不良解析Q&A”1998年出版の”不良解析Q&A”をWEB上で読むことができます。部品をクリンチしていますが、問題点を教えて下さい。クリンチは部品を基板に固定することにより,はんだ付け時の部品のブレ防止と接合部の強度補強の目的で行われます。普通片面基板が主流ですが、両面基板でも噴流はんだ付け時のブレ防止のために行われます。部品配置ミスあるいは基板の流す方向を誤ると、写真aに示したように、ブリッジの発生原因になることがあります。写真bは同じ箇所を側面から見た状態で、溶融はんだは手前から奥へ向かって流れます。写真a、bの状態から溶融はんだの流れはクリンチ部で乱れ、フラックスの効果が半減するようです。この部分に限定してブリッジを防止するのであれば、フラックスの塗布量を増やせば改善できますが、写真cに示したように他の箇所で穴あきの原因になります。写真cの場合の穴あきはランド穴が大き過ぎるのも原因ですが、基板の流す方向も原因に挙げられます。写真では右から左へ流していますが、逆方向から流せばブリッジの発生確率は減少し、フィレットは形成しますが、写真dに示したようにフィレットのはんだ量が減少して割れの原因にもなります。外観では分かりにくいのですが、断面図で検討した場合、クリンチしたりードが基板面から離れていると、図aに示したようには部品を支える箇所のはんだ量が少なくなり、使用環境の振動、ピートサイクルなどにより割れに敏感となります。コメントは受け付けていません。部品に限定して穴あきが起きています。1写真aの3本のリードはいずれも先端にはんだが濡れていない。2穴あきの箇所を観察すると、片面基板であることが分かる。3穴あきの箇所を観察すると、リードの表面めっきが消失し地肌が露出し、しかも露出部はランドの面と高さがほぼ一一致している。4右端のフィレットでは、リードに対し矢印の半分で一一部はんだがはじいている。5そのためフィレット裾野が正常な曲線を描いていない。6ピントはずれているが、右上のフィレットは良好な裾野を描いている。7穴あきの筒所はランド穴がリードと比較して極端に大きいということはなく、ランド全面にはんだが良く濡れている。以上のポイントが挙げられます。1については、同じ傾向ではんだが濡れていません。このことからリード側にはんだ付け不良を起こす要因があったものと推定できます。2について、片面基板では一般には金型プレスで打ち抜いてランド穴をあけます。加工精度が落ちてくると、穴の内面はザクザクとなり、吸湿しやすくなります。3に付いて、リードは表面にめっきがかかっています。これには溶融はんだめっきと電気めっきとがあります。前者の場合、噴流はんだ付けではじいたとしても、はんだの色をしていなければなりません。本写真では地肌が見えているので、後者の電気めっきだったことが分かります。4について、程度の差はあっでも、リードのめっき状態が悪かったと推定できます。6について、右上のフィレットが良好であることから、使用したポストフラックは良好であったと推定できます。7について、基板のランドも正常と言えます。当該部品のリードはリン青銅で、これに下地銅めっきの錫系合金めっき(この項では以降すずめっき)がかけられていたいたものと推定できます。すずめっきの密着性が悪く、しかも、密着不良部のリン青銅の表面は銅の色はしていても、すでに変色してはんだとの濡れ性が悪い状態にありました。アッセンブリにフラックスが塗布され、予熱ゾーンを経てはんだバスに侵入すると、溶融はんだ中で密着不良部からガスが発生します。このガスが溶融はんだ中でフラックスをリード部から離脱させ、すずめっきもリードから離脱しました。密着不良部は高さ的にランド面と同じレベルにあるので、はんだはリードに濡れることなく噴流はんだ付けは完了しました。めっきの密着不良の例として写真b、c、dに示します。これはハイブリッドICの樹脂部を外したもので、写真bはセラミック基板側でリン青銅の地肌が露出し、写真cは樹脂側にめっきが剥がれた面を見せています。めっき不良の場合、写真c、dに示したように、はんだ付け時に簡単に剥れることがあります。これもめっき不良によるはんだ事故例です。部品は基仮に自動挿入されるので、実装ラインで気付くのは大変難しい状況にあります。未使用の部品に対してはんだウオッシャーを実施し、はんだ不濡れがあるかどうかの確認をとります。不濡れが確認できたら、部品メーカーに現物と写真を提示して改善させます。この場合、保管についての管理不備が指摘されることもあるので、日頃から部品の保管(保管環境と管理の記録)は徹底し、不備のないことを申し添えなければなりません。不具合は数年後に発覚することがあるので、部品メーカーにあっても出荷製品の製造記録が必要になります。コメントは受け付けていません。基板上、場所が限定して穴あきが発生しています。1ランドの全面が良く濡れている。2ランド穴径とリードの間隙は良好である。3時計の20分方向にリードとランドにブリッジが発生している。4同じ箇所に抵抗があり、3のブリッジの延長線上にこの抵抗のはんだ付け箇所が位置している。5フラックス残渣の量は多い。6左下に糸くずが存在している。以上のポイントが挙げられます。1については、ランドの平面度は良好で、はんだの濡れの状態も良いことから、基板ランド面に穴あきの原因はありません。2について、ランド穴が大きすぎると穴あきの原因になりますが、本の穴あきの箇所はむしろ良好と言えます。3について、これは重要な観察ポイントになります。4について、これも重要な観察ポイントとなります。前項の3との関係から、基板の流した方向は本写真の上から下になります。5について、フラックス残渣の量が多いことは、はんだの切れが大変良いことになります。6について、このゴミははんだ付け後に付着したものです。噴流はんだ槽の周辺の整理、整頓、清掃の基本管理にかけていることが想定できます。このようなことから、実装関係者の「はんだ付けの重要性」に対する認識が薄い、と判断される根拠となります。観察のポイントに対しては以上になります。ここで穴あきの因子として、リードの表面状態が問題となります。本写真ではリード表面の状態は全く分かりません。ここで注意して検討すると、解析依頼のコメントとして、「場所が限定している」と言われている点です。このコメントは結論として、リードの表面状態は良好であったことを証明するものです。それは、はんだ付けされる部品は最低リードが2本あるからです。リードの表面状態が悪いのが原因であるならば、もう一方のリード側でも穴あきが起こります。その場合、依頼者は「場所に限定して」と言わず、「部品に限定して」とコメントするはずです。実際には「場所に限定して」というコメントなので、観察ポイントの検証結果からし「配置に問題がある」ということがはっきりしてきます。「配置に問題がある」点を改めて見直すと、「ランドと抵抗のはんだ付け部が接近しすぎている」ことが分かります。穴あきはこの「接近しすぎている」のが、原因となっています。固形分の多いフラックスが基仮面に供給され、噴流はんだ付け装置に入りました。温度プロファイル、はんだ槽など全て正常です。予熱ゾーンからはんだバスに侵入し、ここでもはんだ付けは正常に進行しています。写真の上に位置している抵抗がはんだバスから抜け出ました。本写真のランドの上半分まで正常な進行状況です。ランドの右側の基板面はフラットで広い面積があるので、抵抗があるランド右側と比較してはんだの流れは速くなります。そのためランド右側では溶融はんだは動きが鈍くなってとどまりやすくなっています。全体的にフラックスが多いために、ランド左側からはんだの切れが始まります。先に述べた「溶融はんだの流れが速く」、しかも「切れが良い」ことにより、はんだの流れをランド面上時計の20分方向に変える働きをします。この方向とランドと抵抗との位置閉係が一致しているので、時計の20分方向のはんだの流れは、抵抗のはんだ付け部に一層引き寄せられるようになります。引き寄せられながらはんだは移動しますが、多いフラックス分よってさらに切れが良くなり、これがランド上のはんだの流れを加速します。このようにして抵抗の電極部にはんだが引き寄せられるようになりますが、この後、はんだバスから流れ落ちるはんだに引き寄せられ、ランドのフィレットになるはずのはんだは、はんだバスの中に流れ落ちてしまい穴あきになってしまいました。基本的には回路設計のミスが原因しているので、部品のレイアウトを変更しない限り皆無にはなりません。現状では次の点を検討します。1基板の流す方向を変える。2フラックスの塗布量、固形分を少なくする。3二次噴流の落とすスピードを変える。4回路設計者にフィードバックし、次同設計に役立てる。残渣が多いことは、過去に部品或いは基板のはんだ付け部に欠陥があり、固形分の多いフラックスで解決したことが予想されます。コメントは受け付けていません。1リードの大きさからしてランド穴が特に大きいということはない(写真a)。2クリンチしたりードの背はフラックスの効果が薄れて滑らかな肌はしていない。射して写っているが、このはんだ表面は滑らかになっている。4ランド面にははんだが良好に濡れている。5矢印2の箇所はランドが突起してランド全体がめくれている。片面基板ではんだ付け前にすでにランドは現在の状態にめくれていました。参考として写真bに片面基板の金型打ち抜いた時のランドを示します。基板を金型で打ち抜く場合、打ち抜き頻度が多くなるとポンチが摩耗します。これは打ち抜き性が低下してほとんどのランド穴で写真cに示すめくれがが生じます。この状態になると、打ち抜かれた穴の内壁は基板樹脂がザクザクの状態になっています。したがって、この基板の内壁は保管中に水分を吸着し、はんだ付け工程でさらにフラックスが塗布されるので、基板がはんだバスに入るとガスを多量に発生して、穴あきの原因の1つになります。このようにランドがめくれていると、突起の状態になるので、はんだバスの中ではんだの流れは図aに示したように、ランドから遠ざかるように流れます。内壁から発生するガスと溶融はんだの流れが変わることにより、穴あきが加速されます。このランドのめくれは注意すると、肉眼でも気付くので容易に良否が判断できます。はんだレベラーがかかって、はんだがランドの表面にコートされていると、ランドのめくれが確認できにくくなります。写真cにははんだレペラーのランドを示しますが、凹凸は分かりにくくなっています。光源の角度を変化させて観察すると、ランドの穴の外周部でめくれているのが分かります。溶融はんだ中ではこの突起部の銅の溶け込みが早く、基板ランドは銅で汚染されたはんだがコートされることになり、はんだ付け不良またははんだはじきの原因になります。実体顕微鏡で観察すると、めくれ箇所は凸状になっているため、高さ調整で研磨した時に露出し銅の色が写真dで観察できます。基板メーカーに改善してもらいます。金型のポンチの再研磨は基板メーカーが実施するのはまれで、普通金型屋さんが行います。基板メーカーはショツト数(打ち抜き枚数)と再研磨の関係を徹底させなければなりません。コメントは受け付けていません。基板上のゴミ或いは噴流はんだ槽の異物がはんだ付け性に及ぼす影響を教えてください。はんだ付け時に存在するゴミの類は千差万物です。比較的多いのは次の通りです。