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銅基板の銀ろう付け：「錫不足」現象と改善提案

2023-07-28記者: SprintPCB

銀めっきは電子機器製造において重要な役割を果たしています。しかし、表面実装工程において「錫不足」という欠陥が頻繁に発生し、製造企業にとって多くの課題となっています。この問題は主に、大きなはんだパッドには十分なはんだが塗布されていない一方で、小さなはんだパッドは品質基準を満たしているという形で現れます。本稿では、「錫不足」欠陥の原因を深く掘り下げ、より安定的で効率的な表面実装工程を実現するための包括的な改善策を提案します。これにより、より高品質な製品を提供することで、電子機器産業の発展に貢献します。

「錫不足」欠陥を理解する

銀浸漬めっきは、電子機器製造、特に表面実装技術において、電子部品とプリント基板の橋渡し役として重要な役割を果たしています。しかし、銀浸漬めっきのはんだ付け工程で発生する「錫不足」という一般的な欠陥は、電子機器製造企業が常に直面する課題の一つです。この問題は、通常、大きなはんだパッドには十分なはんだが塗布されていないのに対し、小さなはんだパッドは品質基準を満たしているという形で現れます。このような品質欠陥は、はんだ接合部の強度低下につながり、電子部品の故障につながるだけでなく、製品全体の性能と信頼性にも影響を与える可能性があります。「錫ウィスカ」欠陥について深く掘り下げる前に、まずいくつかの重要な基礎条件を理解する必要があります。まず、スチールメッシュ内の鋼板の厚さは、表面実装工程に直接影響します。鋼板が薄いと、はんだペーストの圧力が不均一になり、パッド上のはんだの分布に影響を与える可能性があります。次に、はんだ付けを成功させるには、高品質の錫めっきが不可欠です。はんだの高さ、量、面積など、これらの要素は許容範囲内に収めなければなりません。品質を確保するには、SPI (はんだペースト検査) 機器を使用してテストし、銀含有量が 3.0% の Alpha や Kester などのプレミアムはんだペーストブランドを使用することをお勧めします。

理由1：溶接温度が不十分

「錫不足」欠陥の主な原因の一つは、大きなはんだパッドが急速に熱を吸収し、溶接温度が不十分になることです。溶接温度の不安定性と不均一性により、はんだペーストが完全に溶融せず、はんだパッドとピンが十分に濡れず、「錫不足」現象が発生する可能性があります。溶接温度不足の問題を解決するには、以下の対策を講じる必要があります。

溶接温度を適切に上げる：

溶接プロセス中の温度曲線を調整することで、はんだが完全に溶融することを確実にするために、既存の炉温度から5℃程度適度に温度を上げることが推奨されます。ただし、温度が高すぎると、はんだの溢れや部品の損傷など、他の問題が発生する可能性があるため、注意が必要です。そのため、温度テストと最適化を慎重に実施する必要があります。

炉の温度と時間を調整する：

炉温は240～245℃の範囲で制御し、はんだ付け時間を適切に調整することをお勧めします。通常は60～90秒です。さらに、リフロー時間を適度に短縮することで、はんだブリッジの発生を抑え、大きなはんだパッドからピンへのはんだの流出を最小限に抑えることができます。これらの改善策により、溶接温度の安定性と均一性を効果的に向上させ、「錫不足」現象の発生を低減できます。

理由2：銀の酸化と汚染

銀ろう付け2

銀は反応性の高い金属であるため、はんだ付け工程で酸化や汚染を受けやすいという欠点があります。これは「錫不足」不良のもう一つの重要な要因です。銀はんだパッド表面の酸化は、はんだペーストとパッド間の密着性に影響を与え、はんだ付け品質を低下させ、結果としてはんだ付け量不足につながる可能性があります。銀の酸化や汚染を防ぐには、以下の点に注意する必要があります。

配置時間を制御します。

銀メッキ基板のパッケージを開封したら、できるだけ早く、理想的には12時間以内、遅くとも16時間以内にSMT生産ラインに投入してください。これにより、銀パッドの表面が良好な状態を維持し、酸化の可能性を低減できます。

ボードの表面を素手で触らないでください。

汚染や酸化を防ぐため、作業者は銀メッキ基板の表面を素手で直接触れないようにしてください。

一定の温度と湿度の環境を維持します。

SMT（表面実装技術）工程では、銀メッキ基板の表面安定性を維持するために、一定の温度と湿度の環境に置く必要があります。一定の温度と湿度条件は、銀はんだパッドの酸化と汚染を低減し、SMTの品質を確保するのに役立ちます。上記の対策により、銀はんだパッドの酸化と汚染を最小限に抑え、「錫不足」不良のリスクを低減できます。

銀メッキ基板の「錫不足」欠陥問題を総合的に解決するには、以下の総合戦略を採用する必要があります。

定期的なメンテナンスを実行します。

生産設備とツールが良好な状態であることを確認し、炉の温度制御装置の定期的なメンテナンスと保守を実施して、安定した動作を確保します。

プロセスパラメータを最適化します。

継続的なデータ分析と生産実践を通じて、はんだ付け温度、時間、流量などのプロセスパラメータを最適化し、最適な組み合わせを見つけます。

鉄道事業者:

オペレーターのトレーニングを強化し、「錫不足」の欠陥に対する認識と対処方法を改善して、操作ミスによる問題を削減します。

自動化テクノロジーを実装する:

SMT (表面実装技術) プロセスの安定性と一貫性を向上させ、人的要因が生産品質に与える影響を軽減するために、より高度な自動化機器の導入を検討してください。

サプライチェーンの連携を強化:

はんだペーストサプライヤーとの緊密な連携を構築し、供給安定性と品質管理を確保します。銀めっき工程における「錫不足」欠陥は、一般的でありながら回避可能な問題です。はんだ付け温度と時間を調整し、銀パッドの酸化や汚染を防ぎ、包括的な改善戦略を実施することで、この問題に効果的に対処し、表面実装技術の品質と安定性を向上させることができます。さらに、先進技術と管理手法を継続的に探求することで、電子機器製造業界をより高いレベルへと導き、持続可能な発展に貢献します。「錫不足」欠陥を最小限に抑えるための共同の努力を通じて、電子機器製品の信頼性と性能を向上させ、消費者の高品質製品に対する高まる需要に応えることができます。さらに、「錫不足」欠陥の解決は、電子機器製造企業に大きな経済的・商業的利益をもたらします。まず、不適合製品の生産を削減し、製品リコールや顧客からの苦情のリスクを低減することで、企業の評判とブランドイメージを守ることができます。第二に、生産効率と製品品質の向上、製造工程におけるロスと手戻りの削減、そして最終的には生産コストの削減と企業の収益性向上につながります。競争の激しいエレクトロニクス業界において、表面実装技術の継続的な改善は極めて重要です。技術の進歩と市場の変化に伴い、私たちは新しい材料、設備、そして表面実装技術の最新動向を綿密に監視する必要があります。継続的な学習と適応を通してのみ、業界での競争力を維持し、電子機器製造の進歩を推進することができます。

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