フラックス内の微小はんだボール | パターン設計開発支援サイト

フラックス内の微小はんだボール 
ソルダペーストの加熱だれ
 加熱だれで、薄らにじんだ状態になると発生します。  
   この状態はペースト種、印刷厚の違いで、
 発生するパッドパッド間距離が異なることから、
 一概に決まった個所でボールが発生するとはいえません。
   
 完全にショートしたパッド間ではリフロー後の
 ブリッジが発生しやすい為、この状態にしてはいけません。 
 加熱だれの抑制には、プリヒート迄の昇温速度を
 抑えることが有効といわれています。  
   
 プリヒート後の状態を確認し、
加熱だれが
発生している ようであれば、
 “リフロー炉のコンベア速度を下げる”、
 “プリヒート迄のゾーン数を増やす”
 などの対応で昇温速度を調整する必要があります。 
フラックスの流出により発生するはんだボール
 はんだ粉の溶融に伴いペースト内のフラックスは、 
 はんだ外へ流出します。  
 この時、溶け遅れた粉末がフラックスに流し出され 
 はんだボールとなります。 
 これを緩和する為には、溶融温度付近の昇温速度を
抑え、
 フラックスの流出速度を遅らせることと、 
 溶融迄の熱劣化を抑えて(プリヒート温度を下げる、 
 プリヒート時間を短くする等)、   
はんだ粉末の酸化
による溶け遅れを抑えることが有効。 
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プリント基板実装のお問い合わせ② | パターン設計開発支援サイト

プリント基板実装について、過去にお問い合わせのあった内容の

ご回答です。 

■必要データ
Q:

実装を行うのに必要なデータを教えて下さい。


A:

以下のデータのご支給をお願いいたします。

 基板・メタルマスクのガーバーデータ

 部品座標リスト

 実装用最終部品表(Excelデータ)

 実装時の注意点

※ 一部データの無い場合も対応可能です。  ご相談ください。


■メシン目
Q:

基板を面付けする際、ミシン目を増やすことで基板の反りは無くすことができますか。

A:

確実に反りを無くすことはできませんが、

Vカットの場合に比べれば、反りを無くすことはできます。

■メタルマスクの保管
Q:

メタルマスクの保管期間、金額について


A:

最後に実装のご依頼を頂いてから、半年経過すると、

今後の対応について確認をさせていただいています。


保管期間について、特に上限はありません。


保管・廃棄に関して、費用は発生いたしません。

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プリント基板実装のお問い合わせ① | パターン設計開発支援サイト

プリント基板実装について、過去にお問い合わせのあった内容の

ご回答です。 

■ご支給部品
Q:

表面実装部品は、リールで支給する必要がありますか。


A:

員数・部品の種類にもよりますが、バラ品での対応が可能です。

(バラ品の1005部品の手実装は可能です)

場合により対応不可能な場合がございます。


リールまたはテープカット品でのご支給が難しいものがございましたら

事前にご連絡をお願いいたします。


基本的には、リールまたはテープカット品にて、

余剰も含めたご支給をお願いいたします。


■部品座標データ
Q:

面付け基板の部品座標データについて、

個片(基板単面)の座標データしかありませんが、

実装対応は可能でしょうか。


A:

対応可能です。

個片の座標データがあれば、

社内で面付け編集を行い実装対応可能です。

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はんだボール | パターン設計開発支援サイト

はんだボールは大きさ、発生位置から発生原因の推定が可能です。


大きさですが、はんだ粉の単独流出か、複数個の融合なのかに着目します。


はんだ粉径は10〜40μmですので、50μm以上の大きさの場合は、

複数個の融合と考えられます。 


発生位置ですが、フラックスの外側に発生するボールは、

   1:「印刷部からの飛散」

   2:「付着」 の2つの原因に分かれます。 


1:「印刷部からの飛散」 


  吸湿によりフラックス中の水分量が増加するとリフロー炉内で突沸し、

  パッド周辺にペーストが飛散する。

   この状態ではんだが溶融するとフラックス外のはんだボールとなります。

  はんだ粉は一粒づつ飛散する事はありませんので、  大ボールとして残ります。 

2:「付着」 

  付着によるはんだボールの例です。

    ・メタルマスクの基板面に付着していたはんだ粉末の転写。

       ⇒対策・処置 メタルマスク洗浄強化、検査強化

    ・手はんだによるリペア、後付時の付着

       ⇒対策・処置 手はんだ技能向上、検査強化

    ・印刷ミスのペースト拭き取り時の付着

       ⇒対策・処置 印刷ミスした基板の再利用禁止、洗浄方法再考、

      検査実施

    ・チップ部品外部電極の不具合によるはんだ爆ぜ

      ⇒対策・処置 部品改善、部品変更 


付着の場合は、はんだ粒、溶融はんだが直接基板に接触する為、

付着形状がいびつになっていることも多いです。 


ボール形状、付着部周辺のフラックス有無も、その原因を考える場合の

大切な情報源の為、注意深く観察する事が重要です。 

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リフローはんだ付けの加熱方式 | パターン設計開発支援サイト

リフローはんだ付けの代表的な加熱方式には、 
・ホットエアー方式 
・ベーパーリフロー方式 
があります。 

はんだ付けの方式は、部分加熱法と全体加熱法の 
2種類に大別でき、ホットエアー方式は部分加熱法、 
ベーパーリフロー方式は全体加熱法の1つです。 

ホットエアー方式は、空気,N2ガスなどを加熱送風機 
を用いてノズルから噴出させ、部分的に加熱し
はんだ付けします。

温度調整は発熱体及びガスの流出で調整しています。

 このホットエアー方式は、QFP,SOP等表面に
露出して いるリードを直接加熱するのに適した
加熱方式として 普及していましたが、
BGAやCSP等ボールのパッケージ 底面にある部品の
普及に伴い、この方式では対応が 困難となって
きました。 

ベーパーリフロー方式は、特殊な不活性ガスを用いて
ヒータで加熱、沸騰させ、その飽和蒸気中に表面実装部品を
搬入したとき、放出される気化潜熱で、
はんだ付けするものです。 


特徴としては熱ストレスが小さい、部品形状に関係なく加熱が均一、
精密な温度制御が可能、熱伝導効率が 良い、酸化・汚れが少ない等の
利点があります。 

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インサーキットテスター | パターン設計開発支援サイト

■インサーキットテスター 
 はんだ付け検査後に調整を必要とする回路では、
 プリント配線板内にテストランドを設け、 
電気検査を行いつつ調整していた。
 さらに、搭載部品そのものが指定された定数の部品かを
確認する機能も
 この検査装置に組込んで検査していた。 
 さらに、
 IC内部にテスト用回路を設けてテストする方法も検討され実用化された。 
 近年では回路がアナログからデジタルに変わり、調整機能もアナログの
 可変抵抗器からデジタルのメモリICに変わったため、予めメモリに信号を
 記憶させた後にプリント配線板にデジタル信号を入力し、その出力回路の
 信号を確認するテストへと変わってきた。 
 このようにはんだ付け品質を検査し、次にインサーキットテスタで機能確認
 するのではなく、一括してインサーキットテスタで検査するようになってきた
 のは、はんだ付け品質で不良が出ても修理が出来ない状況になった為である。 
 このため、実装では各工程の品質管理を徹底する活動を行い、結果として
 部品・材料の受け入れ規定や規格化が進んだのである。
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めっきの種類と特性 | パターン設計開発支援サイト

めっきの種類と特性

電子機器製造において、

ソルダリングの対象となる金属には色々あり、

金や銀のようにソルダリングしやすい金属と

アルミニウムやニッケルのようなソルダリングの難しい金属があります。

ソルダリングの難しい金属には

表面にソルダリングしやすい金属をめっきして

ソルダリングを行うのが一般的です。

ソルダリングに用いられるめっきの種類と特性を 表にしました。

ソルダビリティの良好な金、銀、錫、ソルダが用いられています。

ソルダビリティの悪いニッケルは長期安定性がある為、

下地のめっきとして使用されており、このニッケルめっきの上に

ソルダビリティの良好なめっきが施されています。

めっき ソルダビリティ
(金属結合により
強固に結びつく性質)
ソルダへの
溶解速度
長期安定性 処理の
経済性
備考
Au(金) 良好 速い 良好 高い 機械的特性劣化、電気的特性良
Ag(銀) 良好 速い 普通 普通 電気的特性良、硫黄で硫化銀生成 
Cu(銅) 普通 普通 悪い 普通 酸化大、下地めっきとして使用
Sn(錫) 良好 速い 普通 普通 経時的劣化大
Ni(ニッケル) 悪い 遅い 良好 普通 下地めっきとして使用
ソルダめっき 良好 速い 良好 普通 保管性良
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フリップチップ実装のバンプ材 | パターン設計開発支援サイト

フリップチップ実装は、ワイヤーボンディングに代わる実装方式で、 

バンプと言われる、こぶ状の導体突起をプリント基板のパターンに

形成し接合する方式です。

この利点は、実装面積が小さくでき、製品の小型化と配線も短くなることで

電気的特性が向上します。

バンプ材として、

はんだが主流となっており、ハンダバンプの形成方法は

メッキ法・印刷法・ハンダボール搭載法等が有り、

コスト・量産性等の面からハンダボール搭載法が注目されています。

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熱電対 | パターン設計開発支援サイト

温度を測るセンサ部品に熱電対があります。

日常目にする温度計は指針表示のアナログやデジタル表示が
ほとんどですが計測分に熱電対は使用されておらず、
アナログ表示はバイメタル(温度によって2種の金属貼り合せ板の
反り量が変わる)、デジタルではサーミスタ(温度によって導体の
抵抗が変化)が使用されています。

熱電対の用途としては、特定の狭い範囲を正確に測定しなければならない時に主に使用されます。

合金を含め、どの様な異種金属の接合からでもその組み合わせ固有の
電圧が発生するゼーベック効果(物体の温度差が電圧に直接変換される現象)
を使った温度センサです。


・熱電対素線
 熱電対用の素線のこと。
 コーティングした素線、テフロン等の被覆素線があり
 区別の為、裸素線とも言われます。

・熱電対
 対が出来ていれば熱電対。
 裸素線を使用した熱電対を先の閉じた細い金属
 パイプにセラミック粉末とともに充填し
 使い勝手をよくしたシース熱電対はポピュラーなタイプ。

・極細線
 熱電対の導体直径において細線、極細線の境界は
 メーカー毎で相違。
 およそ100μm以上が細線、100μm未満が極細線の境界。

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マニュアルソルダリングの要点は

 ①接合部の清浄化

 ②ソルダリング用こて先の設定温度、加熱位置と加熱時間などの  加熱条件

 ③ソルダ供給の量、供給タイミング及び供給方法

の3点が挙げられます。

上記の3点の条件設定、作業の安定性を確保することは容易ではありません。

マニュアルソルダリングにおける不良は、上記の3点の不適切さに
起因しているものが殆どで、その対策はそれらの項目の条件設定、
作業を見直すことです。

不良項目 原 因 対 策
ぬれ不良 こて先の加熱位置が不適切 接合部全体を加熱できる位置にこて先を当てる
ソルダの供給位置が悪い ソルダが全体に回るような位置にソルダを供給する
加熱温度が低く加熱時間が短い 接合部の熱容量に適した温度、時間でソルダリングを行う
ソルダ量
過剰・不足
こて先の酸化、炭化物の付着により、
ソルダ量のコントロールが不安定
こて先の酸化防止や清浄化などのメンテナンスを行う
線ソルダの径が不適切 接合部に合わせた適正なソルダ径の線ソルダを使用する
ソルダの供給量が不安定 ソルダを安定して供給できる作業姿勢を確保する
品質基準の理解不足 品質基準をしっかりと理解する
フローアップ
不足
 
ソルダの供給量不足 接合部に合わせた適正なソルダ量を供給する
ソルダを供給するタイミングが不適切 加熱後速やかにソルダを供給する
加熱温度が低く加熱時間が短い 各接合部の熱容量に適したこて先を選定し、
適正な設定温度・加熱位置でソルダリングを行う
ウィッキング
不良
 
ソルダの供給量が多い 接合部に合わせた適正なソルダ量を供給する
設定温度が高い 接合部の熱容量に適した温度でソルダリングを行う
ソルダリング時間が長い 接合部の熱容量に適した時間でソルダリングを行う
表面あれ こて先の設定温度が高い 接合部の熱容量に対して適正な温度に設定する
ソルダリング時間が長い 接合部の熱容量に対して適正な時間でソルダリングを行う
度重なる加熱のみによる補修 ウィッキングワイヤなどでソルダを除去した後、再ソルダリングを行う
コールド
ジョイント
こて先設定温度が低い 接合部の熱容量に対して適正な温度に設定する
ソルダリング時間が短い 接合部の熱容量に対して適正な時間でソルダリングを行う
こて先の当てる位置が悪い 適正な加熱位置でソルダリングを行う
基板の
加熱損傷
こて先設定温度が適正でない 接合部の熱容量に対して適正な温度に設定する
加熱時間が短い 接合部の熱容量に対して適正な時間でソルダリングを行う
基板加熱中に機械的ストレスを加えた 接合部に機械的ストレスを与えないようにソルダリングを行う
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■チップ表面とプリント基板を電気的に接続する際、 

 チップの回路面を下に向けて、チップの表面(回路面)上にアレイ状に並んだ

 突起状の端子(バンプ)を介して、 チップと基板とを直接電気的に実装をします。

 ワイヤ・ボンディングに比べて実装面積を小さくでき、 配線が短いために

 電気的特性が良いという特徴もあります。 

 小型,薄型に対する要求の強い携帯機器の回路基板や、

 電気的特性が重視される高周波回路基板にも非常に有効です。 

 フリップチップ実装技術は、バンプの材質や接合の種類により 様々な工法があり、

 パッケージ形状(ピン数、ピッチ、要求特性、要求コスト)、 基板材料や表面処理に

 応じて最適なフリップチップ実装工法を適用しています。


■弊社でも近年フリップチップ試作実装のご依頼が増えてきております。 

 ACF(異方性導電フィルム)を用いたガラス基板(パネル)とFPCの接続。 

 COG(Chip On Glass)、COF(Chip On FPC)等の他にもコネクタ代替・

 はんだ代替としての用途(FPC同士をACF接続することによるコネクタレス化、 

 はんだでは難しい狭ピッチのコネクタと基板のACF接続)等 ご依頼は様々です。

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外観検査の項目は単にはんだ部分だけではなく

はんだ条件、部品の加工状態等、 

一連の製造プロセスを考慮した検査を行なっています。 

①実装状態、形状への外観検査

 基板の破損、損傷、部品の搭載位置、有無、方向、 極性、浮き、傾き、

 フォーミング状態、寸法、 線材の端末処理、その他

②はんだ部分の外観検査 量(過不足)、割れ、光沢、ぬれ、ピンホール、

 ブローホール、その他 良い例、悪い例、を熟知する事、 はんだ付けの理論を

 理解する事、 基準を把握、理解する事、生産させて頂いた製品の機能を満足させる為に

 基準を明確にした良否判定を行なっております。

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プリント基板の開発実装サービス

アート電子では、プリント基板の実装業務を行っています。
今回は製造技術チームを紹介します。

製品開発の期間はどんどん短くなってきています。

試作実装への短納期対応のご要望も多くいただくようになってきています。

アート電子の実装業務の特徴としては、
 ①試作実装に特化している。
 ②量産工場と同等の設備での対応。
 ③バラ品、ハシ品などの部品のご支給にも対応できる。
 ④角チップ部品を中心に社内在庫部品を多く持っている。
 ⑤部品手配が行える。
 ⑥時間シフト、土日シフト勤務を行っている。     などが挙げられます。

これにより、
 ①実装仕様、実装台数などの急な変更に対応できます。
 ②量産時と同等の条件で試作時の問題点をフィードバックできます。
 ③お客様のお手持ちの部品を活用できます。
 ④社内在庫部品を無償でご使用いただけます。
 ⑤お客様から部品手配の手間を省きます。
 ⑥特急対応が可能です。

実装業務の実績は15年になります。当初から試作中心の実装対応 をしております。

鉛フリー・共晶はんだの対応、X線検査、リワーク、 改造などの対応も可能です。

設計同様、お客様名は公表していませんが、多くのお客様とお取り引き があり喜ばれております。

プリント基板の試作実装のご予定がありましたらご相談ください。

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アート電子では、BGAリワーク装置、X線検査機を所有しております。
 
開発を進めている中で、新しいバージョンのCPUが発売されたので
乗せ替えをして試したいというお客様が増えている気がします。

BGAのリワークのみ、X線検査のみのお仕事も承っております。
 
お困りのことがございましたら下記までお問い合わせください。

info@art-denshi.co.jp 

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住所

〒433-8104
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アクセス

浜松駅バスターミナル⑬のりば
50 市役所:山の手医大 浜工東下車(所要20分)
56 市役所・萩丘住宅テクノ都田浜工高前下車(所要20分) *アート電子社屋まで ともに 徒歩5分