PCB技術 - PCB基板鉛フリーはんだ接続を決定する因子

どんどん鉛フリーで PCB基板電子製品 市場で, 信頼性の問題は多くの人々の注目の的になった. 他の鉛フリーに関する問題とは異なる（合金選択など, プロセスウィンドウ, など.), 我々はしばしば信頼性について非常に異なる意見を聞く. 初めに, 多くの「専門家」は、鉛フリーが錫鉛より信頼できると言いました. ちょうど我々がそれが真実であると思ったとき, もう一つの「専門家」は、錫鉛が鉛フリーより信頼できると言いました. どちらを信じるべきか? それは特定の状況による.

PCBフリーはんだ接続の信頼性は、非常に複雑な問題であり、多くの要因に依存する。単純に次の7つの要素を列挙します。

1）溶接合金に依存する。リフローはんだ付けのために、「主流」PCB無鉛半田合金は、Sn−Ag−Cu（SAC）であり、ウエーブはんだ付けは、SACまたはSn−Cuでよい。sac合金とsn‐cu合金は異なる信頼性特性を有する。

2）プロセス条件に依存する。大規模で複雑な回路基板に対しては、はんだ付け温度は通常260℃程度であり、プリント基板部品の信頼性に悪影響を及ぼす可能性があるが、最大リフロー半田付け温度が比較的低いため、小型回路基板に対する影響は少ない。

3)PCBによる積層材料一部のPCB基板（特に大型で複雑な厚い回路基板）は、階層化を引き起こす可能性があります。積層クラック, クラック, 積層材料の性能によりPCBの鉛フリー溶接温度が高くなるため、CAF（導電性陽極線ひげ）。失敗などの失敗率が上がった. プリント配線板表面コーティングにも依存. 例えば, 観察の後, 溶接とNi層との間の継ぎ手（ENIGコーティングから）は、溶接とCuとの間の継ぎ手（例えばOSPや含浸銀）よりも破断しやすいことが分かった。特に機械的衝撃下（例えば落下試験中）で。加えて, 落下試験中, PCB鉛フリー はんだ付けはPCBの亀裂を引き起こす.

4）成分に依存する。プラスチックパッケージ部品、電解コンデンサなどの特定の部品は、他の要因よりもハンダ付け温度の増加により影響を受ける。第二に、錫線は、長い耐用年数のハイエンド製品のファインピッチ成分に注意を払う別の信頼性の問題である。加えて、SAC合金の高い弾性率はまた、部品に大きな圧力をかけ、低k誘電率を有する構成要素の問題を引き起こす。

5）機械的負荷条件に依存する。sac合金の高い応力速度感受性は，機械的衝撃（落下，曲げなど）の下でのpcb無鉛はんだ付け界面の信頼性により注意を要する。高いストレス速度の下で、過度のストレスは、容易なはんだ付け相互接続（そして/または、PCB）につながります。

6）熱機械的負荷条件に依存する。熱サイクル条件下では，クリープ／疲労相互作用は損傷累積効果（すなわち，構造粗大化／弱化，亀裂の出現と膨張）を通じてはんだ接合破壊につながり，クリープ応力速度は重要な因子である。クリープ応力速度は、はんだ接合部に対する熱機械的負荷の大きさによって変化するので、SAC半田接合は、「比較的穏やかな」条件下でSn−Pbはんだ接合部よりも多くの熱サイクルに耐えることができるが、Sn−Pb半田接合より低い「より厳しい」条件下では、より低い熱サイクルに耐える。熱機械的負荷は、温度範囲、構成要素の大きさおよび基板と基板との間のCTE不整合の程度に依存する。

例えば、熱サイクル試験に合格した同一の回路基板上では、SACはんだ接合部にCuリードフレームを有する構成部品がSn−Pb半田接合よりも熱サイクルを受け、42合金リードが使用されていることが報告されている。フレーム（PCBのCTE不整合がより高い）の構成要素は、Sn - Pbはんだ接合よりSAC合金ハンダ接合において、以前に失敗する。同じ回路基板においても、0402セラミックチップデバイスのはんだ接合部がSAC中を通過する熱サイクル数は、Sn−Pbのそれを超え、一方、2512成分の熱サイクル数は反対である。他の例を挙げると、FR 4上の1206セラミック抵抗器のはんだ接合部は、0～40°Cと150°C°Cとの間の熱サイクル中のSn−Pbよりも後の鉛フリーPCBはんだ付けに失敗すると主張する。

7) 加速度係数によって異なります。これも興味深い、非常に密接に関連する要因です, しかし、それは全体の議論をはるかに複雑にする, SACやSn−Pbなどの異なる合金は異なる加速係数を持つからである。したがって, の信頼性 プリント配線板鉛フリー はんだ接続は多くの要因に依存する.