基板反り要素、鉛フリー溶接、フリップチップ解説

プリント基板反り要素

印刷された PCB が過度に曲がらないようにするには、リフロー炉内で PCB を適切にサポートすることが重要です。基板の反りは、回路実装において重要な検討要素であり、特別な記述は厳密に行う必要があります。リフローサイクル中の熱によって引き起こされる BGA または PCB の反りは、はんだホールを発生させ、はんだ接合部に多くの残留応力を残し、初期不良を形成します。モアレ縞投影印象システムは、このような反りを簡単に表現するために使用されます。このシステムは、オンラインまたはオフラインで操作でき、事前に廃棄されたパッケージと PCB の反りの特徴を描写するために使用されます。オフラインシステムでは、装置と PCB の炉内で設定された時間/温度座標に基づいて、ワーピンググラフィックスを通じてリフロー環境をシミュレートすることもできます。

鉛フリーはんだ

鉛フリーはんだ付けは、多くの企業が使用し始めたもう 1 つの新しいスキルです。このスキルは、欧州連合と日本の産業で始まりました。最初は、PCB アセンブリのはんだ付けから鉛を除去するために使用されていました。このスキルを完了する日付が変更されています。当初は2004年完成が提案され、その後2006年完成が提案されたが、現在では多くの企業が2004年完成を目指して努力しており、一部の企業は鉛フリー製品を提供している。

PCB board

現在、市場には多くの鉛フリーはんだ合金があり、米国とヨーロッパで最も一般的な合金組成は 95.6Sn/3.7Ag/0.7Cu です。これらのはんだ合金の廃棄は、仕様に従った Sn/Pb はんだの廃棄と大差ありません。印刷と実装プロセスは同じです。最初の違いはリフロープロセスです。つまり、ほとんどの鉛フリーはんだでは、より高い液体温度を選択する必要があります。通常、Sn/Ag/Cu 合金のピーク要求温度は、Sn/Pb はんだよりも約 30 ℃ 高くなります。さらに、リフロープロセスウィンドウが標準の Sn/Pb 合金よりもはるかに厳しいことが示されています。

小型受動部品に関しては、特に 0402 および 0201 スケールのパッケージの場合、同じ外観を減らすことによって、垂直およびブリッジング欠陥の数も減らすことができます。結論として、鉛フリーアセンブリの信頼性は、Sn/Pb はんだに完全に匹敵することを示していますが、高温環境は屋外にあり、たとえば、自動車での使用における動作温度は 150 ℃ を超えることがあります。

フリップチップ

当時の高度なスキルが標準化されたSMTコンポーネントに統合されたとき、スキルは最大の困難に遭遇しました。フリップチップは、BGA および CSP で一次パッケージコンポーネントの使用において広く使用されていますが、BGA および CSP は現在リード構造スキルを選択しています。ボードレベルのアセンブリでは、フリップチップを使用すると、コンポーネントのサイズの縮小、機能の向上、コストの削減など、多くの利点が得られます。

残念ながら、製造業者はフリップチップ技術を選択するための投資を増やして、マシンをアップグレードし、フリップチップ技術用の特別な機器を追加する必要があります。これらのデバイスには、フリップチップの高精度要件を満たす実装システムとアンダーフィルドリップコーティングシステムが含まれます。さらに、リフロー溶接後の溶接検出およびアンダーフィル後の穴解析用の X 線および音響画像システムも含まれています。

形状、サイズ、マスクの制限を含むはんだパッドの説明は、製造可能性とテスト可能性 (DFM/T) およびコストの満足度にとって重要です。

フリップチップオン PCB (FCOB) は、主に Bluetooth モジュールコンポーネントや医療機器など、小型化が重視される製品で使用されます。 0201受動部品と同じパッケージにフリップチップ技術を集積したBluetoothモジュールプリント基板です。フリップチップと 0201 機器の高速実装と廃棄は、パッケージの周囲にはんだボールを配置することもできます。 SMT組立ラインの標準化と高度な技術の実装の好例と言えます。

電子製品の高い組み立て密度、小型化、軽量化により、SMT コンポーネントの体積と重量は、従来のプラグインコンポーネントの約 1/10 に過ぎません。 SMTが一般的に使用された後、電子製品の体積は40％〜60％減少し、重量は60％〜80％減少します。信頼性が高く、耐震性に優れています。はんだ接合不良率が低い。高周波特性は良好です。電磁干渉と無線周波数干渉を減らします。

PCB 製造、PCB 設計、および PCBA 処理メーカーが、PCB 反り要素、鉛フリーはんだ、およびフリップチップについて説明します。