PCB技術 - PCBパッチ溶接の要素とはんだ接合について

PCB半田付け 電子製品の組立プロセスにおける重要なプロセス. 溶接の品質は電子回路及び電子デバイスの性能に直接影響する.

優れたはんだ付け品質は、回路のために良い安定性と信頼性を提供することができます。貧しいはんだ付け方法は、部品に損傷をもたらす可能性があります、テストに大きな困難をもたらす、電子機器の信頼性に影響を与える隠された危険性を残すことがあります。

PCBパッチ溶接の分類と特性

溶接は一般に3つのカテゴリーに分けられる。

溶融溶接：溶接プロセス中に溶接継手を加熱状態に加熱し、圧力を加えずに溶接を完了する方法を指す。アーク溶接、ガス溶接など。

接触溶接：溶接過程の間、溶接を完了するために、圧力（加熱されるかどうか）を溶接に適用しなければならない。超音波溶接、パルス溶接、摩擦溶接など。

はんだ付け：電子製品の実装プロセスにおけるいわゆるはんだ付けは、主としてはんだとしてスズや鉛などの低融点合金材料を使用したソフトはんだ付けの一種であり、一般的に「はんだ付け」と呼ばれる。

二番目, の原理 PCBパッチ 溶接

電子回路のはんだ付けは簡単である。溶融はんだと溶着金属（ベースメタル）を組み合わせたプロセスであると思われるが、その微視的メカニズムは非常に複雑で、物理、化学、材料科学、電気などの知識を含んでいる。溶接の基礎理論に精通し，はんだ接合の溶接品質を向上させるため，溶接における様々な問題を自由に取り扱っている。

いわゆる溶接とは、ハンダと被溶接金属を同時に最適温度に加熱する工程であり、溶融半田は金属間の隙間を埋めて金属合金を形成する。顕微鏡的観点から，溶接は2つの過程を含み，一つは濡れ過程であり，もう一つは拡散過程である。

濡れ（横流）

湿潤としても知られているが、溶融はんだは、金属表面上に均一で滑らかで連続的かつ堅固に付着した半田層を形成することを意味する。

濡れの程度は主に溶接面の清浄度とはんだの表面張力によって決まる。

金属表面は比較的滑らかに見えるが、顕微鏡の下では無数の凹凸、結晶粒界、傷がある。はんだは、これらの表面上のバンプ及び傷跡に沿って毛細管作用によって濡れて拡散されるので、はんだ付けを行うことによって半田の流れが生じる。

流動プロセスは、一般的に、ロジンが前面の酸化膜を除去し、半田がそれに続くので、濡れは基本的には物体の表面に沿って横方向に流れる溶融はんだである。

（2）拡散（鉛直流）

溶融はんだがはんだ付けされる表面に広がる濡れ現象に加えて，はんだは固体金属に拡散する。例えば、銅部品を錫−鉛半田ではんだ付けする際には、ハンダ処理中に表面拡散、粒界拡散、粒界拡散がある。すず鉛はんだの鉛は表面拡散にのみ関与し，tinとmace原子は互いに拡散し，異なる金属の性質によって決定される選択拡散である。この拡散のために、2つの間の界面に新しい合金が形成されるので、はんだと溶接はしっかりと結合される。

（3）冶金的ボンディング

拡散の結果、錫原子と銅との接合部に合金層が形成され、強いはんだ接合が形成される。銅部品をはんだ付けしたスズリードはんだを例にとる。低温下ではcu 3 snとcu 6 sn 5が銅とはんだの界面に形成される。300℃を超えると、Cu 31 Sn 8等の金属間化合物も形成される。はんだ接合界面の厚さは、一般に3～10μmの間、温度及びはんだ付け時間によって変化する。

PCBパッチ溶接の要素

1溶接金属の溶接性

いわゆるはんだ付け性とは、液体半田と母材とが溶け出すこと、すなわち2種類の原子間に良好な親和性がなければならないことを意味する。二つの異なる金属の相互融解度は原子半径，周期表の位置，結晶型に依存する。錫−鉛ハンダは、容易に溶解しにくいクロムやアルミニウム合金を多量に含有した金属材料に加えて、他の金属材料と相互に溶解している。はんだ付け性を向上させるために，表面にスズめっきや銀めっきなどの対策が一般的に採用されている。

溶接部の清浄度

半田とベース金属の表面は「清浄」でなければならず、「清浄」とは、はんだとベース金属との間に酸化物層が存在しないことを意味し、汚染のみならず。はんだと被溶接金属との間に酸化物や汚れがあると溶融金属原子の自由拡散が妨げられ、濡れ効果を生じない。コンポーネントピンまたはPCBパッドの酸化は、「仮想はんだ付け」の主な理由の1つである。

フラックス

フラックスは酸化膜を破壊し，はんだ付け面を清浄化し，はんだ継手を滑らかで明るくすることができる。電子アセンブリの磁束は通常はロジンである。

はんだ付け温度及び時間

はんだ付け温度は最高250±±5℃で，はんだ付け温度は最低240℃である。低温はんだ接合を容易に形成するには温度が低すぎる。260℃以上では，はんだ接合の品質が劣化する。

溶接時間：濡れと拡散の2つのプロセスを完了するために2〜3 sかかる。一般に，icとトライオードの溶接時間は3 s以下であり，他の部品の溶接時間は4〜5 sである。

溶接方法

溶接方法と手順は非常に重要である。

PCBパッチはんだ接合部の品質基準

良い電気性能

高品質のはんだ接合は、はんだを作り、金属のワークピースの表面は、良好な電気伝導性を確保するために、固体合金層を形成する。金属溶接物の表面にハンダを積層して仮想溶接を形成することは、溶接のタブーである。

2 .ある機械的強度

電子機器は、時々振動環境で働く必要があります。はんだ付けの緩みや脱落を防止するためには、ある程度の機械的強度が必要である。すず鉛はんだの錫と鉛の強度は比較的低い。強度を高めるためには、必要に応じて半田付け面を高くすることができる。または、コンポーネントリード線およびワイヤは、ねじられて、溶接される前にコンタクトに引っ掛けられる。

はんだ接合部のはんだ量は適切でなければならない

はんだ接合部上のはんだが少なすぎると、機械的強度が低下するばかりでなく、はんだ接合部の早期故障を引き起こすことになるはんだ接合部に過剰なはんだ付けを行うことにより、コストが増大し、はんだ接合のブリッジング（短絡）が生じやすくなり、はんだ付け不良も防止される。はんだ接合部のはんだ量は適切である。プリント配線板をはんだ付けする際には、ハンダがパッドを充填してスカート状に広がると最適である。

はんだ接合面は明るく均一でなければならない

良好なはんだ接合部の表面は明るく均一である。これは、フラックス内で完全に揮発されない樹脂成分によって形成された薄膜が、はんだ接合部の表面を覆い、はんだ接合面が酸化するのを防止するためである。

はんだ接合部は、バリと空隙を有しない

はんだ接合部の表面にはバリや隙間があり、それは見苦しいだけではなく、特に高電圧回路部において電子製品に悪影響を与え、鋭い放電や電子機器を損傷する。

PCBはんだ接合面は清潔でなければならない

If the dirt on the surface of the 半田継手 is not removed in time, 酸性物質は成分リードを腐食する, 連絡先と プリント回路, 吸湿は漏出や短絡燃焼を引き起こす, 深刻な隠された危険を引き起こす.