A Study on Melting Phenomena of Solder Paste

솔더 페이스트의 용융현상 연구

Melting behavior and bridge phenomenon of solder paste, which is essential for surface mount technology in pachaging, were investigated. Solder paste of Sn-37%Pb was printed on Cu-pattern of PCB, and heated over melting point. Melting behavior of the paste was observed using CCD-camera. In order to modelize the melting and agglomeration phenomena of paste, two solder balls of 0.76 mm diameter were used. As experimental results, the paste start to melt from the margin of the printed shape. The height of the melted paste decreased from 270 $\mu\textrm{m}$ to 200 $\mu\textrm{m}$ firstly, and finally recovered to 250 $\mu\textrm{m}$ During the melting procedure, pores were evolved from the molted paste. Concerning melting model of solder ball, relationship between contact area of solder ball and soldering time was derived as $\chi^2/t=4r \; \gamma/\eta=7.56 m^2$/s at $280^{\circ}C$.

SMT(Surface Mount Technology)패키징 공정에서 발생하는 솔더 페이스트의 용융거동과 브릿지 현상을 관찰하였다. 이를 위하여 Cu 패드위에 Sn-37%Pb 조성의 솔더 페이스트를 인쇄하였으며, 인쇄된 PCB기판을 솔더의 융점($183^{\circ}C$)이상으로 가열하였다. 이 때에 페이스트의 용융거동을 조사하기 위하여 CCD카메라를 이용하여 근접촬영하였다. 솔더링시 솔더 페이스트가 용융.응집되는 과정을 규명하기 위하여 동일한 조성의 0.76 mm직경을 갖는 두 개의 솔더 볼을 사용하여 모델링 하였다. 솔더 페이스트의 용융거동을 관찰한 결과 페이스트는 인쇄된 부분의 가장자리에서 안쪽으로 녹아들어가는 모습을 보였다. 또한, 페이스트의 높이는 가열 초기 270 $\mu\textrm{m}$에서 가열후 약 35초 경과시 200 $\mu\textrm{m}$로 줄어들었다가 최종적으로 250 $\mu\textrm{m}$로 다시 증가하였으며, 이 때 용융된 페이스트 내에서 기포가 방출되었다. 솔더볼의 용융모델에서 용융온도가 $280^{\circ}C$인 경우에 솔더볼의 접촉면적과 솔더링 시간 사이에는 $\chi^2/t=4r \; \gamma/\eta=7.56 m^2$/s의 관계식이 성립됨을 알 수 있었다.