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クリームはんだ評価まとめ ~基板実装工程の放熱ランドボイド低減

基板実装に従事して30年の実装技術者です。
新製品や工場監査の悩み解決になればと思いブログを書いています。大量生産品は海外生産が多いですが現代を支える産業なので国内生産することが技術発展にも繋がります。
基板実装業界の発展が未来を支えるのでこの業界に関わる方が増えることを望んでいます。

今回はクリームはんだ評価まとめを書きたいと思います。

JEITA報告会で汎用ICパッケージはリードレスパッケージであるQFNが増えると予想されるという情報から
ボイド対策による放熱不具合の可能性排除が必要と考え評価を行った記事を書きたいと思います。

※基板を英語ではprinted circuit boardをPCBとも言います。

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目次

狙いをBGA以外のボイド削減と決めている。

JEITA主催の報告会における業界のニーズや今後の商品群、選択パッケージ傾向
お客様の要望事項等を考慮するとボイド削減が今後のカギになると踏んだからです。
※評価って面倒だけど、とてもワクワクしている自分もいます。

私も若くないので次世代の人材と一緒に進めて行きたいと思う。
(どこの会社も実装技術者が不足している。)
基板実装技術分野に若い技術者が来る事を望みます。 

QFNパッケージが増加する理由

報告会の中でICメーカーがQFNやSONのリードレス部品が増加する理由として
設備投資が不要でリードレス部品を生産可能という事です。

新たな設備投資が不要で生産できるという事は、IC部品のコスト低減が図れるという事になりますので
パッケージ方向も必然という事になります。

モバイル製品等によりコスト/小型化加速という流れでは必ず開発者の心理としてリードレス部品採用が増加していく方向になります。

評価準備

・評価計画作成完了。
・社内関連部署へ評価計画について共有化し社内承諾を得た。
・製品トレンドから評価機種の生産計画作成、部品在庫確認、引当完了。
・クリームはんだメーカーと評価内容すり合わせ実施。

クリームはんだ評価種類

現行1:S社製SAC305   既存品
現行2:S社低銀はんだ 既存品
新規1:T社製SAC305   提案品
新規2:T社製SAC305   提案品 (ボイド対策品)
※低銀はんだも比較対象として参考に観察する事にした。

https://www.tamura-ss.co.jp/jp/products/electronic_chemicals/category/soldapaste/index.html

https://www.senju.com/ja/products/ecosolder/paste/

評価計画

上記のように評価機種を決定し評価内容を決めました。
 ・評価機種:BGA、QFN、0603が実装されている。
 ・評価項目:冷熱衝撃試験を前提として下記項目。
  ①フィレット比較(濡れ性等)
  ②X線検査比較(ボイド等)
  ③AOI虚報比較
  ④冷熱衝撃試験
  ⑤断面観察比較

結論

結論として今回評価した2種のクリームはんだについて既存品と比較してボイドサイズ大きな差がある。
また、量産工程、評価項目においても問題なく使用出来ることが判断できる。

フィレット比較

顕微鏡で冷熱衝撃試験前後で比較してみました。

現行1:S社製SAC305
現行2:S社低銀はんだ
新規1:T社製SAC305
新規2:T社製SAC305 に大きな差はないです。

X線検査機によるボイド比較

現行1:S社製SAC305   50%位ボイド
現行2:S社低銀はんだ 20%位ボイド
新規1:T社製SAC305   10%以下ボイド 
新規2:T社製SAC305   5%以下ボイド 非常に狭小化されている。 

AOI虚報確認

QFNのAOI検査画像は特に問題無く検査する事が可能。
クリームはんだ変更による検査パラメータの変更は特に必要なかった。

冷熱衝撃試験

冷熱衝撃試験条件は一般的な条件で実施。
試験条件:-40℃↔125℃各30分 500サイクル

断面観察比較  

気になるクラックやボイドなし!
色々な角度で比較確認をしましたが問題点はありません。
採用するに問題無いクリームはんだと判断できます。

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この記事を書いた人

【気が付いたら30年】
プリント基板量産: 6年
プリント基板試作: 2年
生産技術    :17年
営業技術    : 5年
【ブログ歴】  2021年6月開設
『プリント基板実装』や『ビジネス』などを発信しています。

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