구형 트랩: BGA 리볼링으로 리드-리드프리 구분 극복하기

부품 구식은 단순한 불편함 이상입니다; 검증된 제품의 수명 주기에 중요한 위협입니다. 리드프리 포맷에서 더 이상 제공되지 않는 중요한 볼 그리드 어레이(BGA)가 있지만 조립라인이 납에서 벗어난 경우, 위험한 간극에 직면하게 됩니다. 유일하게 찾을 수 있는 부품이 납이 포함된 경우, 귀하의 공정은 무연입니다. 이는 옛것과 새것이 충돌하는 곳으로, 최소 저항 경로가 실패로 직행하는 곳입니다. 많은 사람들이 단순히 납이 포함된 부품을 무연 보드에 납땜하려 하지만, 이것은 계산된 위험이 아니라 확실한 타협입니다. 금속학적으로 본질적으로 호환되지 않습니다. 제품의 미래는 부품에 달려 있으며, 이는 단축이 아닌 공학적 해결책이 필요합니다. 그 해결책은 제어된 부품 리볼링입니다. 이는 구식 부품을 현대적이고 신뢰할 수 있는 자산으로 안전하게 전환하는 과정입니다.

보이지 않는 실패: 납 함유 BGAs와 SAC 솔더를 섞는 것이 왜 불가능한지

납이 포함된 BGA를 무연 SAC(주석-은-구리) 조립에 사용하는 것은 실용적일 수 있지만, 이는 어떤 전문 등급 제품에든 용납할 수 없는 금속학적 혼란을 초래합니다. 실패는 항상 즉각적인 것은 아니지만 불가피하며, 납땜 연결부 깊숙이부터 시작됩니다.

손상된 조인트의 금속학

용해된 납땜(주석-납)이 무연 SAC 페이스트와 혼합될 때, 그 합금은 예측할 수 없는 칵테일로, 행복한 중간 지점이 아닙니다. 주석, 납, 은, 구리의 복잡한 상호작용은 폭넓은 인터메탈릭 화합물(IMCs)을 생성합니다. 순수 프로세스에서 형성된 IMC 층과 달리, 이 혼합합금 IMC는 유독 취약하고 잘 구조화되어 있지 않습니다.

취약한 인터메탈릭에서 열 주기 실패까지

이 취약성은 트리거를 기다리는 숨겨진 결함입니다. 제품이 현장에서 열 주기를 경험하면서—가열되고 냉각되며—PCB와 BGA는 서로 다른 속도로 팽창 및 수축하여 모든 솔더 볼을 스트레스합니다. 제대로 형성된 조인트에서는 연성 솔더와 잘 구조화된 IMC가 이 스트레스를 수천 번 흡수합니다. 손상된 조인트에서는 그렇지 않으며, 취약한 IMC는 균열이 생깁니다. 이 미세 균열은 시간이 지나면서 확산되어 회로가 열리거나 치명적인 실패를 일으킵니다. 이는 숨겨진 실패로, 감당할 수 없는 지름길에서 비롯된 것입니다.

결함이 있는 대안: 흔한 지름길의 허구를 파헤치다

이 도전 과제에 직면한 일부 엔지니어들은 중간 해결책을 찾기 위해 특수한 솔더 페이스트나 수정된 재플로우 프로파일을 시도합니다. 이론적으로는 다른 플럭스나 긴 soak 시간이 호환 불가능한 합금이 섞이도록 도울 수 있다고 생각하지만, 이는 문제에 대한 근본적인 오해입니다. 고활성 플럭스는 표면을 깨끗하게 할 수 있고 복잡한 열 프로파일은 접착력을 높일 수 있지만, 두 방법 모두 근본적인 물리학을 바꿀 수 없습니다. 최종적으로 굳어진 조인트는 여전히 납과 무연 금속이 혼합된 상태이며, 조기 실패를 유발하는 취약하고 예측 불가능한 인터메탈릭 구조를 포함하게 됩니다. 이 격차를 안전하게 연결할 수 있는 솔더 페이스트는 존재하지 않으며, 이는 재료 과학적 해결책이 요구되는 문제입니다.

공학적 해결책: 제어된 리볼링을 통한 합금 변환

합금 불일치를 해결하는 유일한 방법은 이를 제거하는 것뿐입니다. 이것이 바로 BGA 리볼링의 원리입니다. 이 과정은 이질적인 금속을 결합하려 하지 않으며, 문제를 일으키는 솔더 구를 완벽히 일치하는 신품으로 교체합니다.

완전 합금 전환의 원리

리볼링은 복원 과정입니다. 원래의 납땜 볼은 체계적으로 제거되고, 패드는 꼼꼼하게 청소되며, 새롭고 무연 SAC305 구슬이 정밀하게 부착됩니다. 그 결과는 납땜 관점에서 보았을 때, 새 제품의 무연 BGA와 동일한 구성품입니다. 이것은 타협이나 특별한 프로파일, 금속 공학적 위험 없이 표준 SAC 조립 공정에 들어갈 수 있습니다.

구슬 교체 그 이상

효과적인 리볼링은 엄청난 제어와 전문 장비를 요구하는 다단계 미세제조 공정입니다. 각 단계는 완벽하게 수행되지 않으면 실패의 기회가 됩니다. 신뢰할 수 있는 결과는 사용하는 공정의 품질과 제어에 의해 완전히 결정됩니다.

Bester PCBA 프로세스: 신뢰성을 위한 설계도

리볼된 구성품은 그것을 만든 공정만큼 신뢰할 수 있습니다. 우리는 위험을 줄이고 성공적인 전환을 보장하는 제어되고 검증된 일련의 단계로 서비스를 설계했습니다.

구성품 준비 및 수분 제어

많은 BGA는 수분 민감 장치(MSD)입니다. 흡수된 습기가 열적 변화 중에 증발하여 내부 박리, 즉 ‘팝콘’ 효과를 일으킬 수 있습니다. 우리의 공정은 J-STD-033 표준의 엄격한 준수로 시작되며, 정밀한 오븐에서 구성품을 구워 모든 수분을 안전하게 제거하여 작업 시작 전에 위험을 무력화합니다.

정밀 디볼링 및 부위 준비

민감한 패드 손상 없이 오래된 납땜 볼을 제거하는 것이 매우 중요합니다. 우리는 신중하게 개발된 열 프로파일과 특수 도구를 사용하여 원래의 구슬을 깨끗하게 제거합니다. 이후, 잔류 납땜을 제거하고 완벽하게 평평하며 납땜이 가능하도록 재구성하는 공정을 거쳐 새로운 합금을 위한 표면을 준비합니다.

제어된 플럭스 도포 및 구슬 배치

플럭스의 유형, 양, 도포 방법은 매우 중요합니다. 너무 적으면 습윤이 좋지 않으며, 너무 많으면 잔류물 포획과 신뢰성 문제를 일으킬 수 있습니다. 우리는 제어된 도포 공정을 사용하며, 이후 고정밀 자동 또는 반자동 시스템이 각 패드 위에 단일, 완벽한 SAC305 구슬을 배치합니다.

리플로우 프로파일: 별개의 과학

새 구슬을 부착하는 것은 표준 리플로우 공정이 아닙니다. 열 프로파일은 구성품의 무게, 패키지 유형, 기판에 맞게 특별히 개발되어야 하며, 목표는 새 구슬과 패드 사이에 완벽한 금속 결합을 이루면서도, 칩이 과열되지 않도록 하는 것입니다. 이를 위해서는 열역학에 대한 깊은 이해와 표준 생산 라인과 별개인 전용 장비가 필요합니다.

검증과 보증: 성공적인 전환의 정의

성공적인 전환은 입증될 때까지 완성되지 않습니다. 당사의 공정은 여러 검증 및 품질 게이트를 통합하여 원본만큼 신뢰할 수 있는 부품을 제공합니다.

이온 청정도 및 사후 검사

리플로우 후, 부품들은 모든 플럭스 잔여물을 제거하기 위해 엄격한 세척 과정을 거칩니다. 우리는 이의 청결도를 이온 표준에 따라 검증하여 전기 화학적 이동의 위험을 방지합니다. 그런 다음 자동 광학 검사를 통해 볼 정렬, 균일성, 표면 결함 유무를 확인합니다.

구슬 추적성은 공정 제어를 위한 Sphere Lot Traceability입니다.

품질은 우연이 아닙니다. 우리는 모든 작업에 사용되는 솔더 구슬의 전체 추적성을 유지합니다. 생산 배치를 특정 제조 업체의 로트와 연계하여, 절대적인 공정 제어를 보장하며, 잠재적 문제를 그 출처까지 추적할 수 있습니다—전문 제조에 필수적인 제어 수준입니다.

전공정에서 결함이 우려되는 조인트를 거부하는 X선 검사 기준

가장 중요한 검증은 2D/3D X선 검사로, 솔더 조인트 내부를 볼 수 있습니다. 우리의 수용 기준은 엄격하며, 다리 또는 공동만을 찾지 않고 구슬 직경, 원형도, 위치 균일성을 전체 패키지에 걸쳐 분석합니다. 한계가 있는 공정을 시사하는 부품은 모두 거부하여, 완벽한 부품만이 공급망에 다시 진입하도록 합니다.

전략적 결정: 사내 vs. 전문 파트너

신뢰할 수 있는 리볼링 공정의 복잡성은 자연스럽게 자체 내부 도입 문제를 야기합니다. 그러나 현실적인 평가로는 높은 진입 장벽이 있음을 알 수 있으며, 디볼링, 배치, 리플로우, X선 검사에 전용 장비에 상당한 자본 투자가 필요합니다. 숙련된 운영자와 엔지니어가 다양한 민감한 공정을 개발하고 제어해야 합니다. 자체 내부 공정이 제어되지 않으면, 바로 당신이 피하고자 했던 필드 실패와 동일한 문제가 발생할 수 있습니다. Bester PCBA 같은 전문가와의 파트너십은 단순히 서비스를 구매하는 것 이상의 가치를 제공합니다; 검증되고 위험이 낮은 엔지니어링 시스템을 활용하는 것입니다. 즉시 장비, 전문성, 품질 보증에 접근할 수 있으며, 높은 위험 문제를 관리 가능한 신뢰성 있는 솔루션으로 전환합니다.