| 2004/1/13
第53号 エレショー技報 （株）アンベ エスエムティ ================================================================= 内容 ■「鉛フリーウェーブはんだ付装置選定条件（その1）」 ■海外技術情報 「エリアアレイ部品リペアのための熱プロセス開発 自動プロフィル作成ソフトを用いて」 ================================================================= 鉛フリーウェーブはんだ付装置選定条件（その1） （株）アンベ エスエムティ 当社開催のセミナーにおいて、既に5年前から指摘してきましたが、はんだ槽の エロージョンの問題が顕在化してきました。以下日経エレクトロニクス2003年 9月1日号からの抜粋ですが、 日本ビクターではSnPb共晶はんだで7〜8年使用したはんだ槽の中身を、SnAgCu に入れ換えたところ半年ではんだが漏れ出したとのこと。「ほとんどの機器メ ーカーでPbフリーはんだに起因するはんだ槽の損傷が多かれ少なかれ起きている。 水面下は火の海。どこも大騒ぎだ。」（ある実装機器関連のメーカーの技術者） と記載されています。 これは反応性の高いSnリッチの鉛フリーはんだが主因で、エロージョンを起こ しているわけです。大問題として捉える必要があります。 昨年12月11日エレクトロニクス実装学会セミナーにおいて阪大竹本先生の研究 によりますと、「SUS316でもSUS304よりややましかなという程度」の評価です。 SUS316なら、耐久性が充分にあると述べているウェーブ装置メーカーもあるそ うですが、竹本先生は「評価基準が無く、何の保証も無い」と述べていました。 来る１月20日の日本溶接協会主催のセミナーでは、評価基準を決めるため、ま ず各メーカー側の発表が行われます。この時、多少でも具体的な評価方法が打 ち合わせられるのではないかと思われます。 評価基準は現物に即応した方法でなければ何の意味もありません。以下は私の 個人的な発想ですが評価方法としまして、はんだ槽に入れた鉛フリーはんだを 攪拌し、壁面流速を実際に近づけるのは勿論ですが、やや乾燥化された（固形 分の多い）フラックスを連続的に（又は間欠的に）滴下する必要があります。 フラックスを使用しない評価は、無意味と思われます。局部的に槽壁がフラッ クス介在下、はんだで濡れていることが原因の発端と思われます。 ドロスの発生も重要かもしれません。定期的にドロスを除去する。現場ではケ レンがけをやらざるを得ないかもしれません。また、加熱部が局部的に高温と なるのであれば、評価方法もこれに習うべきです。 いずれにしろ、現場で起こりうる最悪の条件でなければ、意味がありません。 なお、壁面を金属とせず、ほうろう（鋳鉄等の表面にいわば茶碗のような材質 を厚くコーティングしたもの）製のはんだ槽もあります。これであれば、鉛フ リーはんだによるエロージョンが発生する可能性は全くありません。 詳細は http:www.anbesmt.co.jp/ をご覧下さい。 ================================================================= ■海外技術情報 「エリアアレイ部品リペアのための熱プロセス開発 自動プロフィル作成ソフトを用いて」 要旨 BGA，CSP，ファインピッチSMDなどの再加工を行う熱プロフィルの開発は、く り返しの多い時間を食う作業である。自動プロフィル作成は、推測に基づく作 業や反復試験を取り除く。ソフトウェヤが、希望する結果が得られるように、 熱を制御する変数を導く。通常の方法と同様に、熱電対を付けた試験基板を準 備する。オペレーターは、自動プロフィルソフトの図式入力スクリーンに望む プロフィルを書き込む。ソフトは望ましいプロフィルに合うように、熱電対 測定値からヒーターパワーを調整する。 リペアのための熱プロセス リペアプロセス リペアは三段階から成る。取り外し、ランド清掃、部品再塔載である。その取 り外しと再塔載に加熱プロセスが必要である。取り外しに際し、部品ははんだ の融点以上に加熱される。はんだが溶けると部品は持ち上げて外される。加熱 が不十分のあるいは過剰の時は、基板や部品が損傷する。 加熱プロセス 進歩したリペアシステムでは、加熱プロセス制御にコンピュータを使ってい る。ペーストメーカーの指定するプロファイルに合うように、またその他の 事も考慮してサイクルが設計される。熱伝導は上下面からの加熱による。底 面加熱により基板全体が均一に昇温され、上部ヒーターは部品とリペア面を 加熱する。また底面加熱は基板が反ることを防ぐ。 部品加熱は熱ガスノズルを使って対流で行われる。部品加熱プロセスの制御 は、部品を横切る均一な熱伝達が大切である。加えて部品とはんだ接合を、 損傷から守らなければならない。 熱的な要求 底面ヒーターは基板を100~120℃に加熱するのに使われる。プロフィルは底 面加熱でスタートし、トップ加熱が始まるまで予熱温度に安定させる。均一 で十分な熱源が、基板の反りを最小にする。部品加熱は、いくつかの段階で 行われる。それはリフロー炉と同様であるが、各段階はそれぞれ特定の目的 を持っている。 はんだペーストは最初150~160℃に加熱され、フラックスを活性化する。部 品はこの温度に30~90秒間保持される。フラックスの活性化温度と時間は、 清浄化に十分で過剰でない事が大切である。フラックスの活性化が終了した 後、部品の温度はリフローのため上昇される。その速度は2℃/秒以下に制 限するべきである。接合の温度は、Sn-Pbはんだの場合205〜210℃に保つ必 要がある。はんだが液相線以上に45〜90秒間はとどまるようにすべきであ る。 複雑な障害と起こり得る問題 基板と部品は熱容量、熱伝導度、熱吸収速度といった特性を持っている。質 量の低い部品は温度の変化が速い。相対的に低質量で銅含量の高い基板は、 より昇温が速い。従って基板と部品の組合せは、それぞれ独自の熱プロフィ ルを持つことになる。 不適当なプロフィルは悲惨な結果を招く。部品を取り外す時の不十分なリフ ローは、パッドやはんだマスクの損傷を起こす。再塔載の時は、接合のオー プンやはんだの部分凝集による信頼性の低下につながる。リフロー温度以上 の過剰な温度や時間は、電気特性の低下や金属間化合物の生長による信頼性 の低下を招く。 基板の再加工面は、過熱による熱応力や剥がれから守られることが必要であ る。部品温度は225℃以下に保って、ダイのクラック、接着剤のはがれ、モー ルド材の分離、はがれなどを防ぐ。隣のランドは150~170℃以下に保って、望 まないリフローや金属間化合物の生長を避ける。 かなり熱膨張係数の異なる層を持つ部品は、加熱により反ることが多い。そ れはコーナー部での崩落の過剰や不足を引き起こす。この問題は昇温速度を 下げることで避けられる。 より詳しくは www.eleshow.com/ の海外技術情報の2004.1.14号をご覧下 さい。詳しく書いてあります。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ■本メールの配信をご希望の方がいらっしゃいましたら、「エレショー技 報配信希望」と記入し、E-mailアドレス、TEL、FAX番号、会社名、氏名を ご記入の上、E-mail anbe@anbesmt.co.jp までご連絡ください。（何名 でも結構です） ■登録削除方法 以後ご不要の場合は、お手数をお掛けしますが本メールをご返送下さい。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 発行:（株）アンベ エスエムティ 編集長：安部 可伸 TEL +81-(0)45-937-6023 E-mail anbe@anbesmt.co.jp -━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Copyright(C)1999-2000 ANBE SOLDERING TECHNOLOGIES Ltd. 許可無く転載することを禁じます。 |