지 않을 시 Solder 미용융 인쇄 Mounting Reflow 납부족 및 Solder량 부족에 의한 강도 저하 냉땜, 젖음성부족 온도부족 기판의 휨 부품의 흡습 부품의 비틀어짐

Flux Preheat Solder Pot 냉각 5. 침적(Wave Solder) 납땜 방법 침적 납땜 공정별 주요 관리 항목 공정 흐름 Flux Preheat Solder Pot (Soldering Zone) 냉각 설비 구성 주요 관리 항목 Flux 종류 Flux 비중 관리 도포량, 도포방법 Flux 상태 점검 (노화, 사용빈도) 온도 Profile 관리 예열 시간 관리 예열 온도 관리 컨베어 속도 관리 납땜 온도 납땜 시간 납땜 상태(불순물) 환경 온도 납땜 종류 납 종류 냉각 속도 청결 상태

5. 침적(Wave Solder) 납땜 방법 침적 납땜 주요 불량 유형 1. Lead의 도금 불량 → 젖음성 부족 발생 2. Hole 위치 불량 → Hole 위치가 틀어져서 Crack이 발생 3. Solder량의 영향 → Solder량이 적어 강도 저하 발생

5. 침적(Wave Solder) 납땜 방법 침적 납땜 주요 불량 유형 4. 외적인 응력의 영향 →강한 힘이 Solder부에 가해져 Crack 발생 강한 힘에 의해 Crack 발생 5. 열의 반복 작용에 의한 영향 6. 작업상의 영향 7. 불순물이 일정량을 초과하여 Solder 조직에 영향

6. 수동 납땜 방법 수동 납땜 3대 요소 수동 납땜시 주요 관리 항목 열 (인두기) 플럭스(Flux) 납 (Solder) 금속표면 청결 Soldering 설비의 청결 Tool류 청결 청 결 인두 팁 방향 가열 온도 가열 시간 Soldering 가 열 Solder 투입 방향 인두 당기는 방향 합불 판정 Solder 종류 Soldering

6. 수동 납땜 방법 올바른 납땜 방법 인두 떼는 방향에 따른 불량 현상 5 단계 작 업 3 단계 작 업 Solder 인두 작 업 PCB 가열 Solder 공급 Solder를 당김 인두를 당김 3 단계 작 업 인두 떼는 방향에 따른 불량 현상 뿔 발생 Solder Ball 발생 Scrap의 부착 인두를 떼는 속도가 늦다　　 손목을 젖힐 때 납이 튀는 현상 인두를 떼는 방향이 나쁘다

6. 수동 납땜 방법 수동 납떔의 주요 불량 유형 ① Flux 비산 ② Solder Ball ③ Flux 잔사 Ball ⑤ 납 뿔 ⑥ 외관 불량 ⑦ 과 열 ⑧ 납량 부족 ⑨ 쇼 트

6. 수동 납땜 방법 납땜 검사 기준 외력 흡수 (Stress Relief) Crack １：올바른 위치 ２：올바른 형태 ３：젖음성 ４：올바른 Solder량 ５：Solder 표면이 부드러우며 광택이 있고, 구멍과 Crack이 없을것 6 : 외력 흡수 구조(곡선) 형태의 리드 형태 １・２ ３ ４・５ ３ 외력 흡수 (Stress Relief) 6 Crack 외력흡수 능력이 없어지면 반복되는 응력이 가해질 때 Crack 발생 가능

- 전장 부품 품질 향상 방안 - 7. 전장 부품 품질 향상 방안 부품품질 확 보 공정 품질 확보 검사품질 확 보 확 보 공정 품질 확보 검사품질 확 보 ▣ 소자 및 장비선정의 적정성 - 부품 수명 및 사용 조건을 고려한 소자/장비 선정 (설계 단계) ▣ 부품 신뢰성 검증 - 신뢰성 있는 부품 사용 ▣ 4M 관리 철저 - 변경사항에 대한 통보 - S/Effect 고려 ▣ 제조 품질 확보 - 전장 전문인원 육성 - 철저한 공정 FMEA 실시 ▣ 외주 업체 품질 확인 - 외주품 품질 확인 철저 - 외주업체 주기적 품질지도 및 정보 공유 ▣ 공정품질 저해요소 확인 - 철저한 장비 관리 - 쾌적한 작업 환경 조성 ▣ 공정 검사장비 신뢰성 확보 - 검사 장비 점검 철저 - 검사 인원 교육 철저 ▣ 성능검사기 신뢰성 확보 - 검사 항목 적합성 검토 등