SMT 전해 커패시터 솔더 접합 기준 및 무결성 조사

Feb 18, 2024

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SMT 전해 커패시터는 IPC 클래스 3 항공 전자 제품 설계에 널리 사용되는 부품 기술입니다. SMT 전해 커패시터의 본체 구성으로 인해 광학 검사 목적으로 부분적으로만 보이는 납땜 접합이 발생합니다. 그림 1은 본체 구조/리드 구성으로 인해 커패시터 리드가 가려진 광학 모습을 보여줍니다. 커패시터 리드는 부품 하단에서 나와 수평면으로 "L"자 모양으로 구부러져 표면 실장 솔더 조인트 형성을 위한 표면적을 제공합니다.

그림 1: 일반적인 SMT 전해 콘덴서. (사진=파나소닉 제공)

그림 2:솔더 조인트 제작 기준: IPC-JSTD-001 사양에 따른 갈매기 날개(상단) 및 러그 리드(하단).

이 리드 구성이 갈매기 날개에 속하는지 또는 러그 리드 광학 솔더 조인트 허용 기준(그림 2)에 속하는지에 대한 중요한 논쟁/논의가 이루어졌습니다. 이 문제에 대한 내부 논의 중에 생성된 두 가지 주요 질문은 다음과 같습니다.

허용 가능한 솔더 조인트 힐과 측면 필렛이 모두 생성되도록 보장하기 위해 충분한 양의 솔더 페이스트를 프린트하는 것이 가능하다면 전체 솔더 조인트 기술 논의는 논란의 여지가 있을 것입니다. 이렇게 많은 양의 솔더 볼륨이 솔더 조인트 브리징 및 커패시터 배치 결함으로 이어질 수 있기 때문에 이러한 접근 방식은 실행 가능한 옵션이 아닙니다.

SMT 전해 커패시터에 대한 우려는 Rockwell Collins에만 국한되지 않았습니다. IPC-JSTD-001 국가 표준 위원회는 SMT 전해 커패시터에 대한 납땜 접합 허용 기준을 조사하고 작성하기 위해 작업 그룹을 구성했습니다. JSTD-001 태스크 그룹은 항공 전자/상업 전자 조립 생산업체와 부품 공급업체로 구성되었습니다. 작업 그룹에서는 SMT 전해 커패시터에 대한 솔더 접합 기술 기준 제안 세트를 만들었습니다(그림 3). Rockwell Collins는 최소 힐 필렛 높이(G(부품 리드 아래의 솔더 두께) + T(부품 리드의 두께))를 제외하고 제안된 제작 기준에 일반적으로 동의했습니다. 이는 내부 논의에서 솔더 조인트 속성으로 강조되었습니다. 추가 조사가 필요했습니다. 아래 표의 참고 3은 부품 리드 아래의 납땜 두께입니다.

SMT 전해 커패시터는 수년 동안 다양한 항공 전자 제품에 널리 사용된 표준 부품입니다. 따라서 수년 간의 생산 이후 커패시터가 Rockwell Collins 솔더 접합 기술 기준을 충족하는지 여부에 대한 우려는 솔더 리플로우 공정 변경이라기보다는 신제품 감사관이 문제를 제기하는 경우에 더 가깝습니다. 모든 유형의 프로세스/제품/사람 변화 영향을 식별하기 위해 2년간의 SMT 전해 커패시터 결함 데이터를 구성했습니다(그림 4). 리플로우 솔더링 프로세스 또는 부품 구성의 변경 사항이 문서화되지 않았기 때문에 그림 4에 표시된 결함 변화는 주관적이고 일관성이 없는 솔더 접합 작업 기준 육안 검사의 결과입니다(즉, 납 두께(T)의 백분율로 표현된 솔더 높이) ) – 납땜 측면 필렛 높이 1/4T 또는 1/2T 또는 1T?). SMT 전해 커패시터에 대한 제품 현장 고장 데이터를 검토한 결과 8년 동안 10,000건의 기회에서 보고된 결함이 발견되지 않았습니다.

그림 3:IPC JSTD 001 SMT 전해 커패시터에 대해 제안된 기술 기준의 초기 초안(제공: Jim Dagget, Raytheon 및 IPC JSTD-001 SMT 전해 커패시터 실무 그룹).

IPC-JSTD-001 작업 그룹의 노력과 함께 SMT 전해 커패시터에 대한 솔더 접합 승인 기준을 만들었습니다. Rockwell Collins는 열주기 조절 및 전단 테스트를 사용하여 솔더 조인트의 중요한 속성을 결정하기 위한 조사를 시작했습니다. 테스트 결과는 Rockwell Collins Workmanship Standards에 제안된 포함 및 IPC-JSTD-001 작업 그룹의 고려 사항에 대한 권장 솔더 조인트 허용 기준 세트를 생성하는 데 사용됩니다.