濡れない欠陥を防ぐ方法
ジャンプ先： 非濡れ性の欠陥とは何ですか？ |濡れない欠陥を修正することが重要な理由|非濡れ性欠陥の一般的な原因|非濡れ性の欠陥を修正する方法|ミレニアムサーキットと提携して高品質のPCBを実現
プリント回路基板（PCB）の製造プロセスには、通常、リフローはんだ付けまたはリフローと呼ばれる手順が含まれます。リフローでは、PCBの表面をはんだペーストで覆い、ボードの数千の微細なコンポーネントをPCBパッドに一時的に取り付けるのを容易にします。はんだペーストは、高熱を加えるのに十分な時間、コンポーネントを安定させます。高熱によりはんだがリフローします。つまり、ペーストが溶融物になり、ボード全体に流れます。これにより、コンポーネントを所定の位置にしっかりと固定する恒久的なはんだ接合が作成されます。
リフローはんだ付けは便利な手法ですが、多くの製造プロセス、特に小さな部品の塊を含むプロセスと同様に、エラーが発生する可能性が常にあります。 PCBのリフローはんだ付けの欠陥の中で、濡れないことは珍しくなく、欠陥のあるボードの構造的完全性と性能に深刻な影響を与える可能性があります。幸いなことに、ボードの濡れを改善し、この欠陥を防ぐための予防策を講じることができます。
このガイドでは、非濡れと呼ばれるはんだ付けの欠陥について説明し、そのよくある原因と考えられる解決策を説明し、はんだ付けの欠陥の写真を提供して、何がうまくいかないか、どのように正しくするかを明確に視覚的に表現できるようにします。
非濡れ性欠陥は、溶融はんだがボード上の母材と結合できない場合に発生するはんだ付け欠陥です。この結合が実現しない場合、はんだがコンポーネントの端子またはPCBパッドに付着して、コンポーネントが互いにしっかりとくっつくことができない場合があります。ボードの表面素材は露出したままになり、はんだ自体がざらざらしたり、光沢がなくなったりする場合があります。濡れないことは、直接ボイドにつながります—はんだ材料が不足しているはんだ接合部内に穴ができます。
非湿潤性と脱湿潤性
非濡れ性の欠陥は、濡れ性の低下とは異なります。はんだデウェッティングの意味は何ですか？
デウェッティングは、溶融はんだが最初にコンポーネントの端子とPCBパッドをコーティングした後、これらの部品から後退して、母材上にはんだの薄い領域と不規則で厚い塊を残すときに発生します。ボードの表面素材は通常露出したままではありません。デウェッティングが発生すると、通常、はんだ接合部とそのフィレットの品質に影響します。
濡れない欠陥は、常にではありませんが、錫-銀-銅はんだのような鉛フリーはんだでしばしば発生します。一部の金属は、他の金属よりも濡れにくい傾向があります。これは、金属化が異なると、ウィッキングと拡散の特性が異なるためです。有機はんだ付け性保存剤（OSP）でコーティングされた裸の銅板は、特に複数の熱サイクルを受けた場合、PCBパッドが濡れないことがよくあります。一方、純スズは、銀の浸漬仕上げと同様に、よく広がり、濡れないことを減らす傾向があります。ニッケルと金の合金は、不純物が含まれていない限り、はんだ付けが良好で、濡れがないことを最小限に抑える傾向があります。
PCBの非濡れ欠陥に対処することがなぜそれほど重要なのですか？濡れていない場合、ボードの機能とパフォーマンスを損なう深刻な構造上の問題が発生する可能性があります。
PCBが濡れないと、はんだ接合が不安定になります。回路基板上の接合部が不安定な場合、それらが破損したり、導電性が低下したりする可能性があります。また、はんだが母材に付着しないと、部品や基板パッドが基板にしっかり固定されません。それらは緩んで接続が不十分であるか、すぐにまたはストレスを受けたときに脱落する可能性があります。適切なコンポーネントがしっかりと固定されていないと、PCBは正しく機能しません。
非濡れ性の欠陥には、いくつかの一般的な原因があります。以下は、PCBで非濡れが発生する可能性がある多くの理由です。
1。不十分なPCB仕上げ
プリント回路基板の仕上げは、はんだがどれだけうまくリフローし、どれだけの濡れが発生するかを決定するのに大いに役立ちます。仕上げが不十分で、ベアボードの多くが露出したままの場合、はんだはより困難にリフローし、PCBへの付着が不十分になります。
2。不適切なピンメッキ
PCBの銅ピンがスズ/鉛メッキを受ける前に不十分な銅メッキを受けると、それらは非濡れの影響を受けやすくなる可能性があります。その理由は、亜鉛がスズ/鉛メッキに干渉するのを防ぎ、はんだが正しく付着しないようにするために、十分な銅メッキが不可欠であるためです。
3。劣化したフラックス
古くて劣化したフラックス（はんだ付けの前後に使用される化学洗浄剤）は、すぐに非濡れにつながる可能性があります。開いた容器ではフラックスが急速に劣化します。固形分が一定であっても、性能は大幅に低下します。定期的なフラックスの変更は、この問題を防ぐのに役立ちます。
4。間違ったタイプのフラックス
クリーニングに使用されるフラックスのタイプによって、PCBで非濡れが発生するかどうかも決まります。一般に、高活性フラックスは、良好なはんだ付け性と非濡れのリスクの低減につながります。逆に、低活性、低残留フラックスは、はんだ付け性を低下させ、濡れない可能性を高める可能性があります。活性の低いフラックスは、PCBの表面から酸化物を除去するには不十分であり、酸化物は濡れを妨げます。
5。錫/鉛の厚さが正しくない
ボードに含まれるスズと鉛のメッキが薄すぎると、厚さが正しくないと、はんだ付け性が低下し、濡れなくなります。コーティングが薄いほど貯蔵寿命が短く、はんだ付けが行われるまで持続しない場合があります。
6。長い保管時間
ボードの保管期間が長すぎると、効果的なはんだ付けが困難になり、濡れない可能性が高くなります。これまで見てきたように、はんだ付け性は一般にめっきの厚さに直接対応します。長期間の保管では、はんだ付け性を良くするために必要なメッキが崩れる場合があります。 1年以上保管されたPCBは、はんだ付け性が低下し、濡れないリスクが高くなる可能性があります。
7。塗布不良のボードレジン
PCB上の樹脂が汚れると、はんだ付けを妨げ、濡れを引き起こす可能性があります。たとえば、ボードの樹脂がピンの角に付着し、それらの領域で濡れない原因となる場合があります。
8。お風呂の問題
場合によっては、プリント基板のコーティング全体に非濡れが発生することがあります。たとえば、PCBの金の表面コーティングは、無電解金浴の不均衡のために、その表面全体に非濡れを引き起こす可能性があります。
9。酸化
はんだ付けを受ける表面の酸化は、しばしば非濡れにつながる可能性があります。酸化物ははんだと母材の間に介在し、適切な接着を妨げます。これが発生すると、酸化された表面のすべての部分で非濡れが発生する可能性があります。
10。不十分なはんだペースト
はんだペーストの量が少ないと、安定したはんだ接合を確保するためにはんだペーストを適切に広げる必要があるため、濡れないことがよくあります。 PCBアセンブリが使用するはんだペーストが少なすぎると、はんだとボードの母材表面との間に適切な接着ができなくなります。幸いなことに、はんだペーストを十分に塗布すると、PCBが100％濡れることがよくあります。
11。はんだペーストの選択が悪い
一部のはんだペーストは、他のはんだペーストよりも濡れを防ぐために優れた性能を発揮します。一般に、フラックスと同様に、高活性のはんだペーストは低活性のはんだペーストよりも効果的です。はんだ付け性を高め、濡れないリスクを最小限に抑えます。
12。期限切れのはんだペースト
ボードに使用されているはんだペーストが有効期限を過ぎている場合、十分な強度のフラックスが含まれていません。フラックスは、ボードから酸化物を除去し、良好なはんだ付け性と濡れ性を可能にするほど十分に活性ではありません。
13。はんだ付け温度が不十分です
はんだ付け温度が低すぎると、回路基板の非濡れが促進される傾向があります。はんだは、母材と適切に結合するために特定の熱しきい値を必要とします。はんだ付け中の温度がそのしきい値に達しない場合、はんだはコンポーネントまたはPCBパッドに正しく付着しません。この問題は、スズ/鉛合金よりも融点が高くなる傾向がある鉛フリー合金で特に一般的です。
14。一貫性のないはんだ付け温度
はんだ付け温度が一貫していないか変動していると、PCBがフラックスを活性化できず、特定の領域ではんだの密着性が低下するため、PCBが濡れない可能性があります。 PCBの特定の問題箇所がフラックスの活性化温度に達する熱を受け取らない場合、はんだはそれらの領域に本来あるべきように付着しません。
15。ソーク時間が短すぎる
はんだが基板上に留まる時間の長さは、PCB表面の母材との接合能力に直接影響します。はんだが適切に接着するのに十分な時間がない場合、特定の場所または全面的に非濡れが発生する可能性があります。
16。ソーク時間が長すぎる
あるいは、リフロープロセス中にはんだがボード上に長時間留まると、はんだ付けが行われる前に長時間にわたってフラックスが消耗する可能性があります。ソーク時間が長いためにフラックスが非アクティブになると、濡れない可能性が大幅に高まります。
17。はんだペーストとメッキ材料の不一致
はんだペーストの種類と基板上のめっき層の材質に互換性がない場合、はんだペーストは表面部品と基板上のパッドを接続するのに効果がありません。
18。小さいチップ
小さいチップには、必然的にはんだペーストの薄い層が含まれます。このような場合、はんだペーストの層が不十分で、PCB全体を適切に濡らすことができない場合があります。
19。汚染されたフラックスまたははんだペースト
汚染されたフラックスまたははんだペーストは、ボードをクレンジングしたり、コンポーネントを効果的に接続したりせず、適切な濡れを可能にしません。汚染物質は、はんだの流れを妨げ、濡れない原因となる不要な残留物をPCBに残す可能性もあります。
これらの欠陥を修正するために、いくつかの異なる手順を実行して、良好な濡れを促進するか、最善の努力にもかかわらず発生した場合は非濡れに対処することができます。
1。酸化を減らす
酸化は、PCBの非濡れ性欠陥の最も一般的な原因の1つです。リフロー前にはんだ粉末、コンポーネントリード、PCBパッドの酸化を減らすと、ボードの濡れが悪くなる可能性を大幅に下げることができます。
2。リフロープロファイルを調整する
非濡れ性の欠陥を防ぐために、温度差を最小限に抑えるためにリフロープロファイルを微調整することから始めることをお勧めします。浸漬ゾーンを変更して適切な温度上昇と露出を提供し、欠陥を防ぐことで、リフロープロファイルを調整および最適化できます。
3。全体的な入熱を減らす
リフロー中に温度上昇が急すぎると、ブリッジング、はんだボール、トゥームストーニング、マイクロクラックなどの欠陥が発生する可能性があるため、メーカーは全体的な熱プロファイルを上げて温度上昇をより穏やかにすることがよくあります。ただし、熱が早すぎると、濡れないだけでなく、ボードの層間剥離やコンポーネントの燃焼などの他の深刻な問題が発生する可能性があります。熱入力が高すぎると、はんだペーストの耐酸化性が制限されている場合、はんだペーストのフラックス活性が低下し、濡れが悪くなる可能性があります。
4。ピークリフロー温度を上げる
全体的な入熱は高すぎてはいけませんが、ピークリフロー温度は特定のしきい値に達する必要があります。リフロー温度が十分に高くならない場合、適切な濡れが発生しないため、施設はピークリフロー温度を注意深く監視する必要があります。
5。プロファイリング時間を短縮する
リフロー中の浸漬時間を短縮することは、PCB全体の非濡れを減らすのに役立つことがよくあります。ソーク時間を短縮すると、フラックスがアクティブな状態を保ち、酸化物が除去され、適切な濡れが容易になります。
6。適切なストレージ環境を維持する
PCBの保管環境が、長期にわたってPCBの品質を維持するのに理想的であることを確認してください。保管場所の温度と湿度が長期PCB保管の基準を満たしていない場合は、調整を行うか、別の保管場所を選択することを検討してください。
7。保存時間に注意してください
保管場所が必要な基準を満たしている場合でも、保護カバープレートなしで1年以上保管されているPCBを使用しないことをお勧めします。長期間保管されたボードはめっきが劣化している可能性があり、はんだ付け性が低下し、濡れない欠陥が発生する可能性が高くなります。
8。はんだペーストの鮮度を確認する
これまで見てきたように、PCBに使用されるはんだペーストの品質は、はんだ付け性と非濡れ性の可能性に直接影響します。はんだペーストが古くなっているか期限切れになっている場合は、全面的に十分に濡れる新しいペーストを探してください。
9。高品質の金属表面仕上げを使用する
PCBの金属表面仕上げが劣っているため、濡れない欠陥が発生することがあるため、仕上げの品質に注意を払うことが重要です。耐高温性のOSPを使用することも可能です。もう1つは、無電解ニッケル浸漬金（ENIG）を使用することです。
10。硫酸を使用する
すでに濡れていない場合は、硫酸を使用してはんだと酸化物を除去します。約2％の濃度の硫酸溶液を準備し、欠陥のある各ボードを数分間その中に浸します。硫酸は、濡れが不十分なはんだや、基板上の酸化スズまたはスズの移行領域を食い尽くします。これを行うと、ボードはきれいになり、2回目のリフローと再はんだ付けの準備が整います。
プリント回路基板の非濡れ欠陥のいくつかの潜在的な原因と解決策がわかったので、電気アプリケーションでの品質、適切な濡れ、および高性能のために慎重に選択されたPCBを購入する必要があります。
プロジェクトで高品質のPCBを入手するには、MillenniumCircuitsと提携してください。アルミニウムPCB、重銅PCB、フレキシブルPCB、高速デジタルPCBなどのプレミアム片面および両面PCBを提供できます。また、独自のエンジニアリング要件に最適なボードを見つけるために、プロジェクトのニーズについて喜んで話し合います。
詳細については、今すぐお問い合わせください。
産業技術