鉛フリー温度プロファイル-予熱条件がはんだ表面に及ぼす影響

Pbフリーはんだ付けににおいては、厳しいリフロープロファイルに耐え、持続・安定した活性力と優れた耐熱性が要求されます。これらの性能を満たした最新のPbフリーソルダペーストの選択が重要となってきます。一方、基板上の多種の部品に適した、リフロープロファイルの温度設定も重要な要素となります。

ここでは多種の部品に最新のS3X58-M406シリーズソルダペーストを使用し、予熱の温度条件がはんだ接合部にどう影響するかを観察しました。下記に示したように、典型的な3タイプの温度プロファイルを使用しました。リフローゾーンは全タイプ同じ設定ですが、予熱ゾーンのみ温度設定が異なります。

各プロファイルでリフローしたところ次の結果が得られました。プリヒートの影響が、はんだ接合部の表面に現れており、この差は接合不良の原因として顕著に現れます。

予熱の条件が厳しい場合、狭いピッチの部品、特にマイクロBGA・CSPにおいては、フィレットを十分に溶融させるのが困難となります。これは、小さいパターン上ではソルダペースト中のフラックスの絶対量が少なくなり、これが高温にさらされたためです。

Sn・Pbはんだと比較して、Pbフリー合金は、Snの含有量が多くなります。その為、Sn・Pb合金より、Pbフリー合金の方が、Snの酸化度合いが大きくなります。プリヒート時、過剰な熱にはんだがさらされた場合、はんだの酸化が促進されます。そのためリフロー時にフラックスの活性を必要以上に使うため良好なはんだ接合が行えません。したがって、確実に酸化膜をはんだ粉から除去する為には、フラックスの酸化膜除去能力を更に向上させる必要があります。

また、Pbフリーはんだ付けにおいては、はんだフィレット表面はザラついているとの考えが一般的ですが、最新の良好な活性のソルダペーストを使用し、最適な温度プロファイルを設定することにより、表面の平坦性が向上し、狭ピッチ部品での十分なはんだ溶融が可能となります。

Gordon Clark
Director Global Support

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