多層 PCB のサプライヤーとして、私は製造プロセスにおいてはんだ付け性がいかに重要であるかを直接見てきました。優れたはんだ付け性により、コンポーネントと PCB 間の強力で信頼性の高い接続が保証され、これは電子デバイスの全体的なパフォーマンスと寿命に不可欠です。このブログでは、多層 PCB のはんだ付け性を改善する方法に関する実践的なヒントをいくつか紹介します。
1. 適切な素材を選択する
多層 PCB に使用する材料は、はんだ付け性に重要な役割を果たします。まず重要なのは銅箔です。高純度銅箔は導電性とはんだ付け性に優れています。これにより、はんだがよりスムーズに流れ、PCB 表面との良好な接合が形成されます。
基板材料には、優れた機械的および電気的特性を提供する FR-4 などのオプションが広く使用されています。ただし、より特殊なアプリケーションの場合は、次のことを検討してください。高周波多層プリント基板。これらの PCB は高周波信号を処理できるように設計されており、多くの場合、高速環境ではんだ付け性を高めることができる材料が使用されます。
もう一つの重要な点は表面仕上げです。一般的な表面仕上げには、HASL (熱風はんだレベリング)、ENIG (無電解ニッケル浸漬金)、および OSP (有機はんだ付け性保存剤) が含まれます。 HASL は良好なはんだ付け可能な表面を提供しますが、ファインピッチのコンポーネントには適さない場合があります。 ENIG は優れた耐食性と平坦性を備えているため、リードピッチが小さい部品に最適です。 OSP は、銅表面を保護し、はんだの濡れを促進する、コスト効率の高いオプションです。
2. はんだ付け性を重視した設計
多層 PCB の設計は、はんだ付け性に大きく影響します。最初に考慮すべきことの 1 つは、パッドのサイズと形状です。パッドはコンポーネントのリード線を収容できる十分な大きさである必要がありますが、はんだブリッジが発生するほど大きくてはなりません。パッドの形状もはんだの流れに影響を与える可能性があります。たとえば、丸いパッドは、四角いパッドに比べて、はんだの濡れが良くなる場合があります。
コンポーネントとトレース間の間隔に注意してください。間隔が狭すぎると、はんだ付けプロセス中にはんだブリッジが発生する可能性があります。一方、幅が広すぎると、適切なはんだ接合を実現することが困難になる可能性があります。
ビアの配置も重要な設計要素です。ビアがパッドに近すぎると、はんだが接合部から吸い取られ、接続不良が発生する可能性があります。はんだが必要な場所に確実に留まるように、ビアとパッドの間に適切な距離を保つようにしてください。
より複雑なデザインの場合は、次のようになります。リジッドフレックス多層PCB、設計では柔軟性と曲げの要件を考慮する必要があります。これには、屈曲中にはんだ接合部にかかるストレスを防ぐために、パッドとトレースのレイアウトを調整することが含まれる場合があります。
3. 製造プロセスの管理
製造プロセス中には、はんだ付け性に影響を与える可能性のあるいくつかのステップがあります。エッチング工程が重要です。銅がオーバーエッチングされると、トレースやパッドが薄くなり、はんだが適切に保持されなくなる可能性があります。一方、アンダーエッチングでは、はんだ付けプロセスを妨げる可能性のある不要な銅の残留物が残る可能性があります。
穴あけも精度が重要な分野です。穴の位置がずれていたり、端が粗かったりすると、コンポーネントの挿入やはんだの流れに問題が発生する可能性があります。きれいで正確な穴を確保するために、穴あけプロセスが適切に管理されていることを確認してください。
多層 PCB の積層プロセスもはんだ付け性に影響します。層が適切に位置合わせまたは結合されていない場合、層間剥離やボイドが発生し、はんだ接合部が弱くなる可能性があります。温度、圧力、時間などのラミネートパラメータが注意深く制御されていることを確認してください。
4. 清潔さが鍵です
良好なはんだ付け性のためには、きれいな PCB 表面が不可欠です。ほこり、グリース、酸化物などの汚染物質があると、はんだが表面を適切に濡らすことができなくなる可能性があります。はんだ付けの前に、PCB を徹底的に洗浄する必要があります。
洗浄方法には溶剤洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄などがあります。溶剤洗浄では有機汚染物質を除去できますが、PCB に損傷を与えない溶剤を選択することが重要です。超音波洗浄では、高周波音波を使用して表面から汚染物質を除去します。プラズマ洗浄は、最も頑固な汚染物質も除去できるより高度な方法であり、表面特性を変更してはんだ付け性を向上させることもできます。
5. はんだ付けプロセスの最適化
はんだ付けプロセス自体を最適化して、はんだ付け性を向上させることができます。使用するはんだの種類は重要です。はんだが異なれば、融点、フラックス含有量、濡れ特性も異なります。用途や使用する部品に適したはんだを選択してください。
はんだ付けの温度と時間も慎重に制御する必要があります。温度が低すぎると、はんだが適切に溶けず、接合部が冷える可能性があります。高すぎると、コンポーネントや PCB が損傷する可能性があります。はんだ付け時間は、はんだが溶けて表面を濡らすのに十分な長さである必要がありますが、過熱を引き起こすほど長くはなりません。
はんだ付け技術によっても違いが生じます。スルーホール部品の場合、ウェーブはんだ付けが一般的な方法です。ウェーブはんだ付けでは、PCB が溶融はんだの波の上を通過し、接合部が形成されます。表面実装コンポーネントの場合、リフローはんだ付けがよく使用されます。リフローはんだ付けでは、パッドにはんだペーストを塗布し、リフローオーブンで PCB を加熱してはんだを溶かします。
6. 特殊な PCB を検討する
一部のアプリケーションでは、次のような特殊な PCB が使用されます。HDI多層PCBが必要になる場合があります。 HDI PCB には高密度のコンポーネントとファインピッチのトレースがあり、はんだ付け性に課題が生じる可能性があります。ただし、サイズの縮小や電気的性能の向上などの利点もあります。
HDI PCB を扱う場合は、高度な製造およびはんだ付け技術を使用することが重要です。たとえば、マイクロ ビアは HDI PCB で一般的に使用されており、はんだが適切に充填されるように特別な注意を払う必要があります。
結論
多層 PCB のはんだ付け性を改善するには、適切な材料の選択、はんだ付け性を考慮した設計、製造プロセスの制御、清浄度の維持、はんだ付けプロセスの最適化、および必要に応じて特殊な PCB の検討を含む包括的なアプローチが必要です。
多層 PCB サプライヤーとして、当社はお客様が PCB で可能な限り最高のはんだ付け性を達成できるよう支援することに尽力しています。高品質の多層 PCB の市場に参入されており、設計のはんだ付け性を改善する方法についてご相談になりたい場合は、ぜひご意見をお待ちしております。お客様の PCB のニーズと、お客様のプロジェクトの成功を確実にするために当社がどのように協力できるかについての会話を開始するには、当社にお問い合わせください。
参考文献
- IPC - A - 610: 電子アセンブリの許容性。
- Clyde Coombs によるプリント基板の設計、製造、および組み立てに関するハンドブック。
