よくあるPCBはんだ付け欠陥と実践的な修正方法

1. 穴の充填不足

PCB基板のはんだ付けにおいて、穴の充填不足は、部品実装用の予めドリルされた穴を持つPCBで最も一般的な問題の一つです。簡単に言えば、基板にドリルされた穴を埋めるのに必要な十分なはんだがない場合、溝でアンダーフィリングが発生し、はんだが冷却されるとプリント基板に適切に接着しません。

幸い、穴の充填不足は修正可能です。PCB設計者として、この問題を修正する最善の方法は、基板を複数のプレはんだチェックにかけることです。使用するフラックスの種類を確認し、基板全体を覆う十分な量のフラックスがあるか確認することを忘れないでください。また、ピンの直径とパッドのサイズが一致することを確認することも重要です。

2. はんだ接合部の隙間

PCBのはんだ付けにおいて、基板上のはんだ接合部が正しい状態にあることを確認することは、電子機器構築において重要です。隙間のある弱いはんだ接合部は、機器が意図通りに機能しないか、はんだ接合部が断続的に剥がれる可能性を生みます。残念ながら、はんだ接合部の隙間は、多くのプリント基板はんだ付け技術者が直面する典型的なフローはんだ付け欠陥です。

すべてが失われたわけではありません。設計者がはんだ接合部を開発するのに役立ついくつかのポイントがあります：

1. はんだ付けが必要な表面全体がグリスフリーで清潔であることを確認する
2. はんだ付けするコンポーネントがしっかり固定され、はんだ付けプロセス中の移動を防止する（移動ははんだ接合部の隙間を生む）
3. 接合部のはんだが冷えるまで変更を加えない
4. ドライジョイント（乾燥接合）を避けるため、はんだごてをすぐに取り除く（これが隙間の原因になる）

3. パッドピッチ

一般的に、プリント基板への穴あけを避けられるなら、そうすべきです。しかし、時に基板への穴あけを避けられないこともあります。多くの場合、PCBに穴を開けることになり、それがピッチパッドを必要とするときです。ピッチパッドには、組成時に溶融する材料が含まれます。再び、PCB基板はんだ付けにおいて、最適なピッチパッド材料を選ぶことは大きな課題です。中には任務に耐えられないものもあります。

しかし、上記の問題を避けるためには、はんだ付けプロセス開始前に、ピッチパッドを正しく敷き詰めるために相応の時間をかけることが不可欠です。また、優れた結果を望む設計者として、0.55mm以下の低ピッチを目指す必要があるかもしれません。

4. ソルダーレジストの適用

ソルダーレジスト（はんだレジスト）はPCB技術の不可欠な部分です。プリント基板上のソルダーマスクまたはソルダーレジストはいくつかの重要な機能を果たします。例えば、PCBを機械的課題と腐食から保護します。また、ウェーブはんだ付けプロセス中の機械的問題から基板を守ります。

しかし、PCBのウェーブはんだ付けにおいて、ソルダーレジストの適用は多くのPCB基板はんだ付け技術者が直面する大きな課題です。ウェーブはんだ付けで欠陥を避けるには、溶接が必要な領域のみを露出させるべきです。しかし、溶接レジストの適用不足は、多くのPCB設計者が直面する一般的な欠陥です。

5. ソルダーマスクの変色

はんだマスクの汚れは外観上の問題に見えても、その原因はメーカーによって徹底的に調査される必要があります。変色したコスチューム（原文ママ、おそらく「コート」や「マスク」の誤り）は、PCB上、ソルダーレジスト上、コンベアベルト上、あるいはウェーブはんだ付け装置内で容易に特定できます。一般的な原因には、異なるフラックス成分の使用、ウェーブはんだ付け時の複数バッチの混合、工程途中でのソルダーマスクタイプや厚みの変更などがあります。

ソルダーマスクの変色も、多くのプリント基板メーカーが遭遇する一般的なウェーブはんだ付け欠陥です。変色を防ぐには、使用するPCBはんだ温度範囲を監視し、異なるフラックス材料の使用を避け、同じソルダーマスク厚を維持する必要があります。

6. 浸透不良

メッキスルーホールにフラックスが存在し、基板表面側ではんだ接合部を効果的に形成できる必要があります。完璧なプリヒート条件を達成すれば、フラックス浸透が有効になり、高品質なプリント基板が得られます。浸透不良は、不十分なプリヒートまたはフラックスの適用減少が原因となります。

浸透不良を解消するには（特にフラックス関連の場合）、少量のフラックスではなく適切な量のフラックスを使用することが不可欠です。また、基板の意図した領域に材料が浸透するよう、十分なプリヒートが必要です。

7. リフトしたコンポーネント（トムストーニング）

トムストーンとも呼ばれるリフトしたコンポーネントは、ウェーブはんだ付け中にプリント基板から浮き上がった部品です。最も一般的な原因には以下があります：

1. 温度とはんだタイプに関して異なるニーズを持つ成分の使用。
2. 間違ったリード長、特に他の部品が平らなまま柔軟なPCBが曲がるウェーブはんだ付けの実施。

プリント基板の反りを適切に修正するには、使用しているPCBのタイプとその熱的力をダブルチェックする必要があります。間違ったリード長に対処するには、はんだ槽に当ててスルーホールを通して押し出す必要があるかもしれません。最後に、PCBの熱的許容範囲とすべての部品をチェックすることが重要です。異なるはんだ付け温度要件を持つコンポーネントは、ウェーブはんだ付け時に浮き上がる可能性があります。これを避けるには、使用部品が同等の要件を持つことを確認することが不可欠です。

8. はんだボール現象

はんだボール現象は、PCB設計者が直面するもう一つの課題、特にウェーブはんだ付けプロセスで発生します。プリント基板のリード近くではんだの小さな粒子が再付着するときにはんだボールが発生します。主な原因には、高温はんだの使用、基板から分離したはんだの落下、液体ガスが基板に吐き戻されることなどがあります。

一般的なはんだボール問題の修正方法はいくつかあります。しかし、最も良い修正方法の一つは、PCB設計段階に遡ります。PCB作成時に使用したいはんだマスクを選択する際、できるだけはんだが付着しにくいものを探してください。また、はんだ槽への空気流量と、はんだ槽環境内の窒素比率も確認する必要があります。

9. ソルダーマークの生成

プリント基板製造において、ソルダーマークは位置参照で一般的です。ソルダーマスクは、銅の小さな塗りつぶされた円と、ソルダーレジスト層からのクリアエリアで構成されます。ウェーブはんだ付け時にソルダーマークを生成するのが難しい場合があります。

位置参照を正しく行うには、適切な機械や設備を使用して位置参照用のソルダーマスクを生成することが不可欠です。

まとめ

以上、10の一般的なウェーブはんだ付け欠陥とその解決策をご紹介しました。これらは、 otherwise 優れたPCB設計を台無しにする可能性が高い一般的な問題です。しかし、上記のケースが常にあなたに起因するとは限らないことも認識しておく必要があります。

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