[신제조공학실험]젖음성 Test (Wetting Balance) 2부






실험 이론 및 원리 - 2


2. 젖음성 Test

1) 젖음성Test의 종류와 방법

① 메니스코그래프(meniscograph)법 (표면장력법, 웨팅밸런스법)

- 규정온도로 가열된 용융 솔더 Bath중으로 시험편을 일정한 속도로 일정 깊이까지 침적하 여, 시편에 가해지는 부력과 젖음 개시후의 표면장력에 의해 작용하는 힘을 측정하여 그 작용력 대 시간 곡선을 해석하는 것에 의해 젖음성을 평가하는 방법. 양호한 솔더링을 얻 기 위해서는 F의 최대값이 크고, 시간에 따라 감소하지 않는 등 안정적인 것이 좋으며 zero cross time은 약 0.6초 이내인 것이 좋다. 최근에는 이 방법을 이용하여, 표면장력 이나 접촉각을 계산하기도 한다.


메니스코그래프법

 

② 퍼짐시험법(Spreading test)

일정량의 솔더를 크기 약 20~50㎟ 모재상에 일정온도(ASTM규격, 250℃±5℃)에서 용융 시켜, 솔더의 젖어 퍼져들아간 면적, 펴진 비율, 접촉각을 가지고 평가하는 방법이다. 퍼 짐율을 구하는 방법은 다음과 같다.

퍼짐율(%) = (D-H)/D x 100

H: 퍼진 솔더 높이(mm), D: 실험에 사용한 솔더를 구로 만들었을 경우의 직경(mm)

D=1.24V⅓ (V:구의 부피)

 

③ 회전 침적법

시편을 회전 팔 (arm)에 설치하고, 용융 솔더 Bath의 표면을 이동시켜, 시편을 수평상태로 용융된 솔더에 접촉시켜 젖음의 상태를 목시(目視)에 의해 관찰, 평가하는 방법


④ 일단 침적법

시편의 한쪽 끝을 용융 솔더 중에 침적한 후 들어올려, 시편의 젖은 면적, 젖은 상태를 목시(目視)에 의해 판정하는 방법.

 

⑤ 글로뷸(Globule)법

용융 솔더 구에 시험편을 삽입하여, 솔더가 2분항된 순간으로부터 구형의 솔더로 복원하 기 까지의 시간을 측정하여 평가한다. 최근에는 시험을 불확실하게 하는 요소들 때문에 그 사용이 줄어들고 잇다.


글로뷸법

 

2) 젖음성의 중요성

젖음이란 고체의 표면에 액체가 부착되었을 때 고체와 액채 원자간의 상호작용에 의해 액체가 퍼지는 현상을 말하며 젖음성이란 젖음의 정도를 말한다. 이상적인 젖음각은 0˚ 이며 젖음성이 우수 할 수록 젖음각이 작아지며, 좋지 않은 젖음각이 높고 모재의 표면 에 잘 퍼지지 않아 제대로 솔더링이 되지 않는다. 솔더링이 잘 되기 위해 젖음성이 우수 해야 하며 현재 이 분야에 있어 Flux개발 등의 연구가 활발히 진행되고 있다.



실험 기구 및 장치


1. 실험 재료

1) 젖음성 시험기 (SAT-5100)


2) Sn-Pb(63-37)솔더


3) Cu시편( 두께 : 0.3±0.03mm, 너비 : 10±0.01mm, 길이 : 30±0.01mm)



실험 방법


1. 실험 조건

용융된 Sn-Pb(63-37)솔더에 Cu시편을 침적시켜 젖음성에 대한 물성치를 확인하고 이를 비교하여 평가한다. 측정횟수 5회 시험한다.

 

2. 실험 과정 : 메니스코그래프법(meniscograph) 사용

1) Cu 시편에 플럭스를 적당히 발라준다.


2) 시편을 젖음성 시험기에 고정시킨다.


3) 용융솔더 Bath를 조절하여 시편과의 거리를 약 10mm로 맞춘 후 start 버튼을 누른다.


4) 조건시료당 5번 반복하여 측정한다.




주의 사항


1. 센서가 on으로 되어있을 때 시편 고정장치를 만지지 않는다.


2. 시편을 시험기에 고정시킬 Bath에 떨어뜨리지 않도록 주의 한다.


3. 플럭스가 휘발성이기 때문에 되도록 방법의 ①과정에서 5초, ②과정에 서 10초 ③과정에서 5초, total 20초정도의 간격으로 진행한다.


4. 납연기를 되도록 흡입하지 않도록 주의한다.






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