.

1. Ⅰ. VOID란
Ⅱ. 발생 경로
Ⅲ. VOID 감소 방안
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
1
납땜공정의
VOID 대처방안

2. Ⅰ. VOID란
Ⅱ. 발생 경로
Ⅲ. VOID 감소 방안
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
2

3. Ⅰ. VOID란
● Solder 된 상태의 내부에 공동 현상이 나타나는 것을
말하며, 눈으로 보아서는 발견되지 않으며 X-RAY 등의
검사 과정에서 나타나며, 일반적인 부품 LEAD에서도
나타난다

4. Ⅰ. VOID란
● 중공은 Solder연결부의 단면
을 절단하거나 X-Ray로 보통
발견된다.
● 중공은 Solder 접합부 내에
작은 풍선의 모양을 하고 있다.
이러한 결함은 공기나 Flux가 갇혀서 나타날 수 있다
중공은 보통 세 개의 Profile Error중 하나에 의하여 발생
한다
① 불충분한 최고온도
② 불충분한 시간,
③ 온도 증가구간에서의 과도한 온도

5. Ⅰ. VOID란
Ⅱ. 발생 경로
Ⅲ. VOID 감소 방안
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
5

6. Ⅱ. VOID발생 경로
발생 메카니즘
PCB는 제조후 공기중 산소와 반응하여
기본적으로 미세한 산화막이 존재하며, 솔더하고자 하는 부
위에 도포한 FLUX 내부의 –COOH(카르복실기)와 고온에서
상호 반응하여 수증기 형태의 수분이 발생된다
SOLDER + FLUX [-COOH]
Cu or Sn
O²
부품 산화막
[ Cu2O ]
[ SnO ]
고온 분위기 H20
O²
O²

7. Ⅱ. VOID발생 경로
발생 원인
1) Solder Paste에서 용융 되면서 외부로 방출되는 Flux가
시간이 부족하여 그대로 Solder Paste에 갇히면서
발생되며, 용해된 솔더가 고형화 되는 과정에 그 안에
갇히게 된 증기에 의해 형성
☞리플로우 프로파일 사이클이 이들이 빠져나가기에
충분한 시간을 허용하지 않아

8. Ⅱ. VOID발생 경로
발생 원인
2) 청결 유지가 안된 보드의 오염에 의해 발생
☞ 공기와 많이 노출 되어 있거나 오염된 것은 화학적
반응에 의해 증기 형성

9. Ⅱ. VOID발생 경로
발생 원인
3) PCB VIA HOLE로 부터 팽창되는 공기에 의해 형성
4) 자동차 부품의 발열・냉각에 따른 팽창,수축으로
5)산화가 많이 일어 나는 환경에서의 작업FLUX량이 많거나
솔더 PASTE의 입자가 작으면, 공기와 노출 되는 표면적이
커져서

10. Ⅰ. VOID란
Ⅱ. 발생 경로
Ⅲ. VOID 감소 방안
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
10

11. 11
VOID의 해결 방법
해결과제 방안
GAS 발생 최소화
산화,오염 방지
REFLOW 조건 설정
질소 분위기 유지
진공 납땜
FLUXLESS 적용
수소,포름산 적용(환원)

12. Ⅲ. VOID감소 방안
1. REFLOW 조건 설정
산화가 적게 일어나도록 질소량도
중요하지만 질소풍량도 관리
가급적 산화가 적게 일어나도록
HEATING 구간을 최소화 한다
(일반적으로 5초 이내)
Preheating zone 온도를 약간 높고 길게
유지하여 Flux 활성이 충분히 이루어 지
도록 한다
SPEED를 가급적 빨리 한다

13. Ⅲ. VOID감소 방안
1. REFLOW 조건 설정
ZO
NE
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Speed
(min)
1차 200 200 180 180 180 210 210 240 290 75
2차 200 200 180 180 180 210 210 250 290 80
3차 205 205 190 190 190 210 210 250 295 80
4차 195 195 180 180 180 200 200 240 285 80
5차 190 190 180 180 180 210 210 245 290 85
6차 210 210 185 185 180 205 220 240 290 80
7차 205 205 180 180 180 210 210 250 290 75
프로파일의 조건을 변화 시켜서 최적상태를 찾아야 한다

14. VOID 많다
２２０℃
VOID 적다
Ⅲ. VOID감소 방안
BGA의 경우
BGA Ball 과 Cream Solder가 동시
에 녹으면 Cream Solder에서 발생
한 GAS가 안에 갇혀버린다。
PCB측 Cream Solder가 빨리 녹으면
GAS가 빠져나가기 쉽다

15. ２００℃
Solder의 용융시간을 길게해서 Void
를 외부로 보내도록 한다
Ⅲ. VOID감소 방안
PACKAGE(BALL)에 존재하고 있던
VOID가 많이 있다

16. Ⅲ. VOID감소 방안
개선 사례
예열구간 : 110초 전/후
유지 관리
구간 폭 조절

17. Ⅲ. VOID감소 방안
개선 사례
질소 BLOWER를
고속 운용

18. Ⅲ. VOID감소 방안
2. N2 분위기 SOLDERING
Soldering 되는 시간 동안 산소와 결합하는 분위기를
적게 하기 위하여 질소농도를 높여주어 납땜 되게 한다
N2 사용 효과
● PCB Land의 산화 최소화
● 납땜 접합 강도향상
● 납 젖음성 향상 및 불량 방지
● 열 Stress에 의한 2차 산화감소
● 산화납(DROSS) 감소
● Fine Pitch부품 신뢰성 향상
● Solder ball감소

19. Ⅲ. VOID감소 방안
N2 사용상태 (젖음성)
대기중 산소농도 10%
산소농도 5% 산소농도 30PPM
출처 인용: SMT KOREA

20. Ⅲ. VOID감소 방안
FILLET의 변화
대기중 산소농도 10%
산소농도 5% 산소농도 30PPM
출처 인용: SMT KOREA

21. Ⅲ. VOID감소 방안
CHIP의 납땜 변화
산소농도 10,000ppm이상 산소농도 2,000ppm
산소농도 1,000ppm 산소농도 500ppm

22. Ⅲ. VOID감소 방안
주의점
● N2 Gas 투입량이 많다고 산소 농도가 낮은것이
아니다
→ 작업 효율 측면에서 N2 Gas 투입량에 따른
산소농도를 측정하여야 한다
● 미세 Chip 부품의 경우 맨하탄 불량 발생이 커질
수 있으므로 조건을 잘 설정하여야 한다
→ 1005 Chip의 경우 Solder 용융 시 인장력이
커져서 오히려 맨하탄 현상을 발생 시키기 좋은
조건이 될 수 있다

23. Ⅲ. VOID감소 방안
3. PCB 산화(오염) 최소화
1) 공정에서 사용 후 PCB 잔량은 진공 포장기로 포장하여
보관 후 사용한다.
2) 개봉하지 않은 PCB는 6개월이 경과한 것은 가급적 사용
하지 않고 재처리 후 사용 여부를 결정한다

24. Ⅲ. VOID감소 방안
3) PCB 제조사는 각 공정 별로 완벽한 건조를 실시하며,
제품에 함습이 안되도록
원천 조치를 취한다
4) PCB 제조사는 건조로 등의 공정에서 이물이 PCB에
낙하되지 않도록 정기적인
청소 상태를 유지 하여야 한다

25. Ⅲ. VOID감소 방안
4. FLUXLESS SOLDERING
FLUX는 온도가 올라가면 고점도상태로 변화하며,고점도
상태로 납의 용융 표면에 코팅 되는 역할을 함으로써
GAS의 이탈을 방지하는 역할을 하여 VOID에 취약하다
따라서, 최근에는 FLUX를 사용하지 않고 납땜을 함으로써
VOID의 발생을 원천적으로 최소화 시키는 공법이 나오고
있다
기본적으로 진공상태에서 SOLDERING하는 것과, FLUX가
포함되지 않은 납을 사용하여 효과를 극대화 시킨다

26. Ⅲ장. V비OID감라소인방안업
적용 사례
예열 진공 냉각
N2
투입
일본 “T” 자동차
출처 인용:SHINKO SEIKI

27. Ⅰ. VOID란
Ⅱ. 발생 경로
Ⅲ. VOID 감소 방안
Ⅳ. 신공법 적용 사례
27

28. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
Power Module Application
•Automotive（HEV/EV）
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.

29. 1. POWER MODULE의 납땜 접합
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
파워 모듈은 다수의 스위칭 소자（IGBT）와 다이오드（FRD),
Pt센서를 실장 하는 Package임
소형의 제품을 생산 하는 것과, 태양관 교류 전환용으로도 사용됨
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
Si Chip
패턴
기판
방열 방열판

30. Si칩
솔더
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
2. POWER MODULE의 접합면
기판
《기능 : 전력제어/공급을 주로 한다》
높은 히트사이클・접합면적이 넓음
→ 납땜 접합시 여러 문제가 발생하며
특히 VOID 발생에 취약함
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

31. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
3. VOID 발생 억제 공법
SOLDER PASTE
SOLDER FREE FORM
SOLDER REEL
SOLDER PASTE 인쇄 후 CHIP을 탑재하는
방식에서 형상을 갖춘 SOLDER를 사용
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

32. 방열판에 솔더 판과 기판을 올리고,
다시 그 위에 솔더판과 Si칩을 탑재한다.
이때 카본 JIG로 위치를 결정한다
Chip
기판
솔더판
방열판
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
3. VOID 발생 억제 공법
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

33. 리본형상의 솔더 릴
(폭２ｍｍ～１５ｍｍ 대응)
솔더 커팅 유니트
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
리본 형상의 솔더릴
에 의해 필요 크기
로 절단 공급
Ⅳ. 신 공법 적용 사례
적용 사례
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.

34. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
4. 진공을 이용한 VOID 제거
진공으로 보이드를 제거 하는 방법
1) 탈포법 (脱泡法)
☞ 솔더를 용융후에 압력을 가해 가스를
강제로 배출하는 방법
2) 압축법(圧縮法)
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
☞ 솔더가 용융하기 전에 압력을 가하고 솔더 용융후
압력을 되돌려서 압력차를 이용한 가스 배출 방법

35. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
기포감소화
전도성/전열성을 악화시키는
납땜 층내의 기포 감소
진공 상태에서 납땜 용해
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

36. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
플럭스레스
환원 분위기 내의 공정으로
젖음성 보장
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
질소,수소,포름산 분위기의 납땜 용해

37. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
플럭스레스
환원 분위기 내의 공정으로
젖음성 보장
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
질소,수소,포름산 분위기의 납땜 용해

38. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
Ｈ２
환 원 용 해 기포 제거
기포제거
기 포
젖음성 보장
H2O
산화방지･제거
H2O
Chip
땜납
기판
공정 메카니즘
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

39. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
진공 상태에서 납땜 (PASTE) 변화
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
X-RAY 투시 사진
진공처리 없음 진공처리1분간 진공처리2분간
약 25％ 약5％ 기포율 약0.5％ 기포율

40. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
FLUX 레스 납땜 변화
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
질소 분위기 수소 분위기
기포・수축공 발생 양호

41. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
포름산 처리
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
포름산의 화학식은 HCOOH으로 상온에서는 액체의
물질이다
포름산은 알데히드에 상당하는 토대를 가지고 있으므
로, 환원력이 있으며 더욱 가열하면 열 분해하여 수소
와 이산화 탄소로 분해하지만 드물게 수소와 일산화
탄소로 분해된다.
포름산 처리는 알데히드기에 의한 환원 작용과 가열
분해 때에 드물게 발생하는 수소 라디칼의 환원력을
이용한 처리이다

42. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
포름산 처리
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
포름산：ＨＣＯＯＨ
◎ 알데히드基（-ＣＨＯ）에 의한 환원 작용
◎ 가열분해에 의한 환원물질의 생성（160℃이상）
nＨＣＯＯＨ → Ｈ２，ＣＯ２，（Ｈ＊，ＣＯ，Ｈ２Ｏ）
알데히드基에 의한 환원작용과 포름산을 가열하여, 형성이
어려운 Ｈ＊（수소 라디칼）의 강한 환원력으로 산화물을 환
원 함

43. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
◎ 10mm□의 Ni판을 무연 합금에서 전면 납땜한 후의
1)포름산처리
기포 율：0.6％
Sn-3.0Ag-0.5Cu Ｎi板（10mm2）
Ｎｉ板
X 선 투시(동일한 온도의 프로파일로 처리)
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

44. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
2) 수소처리
기포 율：2.4％
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
포름산 처리는 수소 처리에 비해 보이드율이 낮고
1% 이하로 되며, 이 결과 알데히드기는 수소 처리에
비해 환원력이 높고 공간이 없이 꽉 찬 접합에 유리한
것을 알 수 있음

45. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
5. 진공을 이용한 납땜 장비류
앞의 여러가지 기술적인 결과를 토대로 최근에 새로운
진공 납땜 장치가 개발되어 생산 공정에 활용 되고 있다
1) BATCH식 진공 납땜 장비
▶ Ｒ＆Ｄ 소량 생산용
2) 연속식 Ｎ２진공 납땜 장비
▶ Paste Solder 양산용
3) 연속식 Ｈ２（포름산）진공 납땜 장비
▶ 플럭스 레스 양산용
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）

46. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
1) BATCH식 진공 납땜 장비
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
단위 제품을 진공 상태
에서 작업 하도록 함
수소 반응, 포름산 반응, 산소 농도,
이슬점 계측등 REFLOW 중의 관찰이 가능
출처 인용:SHINKO SEIKI

47. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
2) 연속식 N2진공 납땜 장비
예열 진공 냉각
N2
투입
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
출처 인용:SHINKO SEIKI

48. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
3) 연속식 H2(포름산)진공 납땜 장비
예열실 용해실 냉각실
Power Module Application
Automotive（HEV/EV）
출처 인용:SHINKO SEIKI

49. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
수삽 자재의 SMT 적용
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.

50. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
수삽 자재의 SMT 적용
[효과]
6. 수삽 자재의 SMT화 사례
BULK 자재의 SMT화 사례
→ 역삽, 설삽 등 방지 하고 오장착에 의한 ERROR
를 방지하며, 2차적으로 납땜 품질의 균일화 도모
● 시작 공정등 필요 수 만큼 봉지에 부품을 공급받는 경우
● 트레이 공급장치에 탑재가 어려운 사이즈나 Soft Tray에 부품이
공급되는 경우
● 부품형태에 맞춘 Bowl Feeder나 전용 트레이 제작이 어려운 경우
[기능]
● 부품의 뒤집힘을 체크
● 부품의 위치를 체크
● Patten Maching실시

51. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
1) 동작순서 수삽 자재의 SMT 적용
1. 부품투입
부품이 겹치지 않게 팔레트에 올려놈
2. 부품검색・인식
팔레트가 배출되는 순간에 상부
카메라로 인식하고, 부품놓여진 모양,
위치를 확인
3. 부품흡착
흡착가능 부품은 픽업하고、
흡착불가한 부품은 그위치에 그대로
둔다.
Camera

52. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
수삽 자재의 SMT 적용
200
㎜
원점위치
매칭 화면
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.
2) 화면

53. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
수삽 자재의 SMT 적용
상면부 카메라
X軸과
헤드
ATS 파레트
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.

54. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
3) 노즐 상태 수삽 자재의 SMT 적용
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.
수평
수직

55. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
4) 실제 작업 화면 수삽 자재의 SMT 적용
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.

56. Ⅳ. 신 공법 적용 사례
4) 실제 작업 화면 수삽 자재의 SMT 적용
출처 인용:
YAMAHA MOTOR CO., LTD.