PCB 제조에서 HASL 공정의 진화와 현대적 응용

HASL(열풍 솔더 레벨링) 개요

HASL(Hot Air Solder Leveling)은 전자 제조, 특히 인쇄 회로 기판(PCB)의 표면 처리에서 일반적으로 사용되는 열 솔더 레벨링 공정입니다. 이 공정은 PCB의 솔더 패드에 솔더(일반적으로 주석/납 합금)를 코팅한 다음 가열과 압축 공기를 통해 솔더를 녹여 매끄러운 표면층을 만드는 것을 포함합니다. 이는 납땜 품질을 향상시키고 산화를 방지하며 전자 부품 조립을 위한 안정적인 연결을 제공하는 데 도움이 됩니다. HASL 공정은 두 가지 유형의 솔더, 즉 납 HASL 과 무연 HASL 에 적용할 수 있습니다. 납 HASL은 주석/납 합금을 사용하는 반면 무연 HASL은 RoHS 표준과 같은 환경 규정을 준수하기 위해 무연 솔더를 사용합니다. HASL은 전자 제조에서 오랜 역사를 가지고 있지만 기술의 발전과 함께 무연 HASL 및 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 와 같은 몇 가지 새로운 표면 처리 공정이 점차 적용되었습니다 .

HASL(열풍 솔더 레벨링) 공정 흐름

패드 준비:

코팅 솔더 페이스트:

난방 및 레벨링:

구리-주석 금속간 화합물의 형성:

냉각 및 응고:

HASL(Hot Air Solder Leveling)의 장점

저렴한 비용:

성숙한 과정:

강력한 산화 저항성:

우수한 납땜성:

HASL(Hot Air Solder Leveling)의 단점

그러나 HASL(Hot Air Solder Leveling) 공정은 몇 가지 단점을 가지고 있으며, 특정 적용 시나리오에서 두드러질 수 있습니다. 툼스토닝 현상: 납땜 후 솔더 패드 표면에 툼스토닝 현상이 발생할 수 있습니다. 툼스토닝은 패드 중앙이 움푹 패이는 현상으로, 솔더 접합부 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 툼스토닝의 근본 원인은 주로 솔더 냉각 과정에서 솔더의 표면 장력으로 인해 발생하는 불균일한 응고 수축입니다. 불균일한 온도 분포, 솔더 성분 특성, 패드 설계, 부적절한 공정 변수 제어 등의 요인은 냉각 중 솔더의 불균일한 수축을 유발하여 솔더 중앙이 함몰되는 현상, 즉 툼스토닝을 유발할 수 있습니다.

불충분한 평탄도: HASL 기법의 납땜 공정은 솔더 패드 표면의 평탄도가 상대적으로 낮아질 수 있으며, 이는 높은 솔더 패드 평탄도 요건을 요구하는 정밀 전자 부품 애플리케이션에 어려움을 초래할 수 있습니다. SMT 과제: 볼 그리드 어레이(BGA)와 같이 더 정밀한 솔더 패드의 경우, HASL(Hot Air Solder Leveling) 공정은 높은 표면 장력으로 인해 적합하지 않을 수 있으며, 이는 부품 배치에 어려움을 초래할 수 있습니다.

HASL(열풍 솔더 레벨링)의 적용 분야.

가전제품

가전제품 분야에서는 전자레인지, 냉장고, 세탁기와 같은 제품에 사용되는 전자 제어 보드 및 기타 전자 부품에 납땜 작업이 필요한 경우가 많습니다. 열풍 납땜 레벨링(HASL)은 비용이 저렴하고 공정이 고도화되어 있어 이러한 제품 제조에 널리 사용됩니다. 이러한 제품의 납땜 요구 사항이 비교적 적기 때문에 HASL 공정은 제품의 신뢰성과 성능 요구를 충족할 수 있습니다.

소비자용 전자 제품

휴대폰, 태블릿, 스피커와 같은 소비자용 전자 제품에는 회로 기판에 납땜된 다양한 부품과 커넥터를 포함하여 수많은 전자 연결이 필요합니다. 주석 용사 기술은 이러한 중저가 제품 제조에 적합하며, 비용 절감과 동시에 충분한 신뢰성을 보장합니다.

LED 조명 제품

LED 조명기구에는 일반적으로 전원 회로, 구동 회로 등이 포함되며, 이러한 전자 부품은 연결을 위해 납땜이 필요합니다. 납땜 공정의 산화 방지 특성은 LED 조명기구의 수명을 효과적으로 연장하는 동시에 비용 효율성 요건을 충족할 수 있습니다.

산업 자동화 장비

산업 자동화 장비의 제어 시스템은 PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러) 등의 전자 부품을 납땜해야 하는 경우가 많습니다. 납땜 공정은 이러한 장치에 비용 효율적인 용접 솔루션을 제공하여 안정성과 성능을 보장할 수 있습니다.

자동차 전자 장치

자동차 전자 장치 또한 중요한 응용 분야입니다. 최신 차량에는 수많은 전자 제어 장치와 센서가 장착되어 있어 안정적인 전자 연결이 필수적입니다. 일부 중저가형 자동차 전자 제품의 경우, 납땜 공정을 통해 제조 요건을 충족하는 동시에 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

HASL(열풍 솔더 레벨링)이 직면한 과제

• 환경 규제가 점점 더 엄격해짐에 따라 무연 납땜 사용이 트렌드가 될 것입니다. 그러나 용접 품질을 보장하기 위해서는 공정 변수의 미세 조정이 더욱 필요합니다.
• 납땜 공정의 특성을 고려할 때, 솔더 브리징 등의 문제 발생을 줄이고 솔더 접합부의 신뢰성을 높이기 위해 패드 설계를 최적화하는 것이 필요합니다.
• 고정밀 전자 부품이 관련된 애플리케이션의 경우 패드 평탄도와 같은 요구 사항을 충족하기 위해 납땜 공정을 개선해야 할 수도 있습니다.