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はんだ実装/mounting (接続 (ハンダを使う (VPS/Vapor Philder Soldering (蒸気熱でハンダを溶かす,…
はんだ実装/mounting
接続
ハンダを使う
手付
VPS/Vapor Philder Soldering
蒸気熱でハンダを溶かす
水ではなく揮発性の高い
有機溶剤を使う
フロー/ディップ
ハンダを基板に噴き付ける
噴流するはんだの上を通過させる
(噴流するはんだの中に浸漬させる)
デメリット
ピッチの狭いデバイスは
ショートの可能性が高く
耐熱温度が高くても使用不可
リードの長い部品は事前に
短くカットする必要がある
部品へのダメージが
リフローよりも大きい
半田耐熱温度条件が
過酷(260℃/10秒)
メリット
スルーホール(挿入型)
に使える
不具合事例
浮き
噴流量過多
軽い部品の場合には部品の上におもしを乗せる
リードフォーミング、リードカットを行う
未充填
はんだの組成・量を確認する
短絡
部品全面浸漬時のショート対策を行う
噴流が当たらない上面側においてもはんだが溶融するため
フロー後の実装確認を行う
基板の高さが変わってしまう
コンベアの爪に付着するはんだによってことがあるため定期的に清掃・メンテナンスを行う
定期的にはんだの組成・量を確認する
噴流が当たらない上面側においてもはんだが溶融するため、フロー後の実装確認は必須
リフロー
リフロー炉の中ではんだを溶かし
端子と基板を接続する
用語
プロファイル温度
はんだリフローの
ステージごとの設定温度
ピーク温度(℃)
リフローする上での最高温度
(小さいパッケージほどこの温度に近い)
部品の表面温度が規定の温度以下であり、且つはんだ付け部の温度がはんだの融点以上
搭載された全ての部品においてピーク温度が規定を超えない
本加熱(温度・時間)
半田を完全に溶かし接合させる
端子とランド部分の完全溶融
温度・時間不足は双方のはんだが溶け合わず、接合したように見えるような接合不良になる
予備加熱(温度・時間)
基板・部品を均一温度にする
基板上の部品をあらかじめ加熱し温度ばらつきを少なくする
部品をある一定上の温度にすることによってその後の過熱によるストレスを緩和させる
過度な予熱ははんだペースト内のフラックス成分が放出され濡れ性を劣化させる可能性あり
冷却(温度/秒)
基板を冷却するレート(常温まで下降)
温度勾配が大きすぎるとパッケージによってはパッケージクラックの原因
JEDECでは1~3℃/secで規定
昇温(温度/秒)
この勾配が急なほど部品に対して厳しい
温度勾配が大きすぎるとパッケージによってはパッケージクラックの原因
JEDECでは1~3℃/secで規定
リフロー炉
炉内に高温の気体を送り込み
この熱ではんだを溶かす装置
ゾーン数
(温度を調整できる部屋数?)
ゾーン数が多いほど精度高く
温度コントロールできる
(最低4部屋)
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濡れ性(はんだ付きやすさ)
向上のためN2を使用することがある
酸化防止効果
(炉内酸素濃度を低下させる)
予熱効果
デメリット
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種類
真空リフロー炉
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特徴
メリット
フローより部品へのダメージが少ない
ピッチの狭いデバイスにも対応
デメリット
スルーホール(挿入型)
には使えない
多量のはんだを必要とする
デバイスには使えない
クリームはんだの量はステンシル仕様
(厚み・開口面積)で決まるため
この体積以上のはんだを必要とする場合は
はんだ不足となる可能性ある
不具合事例
はんだ過多による隣端子との短絡
未充填
ハンダをつかわない
圧入(プレスフィットコネクタ)
はんだ実装 試験・検査
判定基準
QFN/Quad Flat Non-leaded package
(電極パッド・リードなし)の場合
フィレット
(富士山のような裾広がりの形状)
が必要かどうか
モールディング方式
トランスファーモールドの場合
必要!
個片による成型の場合、個片化の際の
金型によりめっきを引っ張り先端に
わずかにフィレットメッキが形成される
ソーイングの場合
なくてもOK!
先端部に全くめっきが形成されないので
フィレットができない
但し半田過多や温度条件により
フィレットが形成されることがある
マウント
ICをプリント基板に載せる作業
掃除機のノズルのような部品で
ICを真空吸着してつかみ取り
所定の位置まで運んで基盤上に装着する
先端ノズルの種類
高速ヘッド
多機能ヘッド
汎用ヘッド
はんだ印刷/
solder mask printing
材料・治具
クリームはんだ/はんだペースト
合金、フラックス等が含まれた
クリーム状のはんだ
取扱
保管期限
6ヶ月以内(未開封 0 〜 10℃ )
1週間(工程内 常温)
使用方法
プリント基板側のランド
(はんだクリーム設置部分)
にステンシル開口部へ
スキージを使って塗り込む
種類
LEAD-Free Non Ag Solder
Ag:0%
LEAD-Free Low Ag composition Solder
Ag:0.3%
LEAD-Free Solder : SAC305
Ag:1.0%
Eutectic Solder : Sn Pb
Ag:3.0%
ステンシル/
メタルマスク
90um~150um程度の金属板
クリームはんだを塗布(印刷)
する部分だけ開いている
スキージ
クリームはんだを
塗り込む(印刷する)
ための金属ヘラ