SMDとNSMDの違いは？

SMDとNSMDは2種類の半導体である。パッドの大きさは似ているが、NSMD部品の方が寸法が小さい。対照的に、SMDははんだごてで動かすことができますが、スルーホール部品ははんだ付けの前に機械的に固定することができます。

NSMDパッドはより小さい

NSMDパッドとSMDパッドにはいくつかの違いがある。まず、NSMD パッドのはんだマスクは非常に小さく作られています。このため、パッド端にSMDパッドにはない小さな隙間ができます。下図は、NSMD パッドの上面図と断面図です。

NSMDパッドはSMDパッドより小さいため、高密度の基板レイアウトに適しています。また、隣接するパッド間のスペースが広く、トレース配線が容易です。そのため、NSMDパッドは高密度BGAチップに使用されています。ただし、NSMDパッドは層間剥離の影響を受けやすいが、標準的な製造方法でこの問題を防ぐことができる。

NSMDパッドは小型であることに加え、製造コストも安い。これは、より安価な材料で作られているためだ。しかし、これは品質が劣るという意味ではありません。NSMDとSMDのどちらを選ぶかは、用途によって異なります。例えば、パッドが大きい基板では、パッドが小さい基板よりも、ソルダーマスクの開口部が大きいソルダーマスクが必要になります。

BGA 部品を製造する場合、適切なパッド設計は極めて重要です。NSMD パッドは、はんだマスクの開口部が銅パッドの直径よりも小さいため、パッドが小さくなります。また、NSMDパッドには非対称はんだバンプのリスクがあり、PCB上でデバイスが傾いてしまいます。

NSMDパッドはダイオードに使用

NSMDパッドはダイオード・パッケージ用パッドの一種で、SMDパッドと異なる重要な点が1つあります。NSMDスタイルのパッドを使用すると、はんだ接続が改善され、トレース幅の広いパッケージパッドが得られます。

プリント基板上のはんだランドには、はんだマスク定義パッドと非はんだマスク定義パッドがあります。ノン・ソルダーマスク・デフィニション・パッドは、ソルダーマスクと円形のコンタクトパッドとの間に隙間があるのが特徴です。はんだは、コンタクトパッドの上部と側面に流れ、高品質のはんだ接合を形成します。

NSMDパッドの直径は、BGAパッドの直径よりも小さいことが多い。このサイズ縮小により、トレース配線が容易になります。しかし、NSMDパッドはSMDパッドよりも層間剥離を起こしやすい。そのため、パッドの層間剥離の可能性を最小限に抑えるために、標準的な製造方法を遵守する必要があります。

BGA部品をはんだ付けする際、パッド設計は非常に重要な役割を果たします。パッドが悪いと、製造性が悪くなり、故障解析に何時間も費やすことになります。幸い、パッド設計には簡単なガイドラインがあります。少し練習すれば、BGA部品用の正しいNSMDパッドを作ることができます。

トランジスタにはNSMDパッドを使用

トランジスタにNSMDパッドを使用する場合、NSMDパッドは対応するSMDパッドより小さいことを覚えておく必要があります。この違いは、NSMD パッドの方がソルダーマスクの開口部が大きいためです。このため、はんだ接合面積が大きくなり、トレース幅が広くなり、スルーホールの柔軟性が高まります。しかし、この違いは、NSMDパッドがはんだ付けプロセス中に脱落しやすいことも意味します。

銅パッドの直径は、NSMD パッドのサイズを決める重要な要素です。NSMD パッドの直径は、はんだボールよりも約 20% 小さく、トレース配線が容易になります。この小型化は高密度BGAチップに必要です。しかし、NSMDパッドは層間剥離を起こしやすいが、標準的な製造方法により、この問題は最小限に抑えられる。

NSMDパッドは、トランジスタのはんだ付けに適したオプションです。このタイプのパッドは、トランジスタを金属基板の穴を通してはんだ付けしなければならないアプリケーションでよく使用されます。そのため、はんだ付け工程が容易になり、時間もかかりません。しかし、NSMDパッドを使用することの欠点は、SMDパッドと同じレベルのはんだ付けプロセスの制御ができないことです。

SMDパッドを使用するもう一つの大きな利点は、簡単に製造できることである。この方法は、高品質な基板を作るのに最も費用対効果の高い方法であるため、電子部品の製造に非常に人気があります。さらに、SMDアプローチは、設計に関わる変数の数を最小限に抑える良い方法でもあります。

SMTはんだ付けの品質に影響を与える5つの要因

SMTはんだ付けの品質にはいくつかの要因が影響します。機器の状態、はんだペーストの品質、安定性などです。これらの要因を理解することは、SMTはんだ付けプロセスの改善に役立ちます。SMTはんだ付けの品質を向上させる最善の方法は、あらゆる分野で改善を実施することです。

安定性

PCB上に部品を配置する製造工程では、はんだ接合部の安定性が回路の性能にとって重要です。しかし、特定の条件下では、はんだ付けプロセスが不安定になることがあります。このような条件下では、基板への熱応力を軽減するために鉛フリーのSnAgCuはんだペーストが使用されます。このタイプのはんだペーストは、さまざまな基板に使用でき、デバイス表面にペーストをディスペンスして塗布できるという、他の材料にはない利点があります。

良いソルダーペーストは指定された温度まで安定しています。ソルダーペーストの安定性を確認する最善の方法は、粘度計を使って粘度を測定することです。良好なペーストは160 Pa*Sから200 Pa*Sの間であるべきです。

再現性

はんだ付けプロセスにおいて、フラックスははんだ付けを成功させるための重要な成分です。フラックスが不十分であったり、不純物が多すぎたりすると、はんだ付けプロセスが失敗する可能性があります。SMTSはんだ付けの再現性を確保する最善の方法は、はんだ付け前に部品とPCBパッドを入念に準備することです。また、リフローの温度を適切に維持し、リフロー中にアセンブリが動かないようにすることも重要です。最後に、合金が汚染されていないか分析する必要があります。

無鉛はんだが推奨されているが、場合によっては有鉛はんだも使用できる。しかし、鉛入りはんだには信頼性の高い接合を行うために必要なフラックスがないことに注意することが重要である。その結果、はんだ付けプロセスは再現性がない。

機器の状態

SMTはんだ付けの品質には多くの要因が影響します。これらの要因には、PCBパッドの設計、はんだペーストの品質、製造に使用される機器の状態などが含まれます。これらの各要因は、リフローはんだ付けの品質保険にとって基本的なものです。さらに、これらははんだ付け不良にも影響します。はんだ付け品質を向上させるためには、優れたPCBパッド設計を採用することが不可欠です。

部品の選択に加え、実装精度もはんだ接合部の品質を左右する要因のひとつである。部品が安定するように、実装に使用する装置は高精度でなければならない。また、極性デバイスの向きが正しくなるように、実装角度が適正でなければなりません。また、実装後の部品の厚みも適切でなければならない。

ソルダーペーストの品質

はんだ付けの欠陥は、さまざまな要因の結果として生じる可能性があります。多くの場合、これらの問題は不適切なPCB設計によって引き起こされます。不適切なパッド設計は、はんだ付け不良だけでなく、部品がずれたり、墓石型になったりする可能性があります。このため、PCBパッドの設計は、このような問題を避けるために慎重に精査する必要があります。

ソルダーペーストの品質には、温度と湿度が重要な役割を果たします。塗布に理想的な温度は摂氏20度前後、適切な湿度は30～50％です。湿度が高いとボールができやすくなり、はんだ付け工程に影響を与えます。また、はんだ付けに影響する重要な要素として、はんだを削る刃の速度と品質があります。最適な結果を得るには、はんだペーストを芯から塗布し、基板の端に向かって移動させる必要があります。

速度、スクレーパー圧力、ステンシル下降速度、およびステンシル洗浄モードはすべて、最大のソルダーペースト印刷のために最適化されるべきです。不適切な速度はソルダーペーストの印刷ムラを引き起こし、生産効率を低下させる可能性があります。もう一つの重要なパラメーターはステンシルクリーニングの頻度です。ステンシルクリーニングの速度が高すぎても低すぎても、スズの蓄積を引き起こし、生産効率に影響を与えます。

PCB設計

PCB設計は、製造品質の重要な側面です。基板上の部品が正しく実装されるよう、適切な位置決めを行います。機械的な固定穴のために十分なクリアランスが必要です。そうしないと、デリケートな部品が損傷する可能性がある。さらに、表面実装部品のフットプリント付近のはんだ接合は、ショートを引き起こす可能性がある。したがって、従来型部品と表面実装部品の両方を適切に配置できるPCB設計が不可欠である。

部品の正しい配置に加えて、適切なPCB設計もSMTはんだ付けに貢献します。HPの統計によると、製造不良の約70～80％はPCB設計の欠陥が原因です。PCB設計に影響を与える要因には、部品レイアウト、熱パッド設計、部品パッケージの種類、組み立て方法などがあります。PCB設計では、電磁両立性（EMC）ポイントやビア位置も考慮しなければならない。