実装条件とはんだボールの関係

錫鉛共晶はんだから鉛フリーはんだにシフトしていくなかで、高温条件でのリフロー挙動の違い、はんだの溶融性の違いが主原因となるはんだボール(サイドボール)への対応が必要となっています。
はんだボールの抑止のための実装工程の対応として印刷設定要因(マスクパターン設計、印刷条件設定、印刷機、マスク精度、基板精度など)、マウンター設定条件(チップ押し込み設定、X軸、Z軸マウント精度など)、リフロー設定条件 (予備加熱条件、本加熱条件など)を適切にすることではんだボールの発生を抑えることができます。
今回は印刷条件、マウント条件、基板設計とはんだボールの関係について報告します。

印刷条件とはんだボールの関係

印刷枚数を重ねると、印刷時のにじみが発生し、はんだボールの発生につながっていることが確認できます。はんだボールの発生を抑えるには、印刷時のにじみを抑えることが重要となります。印刷条件の適正化、マスクの洗浄間隔を短くする、メタルマスクを新しくする等で、はんだボールの発生を抑えることができます。

マウント条件とはんだボールの関係

マウント圧(マウント高さ)が高くなると、部品搭載時にソルダペーストがつぶれて、プリヒート時に部品下に流れ込み、はんだボールの発生につながっていることが確認できます。
部品下に流れ込んだソルダペーストが離れてしまうと、はん だボールの発生となりますので、マウント圧を低くする事で、はんだボールの発生を抑えることができます。

実装パターンとはんだボール

チップ部品下のPad間隔を広くする事で、はんだボールが減少する事が確認できます。
設計によって、Padの変更が出来ない場合も、マスク開口を調整する事で、はんだボール発生に効果があることも確認されています。チップ下のはんだ量を減らす事が重要となります。

はんだボールの対策方法

印刷工程 マウント工程 基板、マスク設計
材料に合った印刷条件(印刷にじみが発生しにくい条件にする)
マスクの洗浄間隔を短くする
マウント圧を低くする(マウント高さを高くする)
マウントズレを無くす
Padの間隔を広げ、部品下へのはんだ流れ込みを抑える。
マスクの開口を狭めて、部品下へのはんだ流れ込みを抑える。
メタルマスクを薄くして、はんだ量を少なくする。

はんだボールへの対策は、部品下に流れるはんだを少なくする事が重要となります。上記内容と共に、前回報告した、リフロープロファイルの調整も併用する事ではんだボールの発生量はより少なくなります。

実装不良については、様々な要因が重なり発生します。実装材料、実装ライン、個々の状態、条件を確認し、調整する事で、安定した実装が可能となります。

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