プリント基板設計におけるはんだペースト不良の原因と対策トップ3

PCB設計におけるはんだペースト不足には、いくつかの原因と対策があります。その中には、はんだ接合部の冷え、配置の不正確さ、はんだ付け時の熱すぎ、化学薬品の漏れなどがあります。ここでは、最も一般的な原因とその解決方法について説明します。

冷間はんだ接合

コールドソルダージョイントの形成を避けるために、PCB設計者は、すべてのコンポーネントが同様の方向に配置され、コンポーネントのフットプリントが良好になるようにPCBを設計する必要があります。これにより、はんだ接合部の熱的不均衡や非対称性の問題を避けることができます。また、各部品がD型パッドに配置されるようにPCBを設計することも重要です。また、背の高い部品はPCB設計にコールドゾーンを作るため、使用を避けることが重要です。さらに、基板の端に近い部品は、中央の部品よりも熱くなりやすい。

はんだ接合部の不良は、フラックスの不足や接合不良など、さまざまな要因の結果生じる可能性があります。はんだ接合部の品質をよくするためには、作業場所を清潔にすることが不可欠です。また、酸化を防ぐために、はんだごてを再度錫メッキすることも重要です。

化学物質の漏洩

プリント基板の設計者であれば、ケミカル・リークを回避する方法に関心があるかもしれません。この問題は、PCBのラミネート、レジスト、導体の表面に付着した小さな球状のはんだであるはんだボールによって引き起こされます。発生する熱により、PCBのスルーホール付近の水分が蒸気に変わり、はんだが押し出されることがあります。

はんだブリッジは、はんだペーストの不足によって引き起こされるもう一つの問題である。はんだが凝固する前にリードから分離できない場合、短絡回路が形成される。ショートは目に見えないことが多いが、部品に大惨事をもたらすことがある。PCB上のピン数、ピン間の距離、リフロー炉の設定など、いくつかの要因がこの問題を引き起こす可能性があります。場合によっては、材質の変化もはんだブリッジの原因となります。

はんだ付け時の熱が高すぎる

はんだペーストは、はんだ付け時に一定の温度に達すると変形しやすくなります。はんだ付け時の熱が高すぎると、はんだボールが発生し、ばらつきが生じます。また、はんだペーストの量が多すぎると、フラックスのアウトガスが多くなります。これらの要因がプリント基板設計におけるはんだボールや変形の原因となります。

ソルダーペーストは水分や湿気と決して相互作用してはならない。ソルダーマスクは正しく位置決めされ、ステンシルの底は定期的に清掃されなければならない。はんだ付け時の力の不均衡によって生じる「墓石効果」または「マンハッタン効果」として知られる、もうひとつの一般的なPCB設計エラーがあります。これは墓地にある墓石の形に似ています。しかし、これは回路がオープンになっているPCB設計を表しています。

穴あけ後の材料の適切な洗浄

はんだペーストの不足は、穴あけ後の材料の洗浄が不適切であったために生じる。はんだ線は適切な温度に保たれ、パッドやピンと完全に濡れることが理想的です。はんだが十分に濡れていないと、はんだブリッジやその他の欠陥の形成につながる可能性があります。パッドとピンを均一に濡らすためには、適切な量のはんだが必要です。そうでない場合、被接合物に金属酸化物層が形成されることがある。これは、材料をよく洗浄し、適切なはんだごてを使用することで解決できます。

はんだが不十分な場合、回路基板にいくつかの問題が生じることがある。はんだが不足すると、サンドホール、断線、「ブローホール」、「はんだ接合部の空隙」などが発生します。また、はんだペーストの不足は、部品から錫を取り除くことにもつながります。このような問題を避けるためには、PCB設計プロセスに従うことが不可欠です。

予防措置

はんだブリッジは、はんだがあるべきでないスペースに入り込むことで発生します。はんだブリッジは、部品のリードを大きくすることで防ぐことができます。パッドが小さすぎると、はんだはより広い面積を濡らさなければならず、リードを流れる量も少なくなります。その結果、はんだボールが形成され、ショートの原因となります。はんだ付け工程では、パッドを最適な位置に配置し、適切なはんだペーストを使用することが重要です。

基板上のはんだペーストが不足すると、部品のリードは熱質量が少なく、周囲の空気の流れが多いため、パッドよりも温度が高くなることがあります。はんだペーストの浸漬時間を長くすることで、この問題を防ぎ、アセンブリ全体の温度を均等にすることができます。また、はんだがより温度の高い表面に向かって流れる傾向も抑えることができます。もうひとつの予防法は、トラブル部分のはんだペースト量を最小限に抑えるよう、ステンシル設計を最適化することです。ステンシルの使用に加えて、部品を配置する前に部品が損傷していないことを確認することで、問題のある部分のはんだペーストを減らすことができます。銅バランシングは、プリント基板の加熱と冷却を均等にするために使用することもできます。