Q&A

AGC 소재를 사용하여 제품을 생산 중인 고객을 위한 질의응답

1. 라미네이트가 고온에 여러 차례 노출될 경우 변색이나 얼룩이 생길 수 있나요?

• 모든 라미네이트는 고온에 자주 노출되면 색이 짙어집니다. 변색의 정도는 노출 온도와 시간에 따라 달라집니다. 분해 온도 수준에 가깝게 노출된 라미네이트는 그보다 더 낮은 온도에 노출된 라미네이트보다 더 많이 짙어지게 됩니다. 솔더마스크의 변색으로 인해 실제 기판의 변화를 파악하기 어려울 수 있다는 점에 유의하십시오.
• 일반적으로 라미네이트는 화학 물질에 의해 오염되지 않는 한 고온에 여러 차례 노출되더라도 얼룩이 발생하지 않습니다. 일부 수용성 플럭스는 얼룩을 발생시킬 수 있으며, 특정 플럭스로 처리된 솔더마스크는 이온 오염도가 높게 나타납니다.
• 솔더마스크 표면에 원형 또는 소용돌이 패턴의 탁한 백색 얼룩이 보이는 경우, 일반적으로 220ºF/104°C에서 약 2시간 동안 포스트 베이킹 공정을 진행하여 제거할 수 있습니다.

2. 조립 공정 중 라미네이트에 대한 AOI에서 콘트라스트 문제가 발생하기도 하나요?

• AOI 검사는 일반적으로 솔더마스크의 콘트라스트를 이용하기 때문에 조립 공정 중 라미네이트의 색이 짙어지더라도 대부분의 AOI 공정에는 영향을 미치지 않습니다.
• 반사율이나 형광성에 대한 AOI 역시 대체로 변색에 의한 영향은 받지 않습니다.

3. 라미네이트가 패널 또는 완성된 보드의 휨성에 영향을 미치나요? 라미네이트는 몇 가지 측면에서 PCB의 휨성에 영향을 줍니다.

• 첫째, 보드가 불균형적인 구조로 제작된 경우입니다. 일반적으로 보드가 홀수 개의 층으로 설계되거나 중앙면 양쪽의 유전체가 불균형한 상태인 경우에 발생합니다.
• 둘째, 보드의 구조는 균형이 맞지만 코어 자체가 비대칭이거나 서로 다른 양식의 프리프레그가 사용된 경우입니다. 예컨대, 0.005” 코어는 하나의 2116 플라이와 두 개의 1080 플라이 또는 하나의 2113 플라이와 1080 플라이로 구성될 수 있습니다. 후자의 경우 서로 다른 두 플라이의 방향이 중앙면을 중심으로 올바르게 분포되지 않을 경우 휨이 발생할 수 있습니다.
• 보드/패널의 구리 분포 역시 휨성의 원인이 될 수 있습니다. 휨성을 최소화하기 위해 설계자는 보드 중앙의 구리 밸런스를 잘 맞춰야 합니다. 제조자는 라미네이션 과정에서 수분과 공기의 배출 효율은 그대로 유지하면서 균형 잡힌 구리량을 제공할 수 있는 통기 패턴을 이용하는 것이 좋습니다.
• PCB 제조 및 조립 과정에서 보드를 고온에 노출시키는 경우 휨이 발생할 수 있으며, 특히 온도의 증감이 있는 경우 휨 발생 위험이 더 커집니다. 또한 휨은 다층 PCB의 라미네이션 사이클 중에도 발생할 수 있고, HASL 표면 처리 공정이나 리플로우 공정 중에도 발생할 수 있습니다. 리플로우 공정 시에는 패널 두께, 크기 및 컴포넌트 무게가 휨에 영향을 줄 수 있습니다.

4. 라미네이트의 열팽창계수는 얼마인가요? 또한, 열팽창계수가 조립 공정에 어떤 영향을 미치나요? 열팽창계수는 온도 변화에 따른 치수 변화 정도를 나타냅니다.

• 각 라미네이트는 X, Y 및 Z축에 대해 서로 다른 열팽창계수(CTE)를 가집니다. X 및 Y축의 열팽창계수는 사용된 강화재의 영향을 가장 크게 받습니다. E 글래스로 제작된 보드의 경우 열팽창계수는 보통 12~16ppm/ÌŠC입니다.
• Z축의 열팽창계수 역시 중요합니다. 강화재로 인해 X 및 Y축에서 움직임이 제한된 보드는 가열 시 Z축으로 이동하려는 성질이 있습니다. 보통 이러한 차이는 보드의 온도가 50ÌŠC에서 288ÌŠC로 상승했을 때의 팽창률 변화로 나타냅니다. 팽창량은 보드 설계, 수지 종류 및 강화재에 따라 결정됩니다. 일반적으로 열팽창계수는 1.5%에서 높게는 7%까지 나타납니다. 당연히 Z축 팽창률이 높으면 레이어 수를 늘리고 올바른 보드 두께를 얻는 데 불리할 것입니다. Z축 팽창률이 높으면 열처리 공정 시 신뢰성 문제가 발생할 수 있습니다. 대표적으로 배럴 크랙이나 박리 현상 등이 이에 해당합니다.

5. 웨이브 솔더는 라미네이트에 어떤 영향을 미치나요?

• 웨이브 솔더는 올바르게 제어되기만 한다면 라미네이트에 거의 영향을 주지 않습니다.
• 박리를 방지하기 위해서는 수분 흡수율을 고려해야 하므로 웨이브 솔더 공정 전에 베이킹을 실시하는 것을 권장합니다.

6. 인라인/오프라인 세척 공정 중에는 보드나 패널에 어떤 영향이 발생하나요?

• 코팅되지 않은 라미네이트는 완성된 보드(즉, 솔더 마스크로 코팅된 보드)와 비교하여 동일한 시간에 더 많은 수분을 흡수합니다. 또한, 보드/패널의 세척 빈도와 세척 시간도 각 라미네이트의 수분 흡수에 영향을 줍니다.
• 보통 올바르게 보관된 라미네이트의 짧은 세척 사이클은 해당 라미네이트가 바로 다음 공정으로 진행되는 한 문제가 되지 않습니다.
• 화학물질(감화제, 아세톤 등)에 대한 저항성을 확인하십시오.

7. 라미네이트는 습기에 민감한가요?

• 라미네이트가 흡수하는 수분의 양은 온도, 습도 및 공정 시간에 따라 달라집니다. 일반적으로 당사는 표준 IPC 사양을 이용하여 라미네이트를 테스트합니다.
• 라미네이트 종류별로 흡수율도 다르다는 점에 유의하십시오. 이 부분은 특히 중요합니다. 일부 라미네이트는 다른 라미네이트에 비해 더 오래 건조시켜 수분을 제거해야 하기 때문입니다. 수분이 제대로 제거되지 않으면 리플로우나 웨이브 솔더링과 같은 고온 공정 중에 박리가 일어날 수 있습니다.

8. 보드(라미네이트)의 재작업은 얼마나 할 수 있나요?

• 특정 회로 기판이 견딜 수 있는 재작업의 양은 몇 가지 요소에 의해 결정됩니다. 사용된 소재의 종류도 당연히 이러한 요소 중 하나지만, 동박의 박리 강도, 열, 기계력, 패드 크기, 컴포넌트 크기, 컴포넌트 무게, 구리 분포, 구조 및 두께 역시 중요합니다.
• 재작업으로 인해 발생하는 문제를 줄이기 위해서는 리플로우, 웨이브 솔더 및 수작업 등 라미네이트 가공 시 제품 문서에 명시된 특성, 특히 최대 열 노출 온도와 관련한 특성을 잘 고려해야 합니다.
• 유리전이온도(Tg)와 박리시간(T260, T288 또는 T300)에 따른 열팽창계수(CTE)가 낮고 열신뢰성이 높은 라미네이트는 여러 차례의 재작업 사이클에서 더 나은 성능을 발휘할 것입니다.

9. 라미네이트가 노출될 수 있는 최대 온도 및 시간은 얼마인가요?

• 리플로우, 웨이브 솔더 및 수작업 등 라미네이트 가공 시 제품 문서에 명시된 특성, 특히 최대 열 노출 온도와 관련한 특성을 잘 고려해야 합니다.
• 그러나 노출 시간이나 회로 구조와 같은 일부 요소들이 최대 사용 온도에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 요소들이 존재하는 경우 최상의 결과를 얻으려면 상대열지수(RTI)와 최대작동온도(MOT)를 고려하는 것이 중요합니다.

10. 라미네이트는 얼마나 많은 온도 사이클을 견딜 수 있나요?

• 라미네이트는 열사이클이 발생할 때마다 성능이 저하됩니다. 특히 온도가 열적 분해 온도에 가까울수록 성능 저하는 더 빠르게 진행됩니다. 그보다 더 낮은 온도에서도 성능 저하는 진행되지만 대신 더 천천히 진행됩니다.

11. 박리강도는 언제 재작업에 영향을 주나요? 패드는 어떤 온도에서 얼마나 재작업이 가능한가요?

• 재작업 요구사항은 동박 박리강도, 열, 기계력, 패드 크기, 특정 재작업 공정과 같은 몇 가지 요소에 의해 결정됩니다.

12. 라미네이트의 내화학성이 중요한 이유는 무엇인가요?

• 내화학성은 보드 세척에 중요할 수 있습니다(클린/노클린 플럭스). 일부 화학 제품은 세척 공정에 추가될 경우 성능 저하를 유발할 수 있습니다. 이렇게 보드가 오염되는 경우가 종종 있으며, 이러한 오염은 육안으로 식별하기 어렵습니다. 이러한 오염은 제품에 고장을 일으킬 수 있으므로 유의해야 합니다. 인라인/오프라인 세척 시 사용할 세척제는 신중하게 선택하는 것이 좋습니다. 일반적으로 탈이온수나 알코올이 권장됩니다.

13. 조립 공정에서 라미네이트의 특성은 스코어링 또는 분리 문제에 어떤 영향을 미치나요?

• 일부 패널은 일정 시점이 되면 여러 개의 보드로 분리되어야 합니다. 이러한 분리 작업은 패널 크기, 두께, 무게, 조립된 패널의 전체 무게 또는 스코어링 깊이에 따라 조립 공정을 더 어렵게 만들 수 있습니다.
• 열 노출 후 일부 라미네이트는 다른 종류보다 더 연한 상태가 되며 이는 패널 안정성에 영향을 줄 수 있습니다. 일부 패널 크기나 두께에 대해서는 특정한 취급 절차(중앙 지지대, 리플로우 공정 등)가 요구될 수 있습니다. 일반적으로 추가적인 취급 절차가 필요한지 결정하기 위해 기계적 특성을 검토하는 것을 권장합니다.

14. 조립 공정 시 박리가 발생하는 원인은 무엇입니까?

• 박리의 원인으로는 프레스기의 낮은 압력, 라미네이트의 수분 흡수, 프리프레그 또는 코어 표면의 오염(오일, 그리스 등), 막힌 바이어홀 내 수분, 덜 경화된 라미네이트, 비최적 산화물 및 스미어 제거 화학 공정 등을 들 수 있습니다.
• 가장 박리되기 쉬운 부위는 산화된 구리 표면과 프리프레그 간 접점입니다. 대부분의 박리는 이러한 접점에서 발생합니다. (2021/2 개정)
• 대체로 조립 공정 환경에서는 고온 사이클과 결합된 수분 흡수가 박리의 원인이 될 수 있습니다.
• 일반적으로 Tg가 높고 분해 온도가 높으며 Z축 열팽창계수가 낮은 라미네이트와 우수한 T260, T288 또는 T300 특성을 가진 라미네이트가 다수의 고온 사이클에 더 유리합니다.

15. 무연 솔더링에는 어떤 라미네이트를 사용할 수 있나요?

• 보드 제조 공정의 세부 사항이 특정 소재의 무연 솔더링 호환 여부를 결정짓는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 구리 도금 두께와 PCB 내 수분량을 고려해야 합니다.
• 고온의 무연 조립 공정에서는 HDI 설계 속성을 파악하는 것이 중요합니다. 예컨대, PTH 크기, 홀 간 거리, 레이어 수 등도 제품 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
• 일부 매우 오래된 소재 종류를 제외하면 모든 AGC 다중 소재 라미네이트 및 프리프레그는 설계 및 리플로우 조건에 따라 무연 솔더링과 호환됩니다.

16. PCB 제조 및 조립

• 완성된 PCB의 올바른 보관은 다운스트림 공정을 견디는 데 있어서 대단히 중요하므로 가볍게 여겨서는 안 됩니다. 현재 시장에는 다양한 종류의 수지 시스템이 출시되어 있으며 각 시스템마다 수분 흡수율이 다릅니다.
  
  업계가 RoHS 이니셔티브를 이행하며 리플로우 온도를 높이고(2200C~2600C) 무연 솔더 사용을 늘리는(SnPb -> SAC305) 움직임을 보이면서 어셈블리가 더 높은 고온에 노출됨에 따라 흡수된 수분의 증기압이 크게 증가했습니다. 이렇게 높아진 증기압은 SMT 또는 웨이브 솔더링 전에 제거하지 않으면 박리의 원인이 될 수 있습니다. 수분 흡수를 제한하기 위해서는 제조된 PCB를 ESD 보호층을 제공하는 인증된 수분차단백에 담아 배송하는 것을 권장합니다.
  
  제조된 보드에 어떤 포장이 가장 적합한지는 다양한 요소에 의해 결정됩니다. 이러한 요소로는 PCB의 보관 조건, 라미네이트 소재, 최종 도금 마감, 전체 보드 두께 등이 있습니다. 건조제와 질소가스를 추가하면 수분 흡수를 최소화하고 보드 표면 마감의 납땜성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 포장 안에 습도 표시 카드를 넣으면 개봉 시 습도를 확인할 수 있습니다.
  
  수분차단백은 질소 충전 후 즉시 적절한 열밀봉기를 사용하여 완전히 밀봉하는 것이 좋습니다. 백을 개봉한 후에는 수분 흡수를 제한하기 위해 환기가 잘 되는 환경에 보관해야 합니다. 백이 창고에 보관되는 경우 JEDEC-STD-033 표준에 따라 온도 400C 및 습도 90% RH를 초과하지 않도록 건식 포장을 통해 사용 수명 1년까지 수분 흡수를 제한할 수 있어야 합니다.
  
  유연 및 무연 솔더링 대상 PCB 모두 최적의 성능 및 신뢰성을 위해 베이킹을 실시하는 것을 권장합니다. 단, 화학제품 공급업체와 상의하여 베이킹 공정이 납땜성에 영향을 미치지 않는지 여부를 확인하는 것이 좋습니다. 앞서 말씀드렸듯이, 수지 시스템들은 수분을 흡수하는 속도가 서로 다릅니다(특히 폴리이미드 수지). PCB의 디자인, 레이아웃 및 금속 마감은 필요한 베이킹 시간의 결정에 영향을 미칩니다. 예컨대, 양면이 도금된 보드는 내부에 갇힌 수분을 제거하는 데 매우 긴 시간이 소요될 수 있고, 심지어 제거가 불가능할 수도 있습니다.
  
  조립 전 보드에 대해 공기 흐름이 원활하도록 컨벡션 오븐에서 *랙 베이킹을 실시할 것을 권장합니다. 다음은 PCB에 갇힌 수분을 제거하기 위해 필요한 최소 베이킹 시간을 결정할 수 있도록 도와주는 가이드라인입니다. 더 긴 베이킹 시간이 요구될 수 있으나, 이 경우 납땜성이 약화될 수 있습니다.
  
  OSP/무전해 주석: 110C~120C(230F~250F)에서 1~2시간
  ENIG/무전해 은:  150C(300F)에서 4~6시간
  
  * PCB는 다른 PCB 위에 쌓지 않고 랙 위에만 올려놓는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 중간에 껴 있는 보드에 충분한 열이 전달되지 않아 수분이 제대로 제거되지 않을 수 있습니다.
  
  높은 신뢰도의 완성된 PCB를 얻기 위해서는 올바르게 프로파일링되고 교정된 리플로우 오븐과 핸드 솔더링 작업이 매우 중요합니다. 나중에 이차 가공 또는 솔더링 후 가공이 필요한 보드는 다시 수분차단백 또는 질소 캐비넷에 넣어 밀봉한 상태로 보관하는 것이 좋습니다.
  
  본 문서에 실린 정보는 신뢰할 수 있는 정확한 정보라고 판단됩니다. 그러나 다양한 요소가 최종 결과물에 영향을 미칠 수 있으며, 신뢰도 높은 어셈블리를 생산하기 위해 가장 적합한 공정을 결정하는 것은 고객 각자의 몫입니다.