홈 > Special Report 이 기사의 입력시간 : 2018-05-04 (금) 12:16:08
01005 수동부품의 최적의 스텐실 디자인
2018-05  자료출처 : Sanmina-SCI Corporation
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개구 크기 늘려 레이저-컷 스텐실 성능 향상   
가장자리가 둥근 사각형의 개구 디자인이 최고의 성능
  

 

본 연구의 첫 번째 단계에서는 01005 부품에 대한 높은 수율의 어셈블리 솔루션을 얻는 것을 목표로 두었으며, 이를 위해 다양한 스텐실 유형, 개구 디자인, 패드 레이아웃 및 프로세스 파라미터 설정 등을 평가하였다. PCB 어셈블리에서는 동일한 보드 위에 소형 수동 부품(01005와 같은)와 대형 능동소자(주로 표면실장 패키지)가 함께 사용되고 있다. 그래서 본 연구에서는 Type 4 솔더페이스트와 4mil 두께의 스텐실을 함께 사용하기로 결정하였다. 이 같은 공정 및 설계 조건에 기초하여, 전사 효율과 침전된 솔더 체적의 분산과 같은 지표들을 활용하여 몇몇 스텐실 개구 형상을 평가하였다. 이들 2가지 기준들은 솔더 체적의 적절성과 일관성을 결정짓는데 도움을 준다. 또한, 솔더 리플로우 공정 동안 부품의 셀프-얼라인먼트를 촉진(또는 억제)하는 성능을 확인하기 위해 다른 패드 레이아웃을 연구하였다.

 

실험 목적

소형 전자기기에 대한 요구가 커짐에 따라 수동 소자의 크기가 크게 줄어든 01005 디바이스와 같은 부품들이 필요하게 되었다. 부품의 소형화는 기존의 SMT 어셈블리 공정에 중대한 과제를 안겨준다. 01005 디바이스의 성공적인 어셈블리 솔루션은 반복성 및 재현성이 우수해야 하며, (i) 솔더 페이스트, (ii) 적절한 스텐실 및 기판 패드 디자인에 대한 확실한 가이드라인을 가지고 있어야 하고, 엄격한 공정 제어 표준화가 보장되어야만 한다.
본 연구의 첫 번째 단계에서는 01005 부품에 대한 높은 수율의 어셈블리 솔루션을 얻는 것을 목표로 두었으며, 이를 위해 다양한 스텐실 유형, 개구 디자인, 패드 레이아웃 및 프로세스 파라미터 설정 등을 평가하였다. PCB 어셈블리에서는 동일한 보드 위에 소형 수동 부품(01005와 같은)와 대형 능동소자(주로 표면실장 패키지)가 함께 사용되고 있다. 그래서 본 연구에서는 Type 4 솔더페이스트와 4mil 두께의 스텐실을 함께 사용하기로 결정하였다. 이 같은 공정 및 설계 조건에 기초하여, 전사 효율과 침전된 솔더 체적의 분산과 같은 지표들을 활용하여 몇몇 스텐실 개구 형상을 평가하였다. 이들 2가지 기준들은 솔더 체적의 적절성과 일관성을 결정짓는데 도움을 준다. 또한, 솔더 리플로우 공정 동안 부품의 셀프-얼라인먼트를 촉진(또는 억제)하는 성능을 확인하기 위해 다른 패드 레이아웃을 연구하였다.
본 연구의 첫 번째 단계의 결과는 전사 효율 항목에 있어서 레이저-컷 스텐실 보다 electroform 스텐실이 훨씬 우수하게 수행되었음을 나타내고 있다. 그러나 electroform 스텐실의 상대적으로 높은 비용을 고려할 때, 레이저-컷 스텐실의 사용에 초점을 둔 후속 연구가 필수적이라 할 수 있다. 본 연구의 목적은 비용 효율성을 보장하면서 높은 수율을 제공하는 프로세스를 발굴하는 것이다. 개구 디자인은 면적 비율을 높이기 위해 조정하였다. 그 결과 Type 4 솔더페이스트와 4mil 두께의 레이저-컷 스텐실을 함께 사용하여 견고한 01005 어셈블리 프로세스를 개발할 수 있음이 입증하였다.

서문

전자기기 제조산업계는 소형화, 경량화 그리고 강력한 성능에 대한 요구에 지속적으로 직면해 있다. 이러한 요구로 인해 01005 수동 부품이 도입되었다. 01005 부품의 크기는 0.10mm (0.004″) × 0.304mm(0.012″) ~ 0.20mm(0.008″) × 0.40mm(0.016″)이며 육안으로는 거의 보이지 않는다. 이 같은 소형 부품을 사용하면 SMT 어셈블리 공정에서 극적인 문제가 발생할 수 있다. 극소형 수동 부품을 성공적으로 어셈블리하려면, 올바른 솔더페이스트를 신중하게 선택하고 적절한 스텐실 디자인을 채택하며 어셈블리 프로세스를 엄격하게 제어하는 것이 중요하다. 01005 부품 어셈블리에 중점을 두어야 할 뿐만 아니라 툴 세트 설계와 어셈블리 프로세스가 동일 보드 상에 01005 수동소자와 대형 부품이 동시에 어셈블리된다는 점을 수용하는 것도 역시 중요하다.
01005 수동 소자용 새로운 툴 세트와 어셈블리를 개발하기 위해 스텐실 설계 및 솔더페이스트 선정에 중점을 둔 광범위한 연구가 수행되어 왔다. 일반적으로 어셈블리에 사용되는 5mil 두께의 스텐실 및 Type 3 솔더 페이스트는 01005 부품 어셈블리 조립에 적절한 인쇄 결과를 보장할 수 없다고 입증되었다. 충분하고 일관된 페이스트 침전을 보장하기 위해서는 더 미세한 페이스트 Type(Type 4 또는 Type 5)과 함께 더 얇은 스텐실(3~4mils)이 필수이다.
2009년에는 대량 생산에 적용될 수 있는 01005 수동 소자의 어셈블리에 관한 충분한 가이드라인을 제공하지 못했다. 특히, 설계 및 프로세스 제어 관점에서 더 많은 연구가 필요했다. 본고의 목적은 다음과 같다. (i) 01005 수동 소자와 대형 부품을 모두 수용할 수 있는 최적의 스텐실 솔루션을 제공하여 솔더페이스트 인쇄 결과를 향상시킨다. (ii) PCB에 최적의 패드 설계를 제공하여 리플로우 동안 부품의 셀프-얼라인먼트 성능을 개선하고 튬스톤과 오정렬 불량을 줄인다.

배경 정보

스텐실 디자인
표면실장 솔더 페이스트 프린팅 공정에서 적절한 스텐실 디자인이 중요한 역할을 차지하며, 전체 SMT 어셈블리 수율에 직접적인 영향을 미친다. 스텐실 디자인의 최대 관심사는 얼마나 많은 양의 솔더페이스트가 방출될 수 있고, 패드 상에 프린트될 수 있는지를 나타내는 전사 효율이다. 스텐실 디자인의 3가지 주요 요인((i) 면적 비율, (ii) 제조 타입 그리고 (iii) 개구 모양)은 전사 효율을 결정하고 인쇄 성능에 큰 영향을 끼친다.
면적 비율은 개구 오프닝(aperture opening)의 면적과 개구 벽(aperture wall)의 면적 간의 비율을 말한다. IPC 스텐실 설계 가이드라인에서는, 허용 가능한 체적 제어를 얻기 위해서는 0.66 이상의 레이저-컷 스텐실 개구 면적 비율을 권장하고 있다. 01005 수동 부품의 경우, 스텐실 개구부가 매우 작기 때문에 이 요구사항을 충족하는 것이 도전과제가 된다. 면적 비율을 높이기 위해서는 스텐실의 두께를 줄어야만 한다. 그러나 이러한 감소는 대형 부품에 있어서는 불충분한 페이스트 침전 양을 초래할 수도 있다. 따라서 본 연구에서는 Type 4 솔더페이스트와 4mil 두께의 스텐실을 함께 사용하기로 결정했다. 이 조건에 기반을 두고, 인쇄 성능 향상을 목표로 하여 평가하고, 비교하였다.
스텐실 제작 타입은 전사 효율에 영향을 미치는 또 다른 요인일 수 있다. 개구 측벽 표면의 평탄도는 사용된 제조 기술에 따라 다르다. 레이저-컷 스텐실에 비해 electroform된 제품이 훨씬 부드러운 표면을 제공한다(그림 1). 매끄러운 마감처리는 개구로부터 페이스트가 방출되는 것을 돕고, 일정한 체적을 유지하는데 도움을 준다. 그러나 electroform 스텐실의 가격은 일반적으로 레이저-컷 스텐실보다 높다. 따라서 비용 효율적인 솔루션으로 이끌어내는데 도움이 될 수 있는 자세한 연구가 필요하다.



아울러, 개구 모양과 함께 개구 사이즈가 솔더페이스트의 방출에 영향을 미친다는 문헌이 존재한다. 개구 디자인을 최적화하기 위해 본고에서는 프린팅 성능에 기반을 둔 서로 다른 개구 모양을 적용하여 비교하였다.

패드 디자인 
패드 크기는 리플로우 동안 부품의 셀프-얼라인먼트 능력에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 비뚤어짐(skewing) 및 튬스톤(tombstoning) 불량을 줄이는데 중요하다. 게다가, 2개의 인접한 패드 사이의 적절한 간격, 즉 피치(pitch)도 생산 수율에 있어서 중요하다고 판명되었다. 미세한 피치는 일관된 침전을 보장하지만, 브리징 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 리플로우 이후의 어셈블리 수율에 기반을 두고 4가지 패드 설계를 비교했다.

프린팅 프로세스 설정 및 리플로우 프로세스
인쇄 속도, 인쇄 압력 그리고 스텐실 릴리즈(release) 속도와 같은 프린트 파라미터도 역시 프린트 성능에 영향을 준다. 여러 연구에서 프린팅 파라미터를 최적화하여 01005 프린팅 프로세스를 조사해 왔다. 일반적으로 빠른 스텐실 릴리즈(release)와 느린 인쇄 속도가 결합되어 더 나은 프린팅 관련 결과를 제공한다는 점을 확인하였다. 프린팅 파라미터가 본 연구의 주요 목적이 아니기 때문에, 모든 실험에서는 동일한 인쇄 설정을 적용했다.

테스트 시료
본 연구에서는 그림 2에서 보여주고 있는 8″ × 10″ × 0.062″ PCB를 사용하였다. PCB 패드는 ENIG 표면 마감처리로 코팅되었다. 수동 부품(01005)는 그림 2에서 표시된 영역의 각 보드에 채웠다.


실험 계획(DOE, Design of Experiment)
본 연구에서는 스텐실 타입, 개구 모양, 부품 방향성 및 패드 디자인이 인쇄 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 완전요인설계(full factorial design)를 적용하였다. 표 1에서 볼 수 있듯이 이번 실험에서는 2가지 스텐실 제작 타입(레이저-컷 및 electroform)을 사용하였다. 스텐실 개구 설계에는 그림 3에서와 같이 정사각형, 원형, 홈 플레이트 및 반원형 홈 플레이트로 구성하였다. 인쇄 방향에 대한 부품의 0° 및 90° 방향성 모두를 포함하였다. 본 연구에서는 네 가지 패드 디자인을 조사하였다.
▶ D1 (4mil 간격의 7 × 11mil)
▶ D2 (4mil 간격의 9 × 9mil)
▶ D3 (4mil 간격의 8 × 10mil)
▶ D4 (6mil 간격의 8 × 10mil)
 


실험 과정

솔더페이스트 인쇄는 Speedline MPM Accela 스크린프린터를 사용하여 수행하였다. 인쇄 force는 8kg이었고 인쇄 속도는 50mm/sec로 설정하였다. 페이스트 체적은 KohYoung KY-3030 모델로 측정하였다. H12S 헤드가 장착된 Fuji-NXT를 통해 장착하였다. Post-reflow 검사는 Dage XD 7500VR로 실시하였다. 실험의 순서도는 그림 4에서 보여주고 있다. 총 14개의 보드를 어셈블리하였고, 800개의 수동 부품을 각 보드에 장착하였다.

분석
평가는 (i) post-printing 평가 및 (ii) post-reflow 평가 두 단계로 실시하였다. Post-printing 평가는 스텐실 상의 상이한 개구 디자인을 비교하기 위해 침전된 페이스트 체적의 측정에 기반을 두었다. Post-reflow 평가는 수율과 불량 분석을 확인하면서 수행했다.

Evaluation 1: Post-printing 평가
프린팅 프로세스의 경우, 충분하고 일관된 페이스트 체적을 보장하는 것이 필수이다. 양호한 솔더 조인트 형성을 위해서는 충분한 페이스트 체적이 필요하다. 각 패드에 일관된 양의 솔더페이스트를 침전시키는 것도 동일하게 중요한 요소이다. 솔더페이스트 침전 높이와 체적의 불일치는 쇼트, 브릿지, tombstoning 그리고 skewing과 같은 불량을 초래할 수 있다. 그래서 프린팅 평가를 위해 다음의 2가지 기준을 적용하였다: (i) 침전된 체적의 일관성을 나타내는 체적 분산, (ii) 패드에 인쇄된 솔더페이스트의 체적을 나타내는 전사 효율. 전사 효율은 다음과 같이 계산된다.

평가 기준 1 : 체적 분산
신뢰 수준은 95%, 즉 α=0.05로 설정하였다. 표 2는 주요 효과와 상호작용의 확률 값(P-값)을 식별하는 MINITABⓇ 15.0(또는 ANOVA)을 활용한 결과를 보여주고 있다. P-값이 ≤0.05이기 때문에(표 2 참조), 개구 모양, 패드 디자인, 패드 방향성, 스텐실 제조를 제안할 수 있었고, 개구 모양과 패드 방향성 간의 상호작용이 중요한 요소였다(α=0.05의 경우).
그림 5의 주 효과 플롯들을 통해, 원형 개구 모양이 가장 낮은 체적 분산을 보이는 반면, 레이저-컷 스텐실에 비해 electroform 스텐실이 훨씬 적은 체적 분산 결과를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 패드 디자인의 경우, D3(Design 3)가 가장 우수한 성능을 보였으며 세로 방향은 가로 방향보다 훨씬 좋은 결과를 가져왔다.

개구 모양과 패드 정방성 간의 상호작용 분석과 같이, 체적 분산에서 있어서 패드 정방성의 영향은 개구 모양에 달려있었다(그림 6 참조). 원형 개구의 경우, 패드 정방성의 효과는 무시해도 되는 수준이었다. 정사각형 및 홈 플레이트 개구부의 경우, 수직 방향은 더 작은 체적 분산을 유발할 수 있었다. 반면에, 둥근 홈 플레이트 모양의 경우, 수평 방향이 더 나은 결과를 보였다.
개구 모양과 스텐실 제작 유형 간의 상호작용은 체적 분산을 결정짓는데 또 다른 중요한 요인이다. 그림 7에 따르면, 개구 모양과 관계없이, electroform 스텐실이 체적 분산 항목에서 레이저-컷 타입보다 우수하다는 것을 명백히 알 수 있었다.



그림 8에서 보여주는 바와 같이, 개구 모양과 패드 디자인 간의 상호작용은 통계적으로 중요하다. 전반적으로, 패드 D1(Design 1)은 모든 유형의 개구 모양에서 최악이었다. 패드 D2(Design 2)와 D3(Design 3)은 개구 모양대로 원형과 잘 어우러져 동등하게 수행되었다.

평가 기준 2 : 전사 효율
통계 결과에 따르면, 개구 모양, 패드 디자인, 스텐실 제조 그리고 개구 모양과 패드 정방성 간의 상호작용은 전사 효율(α=0.50 신뢰 수준에서)에 중요한 요인들이었다.



그림 9의 주 효과 플롯을 통해, 원형 개구가 가장 잘 수행되어 전사 효율이 가장 높다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한 electroform 스텐실은 레이저-컷 스텐실보다 훨씬 뛰어났다. 레이저-컷 스텐실의 전사 효율은 약 65%였으며, 이는 페이스트의 체적이 불충분하고 스텐실의 막힘 가능성이 있음을 나타낸다.
개구 모양과 패드 디자인 간의 상호작용을 통계내는 작업이 중요하다. 전사 효율에 영향을 줄 수 있는 자체 성능과 관련되어 있기 때문이다. 원형 개구의 경우, 패드 D2(Design 2), D3(Design 3) 및 D4(Design 4)는 전사 효율 항목에서 큰 차이를 보이지 않았다(그림 10 참조).
앞서 언급한 체적 분산과 전사 효율의 기준에 따라, 최상의 디자인 솔루션은 원형 개구의 electroform 스텐실과 패드 D2(Design 2) 혹은 D3(Design 3)이어야만 한다. 개구 모양에 따른 적절한 디자인 조합은 표 4에 요약되어 있다. 조합 순서는 성능 등급을 따른다.

Evaluation 2 : Post-reflow 검사
Post-reflow 검사는 어셈블리 수율과 불량 분석에 초점을 맞췄다. Tombstoning 및 skewing과 같은 불량들은 부품의 두 개의 끝 지점에서 불균등한 힘이 발생했을 때 주로 발생한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 불균등한 힘을 줄이기 위해 동일한 양의 솔더 페이스트를 침전시키는 것이 중요하다. 한편, 적절한 패드 디자인은 셀프-얼라인먼트 성능을 향상시킴으로써 불량을 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 결론적으로, 이 단계에서는 어셈블리 이후의 불량 검출을 통해 4개 패드 디자인을 평가하는데 중점을 두었다.
또한 평가에서는 실장에 있어서 최대 오프셋 허용오차를 조사하기 위해 칩마운터의 4가지 오프셋 조건과 결합하였다. 검사는 Dage XD 7500 VR X-ray 장비로 수행하였다. 오프셋 조건은 다음과 같이 설정되었다. Condition 1 : X=0mil, Y=0mil; Condition 2 : X=3mil, Y=3mil; Condition 3 : X= 4mil, Y=4mil; Condition 4 : X=4.5mil, Y=4.5mil.
실장 오프셋이 0일 때, 4개의 패드 설계 사이에서 어떠한 불량도 발견되지 않았다. x 및 y 방향의 오프셋이 각각 3mil, 4mil일 때, 패드 D2(Design 2)는 약간의 skewing 불량을 보였다. 오프셋이 4.5일 때, 패드 D1(Design 1), D2(Design 2) 및 D4(Design 4)는 skewing 결함을 보였다. 패드 D3(Design 3)에서는 결함이 발생하지 않았기 때문에 이 디자인이 최상의 셀프-얼라인먼트 성능을 제공한다는 것을 의미하였다.

요약 

스텐실 디자인
본 연구에서는 다른 대형 부품이 충분한 페이스트 양을 확보할 수 있도록 4mil 두께의 스텐실을 선택하였다. 성공적인 01005 어셈블리 공정을 이끌어 내는 Type 4 Pb-free 페이스트와 4mil 두께의 스텐실을 함께 사용하였다. 또한, 4개의 개구 형상을 프린팅 성능에 기반을 두고 평가하였다. 원형 개구는 체적 분산과 전사 효율 항목에서 최상의 성능을 보여주었다. Electroform 스텐실과 레이저-컷 스텐실을 비교하면 electroform 스텐실이 레이저-컷 스텐실 스텐실보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 레이저-컷 스텐실을 사용한 전사 효율은 약 65%이었는데, 이는 불충분한 솔더 침전 체적과 스텐실 막힘 가능성을 의미한다.

패드 디자인
본 연구에서는 4가지 패드 디자인을 연구했다. 일정한 의도적인 오프셋 조건 하에서, 직사각형 모양은 정사각형 모양보다 훨씬 적은 skewing 불량을 생성하였으며, 이는 더 좋은 셀프-얼라인머트가 직사각형 모양으로 패드에 이뤄질 수 있음을 나타낸다. 4가지 디자인 중에서, 4mil 간격의 8×10mil 치수를 가진 패드 디자인은 특정 불량 없는 최고의 성능을 보였는데, 심지어 4.5mil의 실장 오프셋에 있어서도 우수한 성능을 나타냈다.


2단계 연구 - 레이저-컷 스텐실의 성능 향상

본 연구의 첫 번째 단계에서는, electroform 스텐실이 레이저-컷 스텐실보다 전사 효율 측면에서 훨씬 우수하다는 점을 발견했다. 레이저-컷 스텐실은 단지 65%의 전사 효율을 가지고 있으며, 불충분한 솔더페이스트 침전 상태를 초래한다. 결과적으로, 레이저-컷 스텐실이 01005 애플리케이션에 적합하지 않다고 결론지었다. 그러나 electroform 스텐실 비용이 레이저-컷 스텐실 비용의 4배가 될 수 있다는 점을 감안할 때 현재의 디자인을 변경하여 스텐실 성능을 향상시킬 수 있는지에 대한 여부를 알아보는 것이 흥미로운 일이라 할 수 있겠다. 결과적으로 어쩌면 레이저-컷 스텐실을 이용한 01005 수동소자 어셈블리 프로세스가 어쩌면 비용 효율적인 어셈블리 솔루션을 될 수 있다. 따라서 후속 연구의 목적은 01005 어셈블리 공정 자체를 수정하고, 디자인을 조정함으로써 레이저-컷 스텐실의 프린팅 성능을 향상시키는 것이다.
앞서 언급했듯이, 스텐실 디자인 관점에서 볼 때, 내부 개구 벽으로부터 패드로 페이스트를 방출하는 성능은 다음의 3가지 주요 인자에 달려있다 : (i) 개구 디자인의 면적비 / 종횡비; (ii) 개구 측벽 구조; (iii) 개구 벽 마감처리.



본 연구에서는 레이저-컷 스텐실을 사용하기 때문에, 디자인 향상을 위한 초점으로 (i) 면적 비율을 높이는 방법 (ii) 최상의 개구 구조를 결정하는데 주로 주안점을 두었다. 그림 12에서 보는 바와 같이, 본 연구에서 제시한 개구 디자인은 해당 패드 영역에서 가능한 최대 크기의 개구 사이즈를 채택했다. 또한 D 4(Design 4)에서는 패드의 디자인 사이즈보다 10% 큰 사이즈를 사용했다. 이전 연구의 개구 디자인과 비교해 보면, 개구 사이즈가 커지기 때문에 면적 비율이 증가했다. 높은 전사 효율이 예상된다. 아울러, 이전의 연구에서 임의의 예리한 각(예를 들어, 직사각형 개구)을 갖고 있는 디자인보다 매끄러운 모양(예를 들어, 원형 구멍)의 그것만큼 좋지 않았음을 밝혀냈다. 따라서 본 연구에서는 모든 디자인에서 예리한 각도를 피했다. 그림 12에서 볼 수 있듯이 D1(Design 1)과 D4(Design 4)는 원형 개구를 사용하였고, D2(Design 2)는 타원형 개구를 사용하였으며, D3(Design 3)은 둥근 사각형 개구를 사용했다.

실험 계획 및 절차

프린팅 성능에 있어서 개구 모양과 관련된 방향성의 영향을 조사하기 위해 완전요인설계를 사용하였다. 표 5에서 보는 바와 같이, 스텐실 개구 디자인은 원형, 타원형, 모서리가 둥근 직사각형 그리고 큰 사이즈의 원형으로 구성했다. 프린팅에 대한 부품의 0°와 90° 방향이 모두 포함시켰다.

Study 1과 마찬가지로, 평가를 위해 post-paste printing과 post-reflow 검사를 실시하였다. 테스트 시료, 실험 장치 및 장비는 모두 Study 1과 동일하게 유지하였다.

분석
Post-printing 평가의 경우, 다음의 3가지 기준을 적용하였다: (i) 프린트된 체적의 양을 보여주는 침전 체적; (ii) 침전된 체적의 일관성을 나타내는 체적 분산; (iii) 특정 개구 모양을 가진 개구로부터 페이스트가 방출되는 성능을 나타내는 전사 효율. MINITABⓇ 15.0을 사용하여 ANOVA를 실시하고, 신뢰 구간을 95 %, 즉 α=0.05로 설정하였다.

평가 기준 1 : 침전 체적
그림 13의 주요 효과 플롯을 보면, 개구 D3(Design 3, 둥근 모서리)가 다른 개구 디자인에 비해 가장 큰 볼륨을 생성했다. 방향성은 프린트된 페이스트의 양보다 중요한 요소가 아니었다. 개구 모양과 방향성 간의 상호작용 효과는 통계적으로 중요하지 않다.


평가 기준 2 : 체적 분산
그림 14의 주요 효과 분석에 따르면, 개구 모양과 방향성 모두 볼륨 분산을 결정하는 중요한 요소로 간주될 수 있다. 크기가 큰 원형 디자인은 상대적으로 높은 볼륨 분산을 초래했다. 개구 D3(Design 3)은 고려된 모든 디자인 중에서 침전된 분산 항목에서 여전히 최상의 결과를 보였다. 개구 모양과 방향성 간의 상호작용은 또한 분산을 결정하는 중요한 요인이었다. 수평 방향은 수직 방향보다 인쇄 성능이 향상될 수 있음을 보여주었다.


평가 기준 3 : 전사 효율 
전사 효율의 경우, 디자인 사이에서 커다란 차이가 있었다. 그림 15에서 볼 수 있듯이, D2(Design 2)는 다른 디자인과 비교할 때 매우 낮은 전송 효율을 보였다. D1(Design 1), D3(Design 3) 그리고 D4(Design 4)의 전사 효율은 모두 85% 이상이었고, 이는 electroform 스텐실의 성능과 맞먹는 수준이다. 수평 방향은 수직 방향보다 약간 우수한 성능을 나타냈다. 상호작용 플롯에 따르면, D3(Design 3)의 경우가 지금까지 최고의 디자인이었다. 수평 방향은 전사 효율 향상에 도움이 될 수 있다.

결론

개구 크기를 늘림으로써 레이저-컷 스텐실의 성능을 크게 향상시킬 수 있었다. 전사 효율은 연구의 첫 번째 단계에서 사용된 electroform 스텐실에 필적하는 65%에서 85% 이상으로 늘어났다. 본 연구에서는 01005 어셈블리 공정에는 레이저-컷 스텐실을 사용할 수 있음을 증명했다. 4개의 각기 다른 개구 디자인 중에서 D3(Design 3, 가장자리가 둥근 사각형)가 침전 체적, 체적 분산 및 전사 효율 항목에서 최고 성능을 발휘했다. 제안된 스텐실 디자인 정보는 표 6에 요약했다.      

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