リフロー溶接の主な欠陥に分けてみる, 二次欠陥と表面欠陥. SMA の機能を無効にする欠陥はすべて重大欠陥と呼ばれます。; 二次欠陥とは、はんだ接合部間の濡れ性が良好であることを指します。, SMA機能の喪失を引き起こさない, 製品寿命に影響しますが、欠陥がある可能性があります; 表面欠陥とは、製品の機能や寿命に影響を与えない欠陥です。. 多くのパラメータの影響を受けます, はんだペーストなど, ペースト精度と溶接工程. 当社のSMTプロセスの研究と生産では, 私たちは、合理的な表面実装技術が SMT 製品の品質の管理と向上に重要な役割を果たすことを知っています。.
私. リフローはんだ付けにおける錫ビーズ
1. リフロー溶接における錫ビードの形成メカニズム: ブリキのビーズ (またははんだボール) リフロー溶接で発生する問題は、長方形のチップ要素の両端の間の側面や細かい間隔のピンの間に隠れていることがよくあります。. 部品の接着工程において, はんだペーストはチップ部品のピンとパッドの間に配置されます. プリント基板がリフロー炉を通過するとき, はんだペーストは溶けて液体になります. 液体はんだ粒子がパッドとデバイスのピンに十分に濡れていない場合, 等, 液体はんだ粒子が凝集してはんだ接合部を形成することはできません. 液体はんだの一部が溶接部から流れ出て、錫ビーズを形成します。. したがって, パッドやデバイスのピンに対するはんだの濡れ性が悪いことが、錫ビーズの形成の根本原因です。. 印刷工程におけるソルダペースト, ステンシルとパッド間のオフセットによる, オフセットが大きすぎる場合, はんだペーストがパッドの外に流出する原因となります。, 加熱後に錫ビーズが現れやすい. 実装プロセスにおける Z 軸の圧力は、錫ビーズの重要な原因です。, あまり注目されないことが多い. 一部の取り付け機では、Z 軸ヘッドが部品の厚さに応じて配置されているため、部品の厚さに応じて配置されます。, これにより、コンポーネントが PCB に取り付けられ、錫バッドが溶接ディスクの外側に押し出されます。. この場合, 生成される錫ビーズのサイズは少し大きくなります, 錫ビードの生成は通常、Z 軸の高さを再調整するだけで防ぐことができます。.
2. 原因分析と対策方法: はんだ濡れ性が悪い原因は数多くあります, 以下の主な分析と関連プロセスに関連する原因と解決策: (1) 不適切な還流温度曲線設定. はんだペーストの還流は温度と時間に関係します, 十分な温度または時間が達成されない場合, はんだペーストは逆流しません. 予熱ゾーンの温度上昇が速すぎ、時間が短すぎる, はんだペースト内の水分や溶剤が完全に揮発しないようにするため, リフロー温度帯に到達すると, 水と溶剤がブリキビーズを沸騰させます. 予熱ゾーンの温度上昇率を 1 ～4℃/秒. (2) ブリキビーズがいつも同じ位置に現れる場合, 金属テンプレートの設計構造を確認する必要があります. テンプレート開口部サイズの腐食精度が要件を満たしていない, パッドのサイズが大きすぎる, そして表面の素材が柔らかいので (銅テンプレートなど), 印刷されたはんだペーストの外形が不鮮明になり、はんだペースト同士がつながってしまいます。, これは主にファインピッチデバイスのパッド印刷で発生します。, リフロー後は必然的にピン間に大量の錫ビーズが発生します。. したがって, はんだペーストの印刷品質を確保するには、パッドグラフィックのさまざまな形状と中心距離に応じて、適切なテンプレート材料とテンプレート作成プロセスを選択する必要があります。. (3) パッチからリフローはんだ付けまでの時間が長すぎる場合, はんだペースト内のはんだ粒子が酸化すると、はんだペーストがリフローしなくなり、錫ビーズが生成されます。. 寿命の長いはんだペーストを選択する (通常少なくとも4H) この影響を軽減します. (4) 加えて, プリント基板のはんだペーストの印刷ミスが十分に洗浄されていない, はんだペーストがプリント基板の表面や空気中に残る原因になります。. リフローはんだ付け前に部品を取り付けるときに、印刷されたはんだペーストが変形する. これらもブリキビーズの原因です. したがって, 生産プロセスにおけるオペレーターと技術者の責任を加速する必要があります。, 生産のプロセス要件と操作手順に厳密に準拠します, プロセスの品質管理を強化します.
2 チップ素子の一端がパッドに溶接されています, そしてもう一方の端は上に傾いています. この現象をマンハッタン現象といいます. この現象の主な理由は、コンポーネントの両端が均一に加熱されていないことです。, 続いてはんだペーストが溶けます. 部品両端の加熱ムラは以下のような場合に発生します。:
(1) 部品の配置方向が正しく設計されていない. リフロー炉の幅全体にリフロー限界線があると想定します。, はんだペーストが通過するとすぐに溶けます. チップ長方形要素の一端が最初にリフローリフローリミットラインを通過します, はんだペーストが先に溶けます, チップ素子の端の金属表面は液体の表面張力を持っています. もう一方の端は液相温度に達しません。 183 ℃, はんだペーストが溶けていない, フラックスの結合力のみがリフローはんだペーストの表面張力よりもはるかに小さい, 溶けていない要素の端が直立するようにする. したがって, コンポーネントの両端が同時にリフロー限界線に入るように保つ必要があります。, パッドの両端のはんだペーストが同時に溶けるように, バランスの取れた液体の表面張力を形成する, コンポーネントの位置を変更しないでください.
(2) 気相溶接中のプリント回路部品の予熱が不十分である. 気相は、コンポーネントのピンと PCB パッド上での不活性液体蒸気の凝縮を使用します。, 熱を放出してはんだペーストを溶かす. 気相溶接はバランスゾーンと蒸気ゾーンに分かれています, 飽和蒸気域での溶接温度は 217 ℃. 製造工程において, 溶接部品が十分に予熱されていない場合、, そして上記の温度変化 100 ℃, 気相溶接のガス化力によりパッケージサイズ以下のチップ部品が浮きやすい 1206, 垂直シート現象が起こる. 溶接された部品を高温および低温ボックス内で予熱することにより、 145 ～150℃程度 1 ～2分, 最後にゆっくりと飽和蒸気領域に入り溶接します。, シート立ち現象を解消.
(3) パッドの設計品質の影響. チップ素子のペアのパッドサイズが異なる、または非対称の場合, また、印刷されたはんだペーストの量がばらつく原因になります。, 小さなパッドは温度に素早く反応します, その上のはんだペーストは溶けやすいです, 大きいパッドは反対です, 小さなパッド上のはんだペーストが溶けると, コンポーネントははんだペーストの表面張力の作用によりまっすぐになります。. パッドの幅または隙間が大きすぎる, シート立ち現象も発生する場合があります. 欠陥を解決するには、標準仕様に厳密に従ってパッドを設計することが必須です。.
三. ブリッジング ブリッジングも SMT 製造における一般的な欠陥の 1 つです。, コンポーネント間の短絡を引き起こす可能性があり、ブリッジが発生した場合は修理する必要があります。.
(1) はんだペーストの品質の問題は、はんだペースト中の金属含有量が高いことです。, 特に印刷時間が長すぎる場合, 金属含有量が増えやすい; はんだペーストの粘度が低い, 予熱後にパッドから流出します. はんだペーストの落ちが悪い, パッドの外側を予熱した後, ICピンブリッジにつながります.
(2) 印刷システムの印刷機の繰り返し精度が低い, 不均一な配置, 銅プラチナへのはんだペースト印刷, これは主にファインピッチ QFP 生産で見られます。; 鋼板の位置合わせが良好ではなく、PCB の位置合わせも良好でなく、鋼板の窓のサイズ/厚さの設計が PCB パッドの設計の合金コーティングと均一ではありません。, 大量のはんだペーストが発生する, それが絆を生むことになる. 解決策は、印刷機を調整し、PCB パッドのコーティング層を改善することです.
(3) 貼り付け圧力が大きすぎる, 圧力をかけた後のはんだペーストの浸漬は、製造時によくある原因です。, Z軸の高さを調整する必要があります. パッチの精度が十分でない場合, 部品がずれたり、IC ピンが変形したりする, という理由で改善されるはずです. (4) 予熱速度が速すぎる, はんだペーストの溶剤が揮発するには遅すぎる.
コア引っ張り現象, コアプル現象としても知られています, 一般的な溶接欠陥の 1 つです, これは気相リフロー溶接でより一般的です. コア吸い現象とは、はんだがピンやチップ本体に沿ってパッドから剥離する現象です。, これは深刻な仮想溶接現象を形成します. この理由は、通常、元のピンの熱伝導率が大きいためと考えられます。, 急激な温度上昇, はんだがピンを濡らすことが好ましいようにするため, はんだとピンの間の濡れ力は、はんだとパッドの間の濡れ力よりもはるかに大きい, ピンの反りはコア吸い込み現象の発生を悪化させます。. 赤外線リフロー溶接では, PCB基板と有機フラックスのはんだは優れた赤外線吸収媒体です, ピンは部分的に赤外線を反射する可能性があります, 対照的に, はんだが優先的に溶けます, パッドとの濡れ力はピンとの間の濡れ力よりも大きい, はんだがピンに沿って盛り上がっていくので、, コア吸引現象の確率ははるかに小さい. 解決策は: 気相リフロー溶接では, SMA は最初に完全に予熱してから気相炉に入れる必要があります。; PCB パッドの溶接性を注意深くチェックし、保証する必要があります。, 溶接性の悪いPCBは適用、製造しないでください。; コンポーネントの共平面性は無視できません, 共平面性が低いデバイスは実稼働環境で使用しないでください。.
五. 溶接後, 個々のはんだ接合部の周囲に薄緑色の泡が発生します。, そして深刻な場合には, 爪ほどの大きさの泡ができます, 外観の品質に影響を与えるだけでなく、, ただし、深刻な場合はパフォーマンスにも影響します, これは溶接プロセスでよく発生する問題の 1 つです。. 溶接抵抗膜の発泡の根本原因は、溶接抵抗膜とプラス基板の間に存在するガス/水蒸気です。. 微量のガス/水蒸気がさまざまなプロセスに運ばれます, そして高温に遭遇したとき, ガス膨張により、はんだ抵抗皮膜とプラス基板の剥離が発生します。. 溶接中, パッドの温度が比較的高い, 最初にパッドの周りに泡が現れます. 現在、処理プロセスを頻繁にクリーニングする必要があります, 乾燥させてから次の工程へ, エッチング後など, 乾燥させてからはんだ抵抗フィルムを貼り付けてください。, このとき、乾燥温度が不十分だと水蒸気が次の工程に運ばれてしまいます。. 加工前の基板保管環境が悪い, 湿度が高すぎる, 溶接が時間内に乾燥しない; ウェーブソルダリング工程では, 含水フラックス抵抗を使用することが多い, PCB の予熱温度が不十分な場合, フラックス中の水蒸気はスルーホールの穴壁に沿ってPCB基板の内部に侵入します。, パッドの周りの水蒸気が最初に侵入します, このような状況では、高い溶接温度に遭遇した後に気泡が発生します。.
解決策は: (1) すべての側面を厳密に管理する必要があります, 購入したPCBは保管後に検査する必要があります, 通常、標準的な状況下では, バブル現象が起きてはいけない.
(2) PCB は換気された乾燥した環境で保管する必要があります, 保管期間は以下です 6 月; (3) PCB は溶接前にオーブンでプリベークする必要があります 105℃/4H ~ 6H;