PCBA技術 - SMTリフローはんだ付けにおけるはんだ接合欠陥の原因

1) Reasons for the formation of SMT低温溶接

（1）リフロー温度が低くなりすぎたり、リフロー時間が短すぎたりするため、PCB半田は十分溶融しない。

（( 2 )）コンベアベルトの振動により、冷却・凝固時の外力の影響を受け、はんだ接合部が乱され、はんだ接合面が凹凸形状を呈する。

3）PCBパッドやピンの表面汚染は，フラックス能力を阻害し，不完全なリフローを引き起こす。はんだ接合面に未溶融のはんだ粉末を観察することもある。同時に、不十分なフラックス容量も金属酸化物の不完全な除去に終わります。そして、それはその後不完全な結露に至ります;

（4）半田金属粉末は品質が劣るが，そのほとんどが高酸化粉末粒子によりカプセル化されている。

2）濡れ不良原因

1）時間，温度，リターンガスは濡れ性に大きな影響を与える。短時間または低温度では不十分な熱が発生し、不完全なフラックス反応と不完全な湿潤反応が起こり、濡れ性が悪くなる。加えて、ハンダが溶ける前に、過度の熱はパッドとピンの金属転移を酸化するだけでなく、より多くのフラックスを消費します。そして、それは結局、濡れが悪くなるでしょう

（2）ハンダアロイは品質が悪く、アルミニウムやヒ素などの不純物も濡れ性が悪い。ハンダペーストの品質は良くないが、はんだペースト中の金属粉末は高い酸素含有量を有し、はんだペースト中のフラックス活性は不十分である

（3）部品のはんだ端部、ピン部、プリント配線板パッドは、汚染されたり、酸化されたり、プリント配線板が湿ってしまい、金属濡れ性が悪い。

3）ウィッキングの理由

それは、主にピンとプリント回路基板の間の温度差および溶融はんだの表面張力に起因する. リフロー中, コンポーネントのリード線は、はんだの融解温度に達する PCBパッド, はんだが鉛に沿って上昇するように, ウィッキング現象の形成.

はんだクラックの原因

（1）ピーク温度が高すぎ、はんだ接合部が急に冷却され、はんだクラックは低温による過度の熱応力に起因する。

（2）半田自体の品質。

記念碑成立の理由

（1）部品配置方向の設計上の問題がある。一旦はんだペーストが融点に達すると、直ちに溶融する。チップ矩形成分の一端は最初に融点に達し、はんだペーストは最初に溶融し、部品の金属表面を完全に濡らす。液体の表面張力を持ち，他端は液相線温度に達しない。ペーストは溶融しておらず、表面張力よりもはるかに小さい接着力しかないので、未溶融端部の部品端を直立させる

2）パッド設計の品質は良くない。チップ部品の一対のパッドが異なるサイズまたは非対称である場合、小さいパッド上のハンダペーストは急速に溶けて、コンポーネント張力を作るために表面張力を引き起こします。パッドの幅またはギャップが大きすぎる場合、コンポーネントの一端は完全にパッドに接触することができず、結果として墓石現象が生じる

（3）テンプレートの漏れは、はんだペーストによってブロックされるか、または開口部が小さいため、半田ペーストの量が不当にならないようになり、PCBパッドの両端の表面張力がアンバランスになり、部品が立ち上がる。

（4）温度が均一でない。近くのコンポーネントの不均一な熱配布または影効果は、大きな温度勾配を生じます;

（5）配置位置をずらしたり、構成部品の厚さを誤って設定したり、配置中の高さから落下する部品に起因して配置ヘッドのZ軸の高さが高すぎる。または、配置圧力が小さすぎると、部品のはんだ端またはリード線が半田ペーストの表面に浮き、半田ペーストが部品に付着することができず、移動およびリフローはんだ付け中に位置が移動する。

（6）部品の溶接端部が汚染されるか、または酸化されるか、またはコンポーネントの端部の電極の接着が良くないので、部品の両端は、不平衡の力及び墓石現象になりやすい。

オフセット形成の理由

印刷されたハンダペーストの不正確な位置、印刷されたハンダペーストの不均一な厚さ、コンポーネントの不適当な配置、不均一な熱伝達、パッドまたはピンの貧弱なはんだ付け性、不十分なフラックス活力およびピンより多くのパッド、あまりに多くの空気量、コンベヤベルト振動などはコンポーネント逸脱を引き起こすかもしれません。特に軽量コンポーネント用。

はんだボール形成の原因

1）逆流温度曲線の不適切な設定。予熱帯の温度があまりに速く上昇し、水分と溶媒が激しく蒸発すると、金属粉末が溶媒蒸気で飛び、半田ボールが形成される予熱帯の温度が低すぎると、はんだペースト中の水分や溶剤は完全に揮発することができず、それが突然リフローゾーンに入ると半田ボールが生成されやすくなる

（2）半田ペースト自体は品質が悪い。金属粉末の含有量が高すぎるか、又は金属粉末の酸素含有量が高すぎると、リフローはんだ付け中に溶剤が蒸発し、半田ボールが形成されるので、金属粉末は散逸するハンダペーストの粘度が低すぎるか、または半田ペーストのチキソトロピーが良好でなければ、はんだペーストが崩壊して重なった場合に付着し、半田ボールがリフローはんだ付けの間に形成される

3）はんだペーストの不使用。ハンダペーストを低温キャビネットから取り出し、再加熱せずに使用すると、はんだペーストの温度が室温より低くなり、はんだペーストに水蒸気が凝縮し、半田ペーストが水分を吸収する。攪拌後、はんだペーストに多量の水を混入し、リフローはんだ付けを行う。水蒸気が蒸発して金属粉末を出し、同時に水蒸気が高温で金属粉末を酸化し、金属粉の飛沫が蓄積し、半田ボールが形成される。

4）金属テンプレート設計の不適切な構造。不適切なテンプレートの厚さと開口サイズ、テンプレートとプリント基板表面の間の非平行またはギャップ、またはテンプレートの開口サイズの腐食精度は、要件に達していない、結果として、はんだペーストの不透明な輪郭は、互いに架橋し、リフローはんだ付け後に問題を引き起こす。多数のハンダ・ボールは、ピンの間で生成される

5）pcb印刷工程の影響。過度のスキージ圧力とテンプレートの品質が悪いと、印刷中に半田ペーストパターンが付着したり、テンプレートの底部の残留ハンダペーストが時間的に拭き取られることはない。半田ペーストは印刷時にパッド以外の場所を汚染し、リフロー後に半田ボールが発生する。4分の1

（6）実装圧力が高くなりすぎ、はんだペーストを過剰に絞り出してパターン付着する。

8）架橋形成の理由

（1）はんだ量が多すぎる。不適切なテンプレートの厚さと開口サイズ；テンプレートとプリント回路基板表面との間の不均衡またはギャップ；

（2）ハンダペーストの粘度が低すぎ、チキソトロピーが良くなく、印刷後にエッジが崩れ、ハンダペーストグラフィックが付着する。

（3）印刷品質が良くないので、はんだペーストのグラフィックを貼り付ける。

パッチの配置はオフセットである。

（5）パッチ圧力が高すぎ、はんだペーストが過剰に押し出され、グラフィックが固執する。

（6）パッチの配置はオフセットであり、はんだペーストグラフィックスは手動補正後に固執する。

（7）プリント基板上の微細ピッチパッドの製造不良、パッド間隔が狭い。

9 )空隙形成の原因

1）材料の影響。半田ペーストは湿っており、はんだペースト中の金属粉末は酸素含有量が高く、再生はんだペーストの使用、プリント配線板基板の部品ピンやパッドが酸化されたり汚染されたりし、プリント配線板は湿っている。

(2) PCBはんだ付け工程 影響：予熱温度が低すぎ、予熱時間が短すぎる, 半田ペースト中の溶剤は硬化前には逃げられない, リフロー領域に気泡が発生する.

10 )ポップコーン現象形成の理由

（1）部品の管理、保管、使用により、環境中の湿度によりチップが湿気を発生し、リフロー時にチップ内や基板やピン内のガスが膨張する。

（2）還流温度曲線が間違っており、加熱速度が速すぎてピーク温度が高すぎる。