不良モードのトレンド解析

はじめに

弘輝では、弊社の製品をご利用頂いているお客様向け技術サポートの一環として、お客様で何らかの不具合の発生した基板や部品をお預かりし、 解析してお客様の元で発生する不良の原因を解明する、「不良解析サービス」を行っています。
本サービスは開始以来すでに10年を経過しており、非常に多くのお客様からご依頼いただきご好評を得ている、弊社ならではのサービスです。 依頼件数は着実に増加を続け、社内の知見・経験も大変充実してまいりました。 今回サービス開始10年の節目として、解析サービスをご依頼いただいた案件について、 過去10年の依頼内容を分析いたしましたので、不良モードのトレンドにつき以下にご紹介します。




1.依頼内容

開始当初の2005年のトレンドは「はんだクラック」でした。2000年が鉛フリー元年と言われますが、ちょうど5年が経過し、適用製品も増えてきた一方、鉛フリー化によりはんだの耐久性が問題となってきた時期です。 また、弊社では対クラック性を高めた高耐久合金「SB6N」等を発売開始した時期と重複します。 その後、「はんだクラック」は合金、設計の改善等により徐々に低下していく傾向にありました。
一方、「はんだ濡れ不良」については、全依頼の1/4を占めており、毎年一定程度の件数を受注しています(図1-1、1-2)。


図1-1.不良原因推移




図1-2.不良原因割合(2005〜2014年)


2.はんだ不濡れの原因

前述の通り、市場でははんだ接合不良モードの中で、「はんだ不濡れ」、「はんだクラック」に関する問題が多発しています。今回は、中でも件数の多い「はんだ不濡れ」の原因についてさらに深く検討しました。 「はんだ不濡れ」の原因は、主に6つ考えられます。

めっき付け不良
基板、部品両方に起こりうる。めっき処理工程に問題があるものがほとんどで、めっきが薄いために内層まで酸化が進行し、めっきとしての意味をなしていない状態。酸化されたIMC(金属間化合物)は濡れが悪く、ハジキ(はんだ不濡れ)の状態となる。

めっき損傷
主に基板側の問題。輸送、取り扱いの過程でめっき処理した部分に傷がつき、内層が露出した状態となったもの。内層が酸化されるため、濡れが悪くなる。部分的ハジキという形になることも多い。

めっき汚染
基板、部品両方に起こりうる。めっき液の洗浄不良や、 めっき処理後に何らかの汚染液の付着、あるいは手で触るなど によりめっき表面が汚染されたもの。汚染物質は多くの場合はんだ をはじくため、濡れ不良となる。

異物付着
基板や部品などの材料側の他、工程での異物付着もある。 はんだ等と全く無関係な繊維等が検出されることがある。

実装条件不備
印刷工程、マウント、リフロープロファイル等が適切では無いときに 起こりうる。

部品形成不良
BGAのバンプ高さや部品リード長さが不均一、反りがあるなどが多い。


はんだ不濡れの原因については約半数がめっき付け不良であり、めっき損傷、めっき汚染を含めると全体の3/4がめっきに起因するものでした。 (図2)



図2.はんだ不濡れ 原因分類



3.はんだ不濡れの地域性

次に、国内・海外の地域的視点で「はんだ不濡れ」発生件数を集計しました(図3)。
解析依頼をされたお客様について分類すると、日本以外の海外メーカー(海外実装工場)での発生件数が約70%を占め、大部分が日本以外の海外で発生している傾向にあります。 めっき起因の不良件数が多いことから、表面処理状態の悪い基板が海外(特に東南アジア、中国)で多く出回っているものと推察されます。また、日本で「はんだ不濡れ」発生が少ない理由として、日本メーカーの多くはOSP処理(耐熱性プリフラックス)を好むのに対し、海外メーカーではSnめっき、Agめっき、HASLを好む傾向にあること、特にHASLについては塗布ムラが生じやすく、これが不良が多くなる傾向の原因となっていることが考えられます。

はんだ不濡れについては、具体的な事例と発生原因、対策をまとめた事例集を別途作成しました。
事例集をご希望の方は、下の資料請求ボタンからご請求下さい。


図3.はんだ不濡れ 地域別分類



4.まとめ

弊社で不良解析を承った過去10年間の案件を分析したところ、次のようなトレンドが見られました。


  • はんだ不濡れ、はんだクラック、枕不良、部品変色不良は増加傾向
  • はんだ未溶融も増加傾向
  • ボイド不良は減少傾向
  • 部品脱落不良はほぼ変化はなく、継続して一定数は生じている

  • 弊社で実施している解析サービス項目は、ウェブサイト内「技術サポート」ページをご参照下さい。
    今後も弘輝は、お客様のはんだ付け課題を的確・迅速に解決するサポートを提供してまいります。



    5.資料請求

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