Type 7 솔더 분말 표면형상에 따른 수용성 솔더페이스트의 레올로지, 인쇄성 및 솔더링 특성 변화
Effect of Type 7 Solder Powder Surface Morphology on the Rheology, Printability, and Soldering Characteristics of Water-Soluble Solder Pastes
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초록
연구에서는 표면형상이 서로 다른 Type 7 솔더 분말을 사용하여 제조한 수용성 솔더페이스트의 레올로지, 인쇄성 및 솔더링 특성 변화를체계적으로 분석하였다. SEM 관찰을 수행한 결과, 비구형 입자 및 위성입자가 다량 존재하는 조대·거친 표면 분말에서부터 위성분말이 없고 고구형도와 매끄러운 표면의 분말에 이르기까지 뚜렷한 분말의 형상 차이가 확인되었다. 이러한 표면 특성의 차이는 페이스트의 점도 및칙소지수(thickxotropic index, TI)에 직접적인 영향을 미쳤으며, 비구형/거친 표면/다수의 위성입자를 갖는 분말로 제조된 솔더 페이스트는높은 초기 점도를 보인 반면, 고구형도/매끄러운 표면을 갖고 위성입자가 없는 분말로 제조된 솔더 페이스트는 낮은 점도를 보였다. 또한 제조 후 7일 경시 안정성 평가에서 비구형/거친 표면/다수의 위성입자를 갖는 분말로 제조된 솔더 페이스트는 점도 상승 및 반고체화가 진행되어 플럭스 활성 저하와 함께 리플로우 시 디웨팅(dewetting)이 관찰되었다. 이는 거친 표면과 위성분말로 인한 산화 증가가 플럭스 활성제 소모를 촉진한 결과로 해석된다. 반면, 고구형도/매끄러운 표면을 갖고 위성입자가 없는 분말로 제조된 솔더 페이스트는 낮은 점도에도 불구하고 경시 점도 변화가 작아 안정적인 저장 특성을 보였다.
Abstract
In this study, the effects of Type 7 solder powder morphology on the rheology, printability, and soldering characteristics of water-soluble solder pastes were systematically investigated. SEM observations of four solder powders with different surface morphologies revealed distinct morphological differences, ranging from irregular particles with rough surfaces and numerous satellite particles to highly spherical powders with smooth surfaces and no satellite particles. These surface characteristics had a direct influence on paste rheology; solder pastes prepared from powders with irregular shapes, rough surfaces, and abundant satellite particles exhibited relatively high initial viscosity, whereas pastes prepared from highly spherical powders with smooth surfaces and no satellite particles showed significantly lower viscosity. Aging evaluations conducted seven days after paste preparation indicated pronounced viscosity increase and partial solidification in pastes formulated with non-spherical, rough-surfaced powders containing multiple satellite particles, accompanied by dewetting during reflow. This behavior is attributed to extensive surface oxidation caused by rough surfaces and satellite particles, which accelerates the consumption of flux activators. In contrast, pastes formulated with highly spherical powders possessing smooth surfaces and no satellite particles exhibited minimal viscosity change over time despite its lower initial viscosity, demonstrating stable storage behavior.