PCB技術 - プリント配線板組立溶接冷却プロセス解析

プリント配線板アセンブリ 溶接冷却 プロセス解析

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PCBアセンブリ ピーク温度から凝固点までの溶接.

この領域は液相領域である, そして、あまりに遅い冷却率は、Liquidus線, これは、IMCを急速に厚くするだけではない, しかし、はんだ接合部の微細構造の形成にも寄与しない, はんだ接合部の品質に大きな影響を与える. 例えば, 鉛フリーSn‐Ag‐Cu材料のはんだ付 PCBパッド SnまたはCuを含浸した/OSPコーティング, より遅い冷却速度は、Ag 3 SnおよびCu 6 Sn 5の生産を増加させる；Sn‐Ag‐CuはんだおよびENIGパッドはNiSn 4の形成を促進する. より速い冷却速度は、IMCの形成速度を減少させるのに有益である.

凝固点付近（220°Cから200°Cの間）で急速に冷却することは、非共晶鉛フリーはんだ凝固中の塑性時間範囲を減らすのに有利である。例えば, Sn−Ag−Cu半田の融点は、20℃°C〜216°Cである, そして、塑性時間範囲は短い. 急速冷却と凝固は微結晶粒子と最密構造の形成に寄与する, SMTはんだ接合部の強度向上のために. 時間の短縮 プリント配線板アセンブリボード 高温に曝すことは、熱部品への損傷を低減するのにも有利である。

いくつかの研究は様々な冷却斜面に関する一連のプロセス実験を行いました特定のアセンブリボードは2つのグループに分けられます、そして、2つの異なる冷却速度はリフローはんだ付けのために使われます。これらの2つのグループの最初の2つの温度帯の加熱速度と予熱時間は全く同じである。第1群は低速冷却を採用し，第2群は急速冷却を採用し，比較した。

液相領域では急速冷却は液相時間を短縮でき，pcb表面の最大成分と最小成分の間の温度差（t）を減少させ，imcの成長速度を抑制できることが分かった。

液層の急速冷却によってPCB表面の最大成分と最小成分が減少するという理論が説明されている。急速冷却の場合は、炉内に熱エネルギーが分散しているが、アセンブリボードにはほとんど滞留しないため、アセンブリボードが素早く冷却される。そして、同時に、内部の熱エネルギー線が板に残る現象が、存在しません。遅い冷却のために、アセンブリプレートの残留熱エネルギーは環境にリリースされる。そして、急速冷却と比較して、アセンブリプレートおよび一見冷却されたコンポーネントは、しばらくの間高温を維持し続ける。つの曲線の間のTは1°C°Cだけであるが、PCBアセンブリの無鉛プロセスウィンドウにも一定の影響を与える。

加えて、急速冷却は、はんだ接合部の内部応力を増加させ、これは、SMTチップのはんだ接合部およびクラックの割れを引き起こすことがある。ハンダ付け工程中の種々の材料（異なるはんだ、PCB材料、Cu、Ni、Fe−Ni合金）によって、熱膨張係数（CTE）または熱的特性は大きく変化する。例えば、Sn−Ag−CuのCTEは15.5 m×1／2×17.1×10マイナス6度／摂氏、Sn−Pb−CTEは21 ppm／摂氏、セラミックCTEは5 ppm／摂氏である。PCB材料FR−4の水平方向CTEは11〜1×1／2×15×10マイナス6度であり、垂直方向のCTEは60〜80 ppm／√°Cであり、エポキシ樹脂のCTEも60〜80 ppm／℃程度であるので、はんだ接合が固化した場合、関連材料の割れにより、PCBメタライゼーションホールめっき破壊やその他の溶接欠陥が発生する。Sn−Ag−Cu合金のピーク温度から凝固点までの冷却速度（通常245℃、摂氏245℃）は−2−1−5−6℃で一般的に制御される。

はんだ合金の凝固点（凝固点）の近傍から100℃程度まで。

半田合金線（Sn−Ag−Cu合金の凝固点216度）から100℃まで長すぎる。一方、それはIMCの厚さを増加させます。Bi被覆無鉛成分は、デンドライトの形成によって分離することができ、これははんだ接合の剥離欠陥に容易につながる。デンドライトの形成を避けるためには、冷却を加速し、216℃で1／2〜100℃の冷却速度を一般的に−2−1／2−4℃で制御する。

リフロー炉の出口は100℃程度である。

主な考慮点は、運転者を保護することであり、出口温度は一般的に60℃程度より低くする必要があります。冷却速度が高く冷却面積が長い装置のNT出口温度は低い。そのうえ、理論家は、IMCの厚さが鉛フリーはんだ接合の老化プロセスの間、増加すると思っています。したがって、100℃°Cからリフローオーブンの出口まで長すぎると、IMCの厚さが若干増加する。

要するに, 冷却速度は品質に重要な影響を与える PCB組立溶接。はんだ接合部のはんだ接合部と欠陥の内部構造, コンポーネントおよびプリント基板, 彼らは目視検査では見つけられない. これは電子製品の長期信頼性に影響する. したがって, 冷却を制御することは非常に重要です特に非晶質鉛フリーはんだ, 冷却速度は厳密に制御しなければならない. これは全体の内容です PCBコンポーネント溶接冷却プロセス解析, 読書ありがとう.