초록 ▼

Ⅴ. 연구결과
□ 미 국방분야 연구결과 국내 적용방안
◦ 미국 민수분야(IPC, IEC) 표준화 동향
무연솔더와 관련하여 무연솔더 자체의 물질 규정은 IPC 1065,1752A(D)F,1756(D)F에 개정되어 있다. 무연솔더의 적용으로 Bottom 단자 부품, 플립칩, BGA 칩 부품의 디자인 및 공정 가이드가 IPC 7093, 7094, 7059B로 제·개정 되었다. 기판의 경우, 무연솔더 적용으로 인해 새로운 표면처리 방법이 도입되었으며 이와 관련하여 IPC 4553A, 4554로 제·개정 되었다. 또한 무연솔

Ⅴ. 연구결과
□ 미 국방분야 연구결과 국내 적용방안
◦ 미국 민수분야(IPC, IEC) 표준화 동향
무연솔더와 관련하여 무연솔더 자체의 물질 규정은 IPC 1065,1752A(D)F,1756(D)F에 개정되어 있다. 무연솔더의 적용으로 Bottom 단자 부품, 플립칩, BGA 칩 부품의 디자인 및 공정 가이드가 IPC 7093, 7094, 7059B로 제·개정 되었다. 기판의 경우, 무연솔더 적용으로 인해 새로운 표면처리 방법이 도입되었으며 이와 관련하여 IPC 4553A, 4554로 제·개정 되었다. 또한 무연솔더링의 높은 공정조건으로 인해 기판 원소재에 대한 기준이 IPC 4101C로 개정되었다. 마지막으로, 솔더링의 재작업, 수리 등에 관한 기준인 IPC 7711,7722B도 무연솔더링에 대한 재작업, 수리 내용이 추가되면서 개정되었다.

◦ 미국 국방분야(맨하탄 프로젝트, GEIA) 조사 분석 결과
정부, OEM, 부품 공급처 등 모든 계층에서 참여한 전락적인 모임의 결성이 필요함이 부각되어 결성된 조직이 PERM(Pb-free Electronics Risk Management) 컨소시엄을 구성하여 맨하탄 프로젝트를 수행하고 있다.

◦ 맨하탄 프로젝트 내용 국내 국방 분야 적용방안
‣ Sn 휘스커 안전성
- Sn계 도금 구조: 등축정 > 주상정
- Sn계 도금 하지: Ag ≒ Ni> Cu
- 기재: 42합금(Ni-Fe) > Ni > Cu (온도변동에 의한 whisker는 예외)
- Au, Pd계 도금: Sn 휘스커 위험성 없음. 단, Au, Pd의 잔류량 점검이 필요

‣ Sn whisker 억제책
- 무연부품/유연솔더의 혼합실장: 무연부품의 HSD, 컨포멀 코팅
- 컨포멀 코팅이 상대적으로 얇은 부분이나 미코팅 부분이 없도록 점검 필요.
- 컨포멀 코팅은 Parylene C, Epoxy(>3mm) 등, 경도, 영률이 높은재료 선택.
- Sn이 97% 이상의 도금 회피. 단, 휘스커 억제 처리를 한 경우는 고려 가능.
- 순Sn의 경우, 리플로,솔더 딥, 재도금처리,어닐링 (150 ℃ , 1시간) 필요.
- 전자부품 및 기판의 취급: 온도/습도, 기계적 데미지로부터 보호.

□ 유럽 및 일본 무연솔더 적용실태
◦ 유럽 민수/국방분야 적용실태 및 대응사례
‣ 민수분야 :IDEALS 프로젝트 수행
- 무연솔더는 기술적, 공업적으로 실용화가 가능
- Sn-Ag-Cu(-Sb)는 폭넓게 이용이 가능
- 플로우에 관한 프로세스 윈도우는 기존과 동일
- VOC Free 플럭스 개발
- 리플로우에 관한 프로세스·윈도우는 대부분의 부품과 양립할 수 있지만 225 ℃에서 230 ℃ 에서는 일부 문제 발생
- 신뢰성은 충분히 확보 가능

‣ 국방분야 : 조사분석 추진 못함
◦ 일본 분야 적용실태 및 대응사례
일본은 1997년부터 무연화 로드맵 위원회를 JEIDA(Japan Electronic Industry Development Association)에 설치하여 무연솔더 실용화를 위한 시나리오를 작성하기 시작하였다. 2000년에 JEIDA와 EIAJ (Electronic Industries Association of Japan)이 하나의 조직인 JEITA(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)로 통합되면서 2002년에 무연솔더 실용화 로드맵을 완성하였다. 연구개발 프로젝트로는 1998년 하반기에 NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization) 무연솔더의 규격화를 위한 연구개발 사업을 필두로, 무연솔더 시험기준,표준화, 고밀도 실장에 있어서의 신 접합기술의 신뢰성 평가방법의 표준화를 진행하였다.(1단계로 분류함. 1998~2003년) 그 후, 무연화에 따른 새로운 문제점들을 해결하기 위해 lift-off 대책 연구개발, 저온 무연솔더 실장을 위한 기반기술 확립과 표준화 등의 사업을 진행하였다.

□ 유연솔더 규격 통일화 방안 및 DB 최신화
◦ 유연솔더 규격 적용 실태 DB 최신화
각 무기체계별 분류하여 분석결과 감시정찰, 정밀타격방공무기에 집중되어 있음.
◦ 유연솔더 규격 통일화 가능성 연구
KDS 1410-0007, IPC-A-610E, J-STD-001E 규격 검토결과 완전한 통일화는 곤란함

□ 주요 방산부품 및 PCB 무연솔더링 가능성 연구
◦ 국방분야 적용 부품 및 PCB 무연화 가능성연구
주요 핵심부품 무연화 현황을 조사결과 57%가 무연부품이고 무연부품이 아니더라도 내열성이 260 ℃ 이상임 .
PCB 재질도 FR-4를 사용하므로 무연공정 진행 가능함.
◦ 주요 핵심 부품 무연 여부 조사 분석
조사분석결과 약 57%가 무연부품임.

□ 국방분야 각 단계별 무연솔더 적용방안
◦ 민수분야 무연솔더 적용 가이드 라인
한국생산기술원 지원으로 민수분야 무연솔더 가이드 라인 작성 완료함.
◦ 국방분야 무연솔더 적용 신뢰성 평가 절차 개발 가이드 라인
전자부품연구원 지원으로 신뢰성 평가 절차 수립 완료함.
◦ 1종 무기체계에 대한 무연솔더 접합신뢰성 평가 기준
- 국방규격을 활용하여 차기 FM 무전기 신뢰성 평가 절차 작성 완료함.
- 무연솔더링 신뢰성평가는 크게 원자재 품질, 솔더 접합부 품질, 가속수명시험 등으로 나뉘어서 진행한다. 가속시험인 경우에는 B10 수명 최소 7년을 보증하는 것으로 구성되어 있으며 주로 열충격 시험을 수행한다. 원자재 품질보증은 PCB 에 대해 열충격, 고온고습방치,이온 시험 등을 진행한다. 마지막으로 솔더 접합부 평가는 기존 IPC에서 제시하는 시험평가 방법과 유사하게 도출하였음.
◦ 무연 BGA type 혼용 PBA 시제품 접합부 열화해석
삼성탈레스 시제품 제작 후 초기고장배제시험, 열충격 시험 후 전자부품연구원에서 열화해석을 통하여 공정을 235 ℃~ 245 ℃ 로 선정함.
◦ 무연 BGA 혼용시 품질확보 방안
전자부품연구원 분석결과를 활용하여 공정을 235 ℃~ 245 ℃로 선정함.

□ 국방분야 무연솔더 적용방안 및 규격 통일화 방안
◦ 민수분야 무연솔더 가이드 라인을 활용한 국방 분야 적용 방안
국방분야에 적용하기 위해서는 민수분야 공정에 대한 적용을 한 후 신뢰성 시험평가를 수행하고 적용 해야함. 무연솔더는 운용환경에 따라 선정하지만 보통 SnAgCu 솔더를 적용함.
◦ 민군 규격 통일화를 위한 국방분야 규격 대체 방안(혼용, 완전 무연화 적용시기 조건 제안
기술자료 검토로 무연솔더 적용은 품질상 문제가 있으므로 신뢰성 시험을 실시 한 후 적용을 해야 함.

( 출처 : 요약문 9p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 14
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 19
• 제 1장 서 론 ... 24
• 제 1 절 연구배경 및 필요성 ... 24
• 제 2 절 연구목표 ... 42
• 제 2장 미 국방분야 연구결과 국내 적용 방안 ... 49
• 제 1 절 민수분야 동향 ... 49
• 제 2 절 국방분야 동향 ... 61
• 제 3장 유럽 및 일본 무연솔더 적용 실태 ... 101
• 제 1 절 유럽 동향 ... 101
• 제 2 절 일본 동향 ... 105
• 제 4장 주요 방산부품 및 PCB 무연솔더링 가능성 연구 ... 140
• 제 1 절 주요 방산 무연부품 및 PCB ... 140
• 제2절 무연BGA 혼용 회로카드 조립체 제작 및 평가결과 ... 143
• 제 5장 국방분야 각 단계별 무연솔더 적용방안 ... 172
• 제 1 절 민수분야 무연솔더 적용 가이드 라인 ... 172
• 제 2 절 국방분야 무연솔더 적용 제품의 접합신뢰성 검증을위한 평가기준 선정 가이드 ... 204
• 제 6장 국방분야 무연솔더 적용방안 및 규격 통일화 방안 ... 213
• 제 1 절 유연솔더 관련 규격 ... 213
• 제 2 절 무연솔더 적용 방안 ... 229
• 제 3 절 규격 통일화 방안 ... 242
• 제 7장 국방분야 무연솔더 적용을 위한 정책·제도 ... 243
• 제 1 절 무연솔더 적용을 위한 정책 방향 ... 243
• 제 2 절 기술수준 및 기술 확보방안 ... 244
• 제 8장 연구성과 및 기대효과 ... 246
• 제 1 절 목표 대비 연구실적 ... 246
• 제 2 절 향후 활용방안 ... 247
• 제 3절 향후 연구추진 방향 ... 248
• 제 4 절 향후 대응방안 ... 249
• 제 5절 연구결과의 활용 계획 ... 250
• 제 9장 참고문헌 ... 252
• 부록 1. 국방 전자장비에 대한 무연솔더 집합 신뢰성 평가기준( 안) ... 255
• 부록 2. 현행 주석 휘스커 이론과 완화를 위한 실무 지침 ... 272
• 끝페이지 ... 281