プリント基板の溶接不良を引き起こす3大要因を詳しく解説

回路基板の溶接欠陥には、次の 3 つの理由があります。

1. 基板穴のはんだ付け性が溶接品質に影響

回路基板の穴のはんだ付け性が悪いと、はんだ付け不良が発生し、回路内のコンポーネントのパラメーターに影響を与え、コンポーネントと多層基板の内部ワイヤの導通が不安定になり、回路全体の機能障害が発生します。 はんだ付け性とは、金属表面が溶融はんだによって濡れる性質です。つまり、はんだが位置する金属表面に比較的均一で連続した滑らかな接着膜が形成されます。

PCB のはんだ付け性に影響を与える要因には、主に (1) はんだの組成とはんだの特性が含まれます。 はんだは、溶接化学処理プロセスの重要な部分です。 フラックスを含む化学物質で構成されています。 一般的に使用される低融点共晶金属は、Sn Pb または Sn Pb Ag です。不純物含有量は、不純物によって生成された酸化物がフラックスによって溶解されないように比例して制御されます。 フラックスの機能は、はんだ付けされた基板の回路表面をはんだが濡らし、熱を伝えて錆を取り除くことです。 ホワイトロジンとイソプロパノール溶剤が一般的に使用されます。

(2) 溶接性は、溶接温度と金属板表面の清浄度にも影響されます。 温度が高すぎると、はんだの拡散速度が速くなります。 このとき、はんだの活性が高く、回路基板やはんだ溶融面が急速に酸化し、溶接不良の原因となります。 基板表面が汚れるとはんだ付け性にも影響し、不良の原因となります。 これらの欠陥には、はんだビーズ、はんだボール、断線、光沢不良などがあります。

2. 反りによる基板溶接不良

溶接時に基板や部品が反り、応力変形により誤はんだやショートなどの不具合が発生します。 反りは、多くの場合、回路基板の上部と下部の温度の不均衡によって発生します。 大型基板の場合、基板自体の自重により反りも発生します。 通常の PBGA デバイスは、プリント回路基板から約 0.5mm 離れています。 回路基板上のコンポーネントが大きい場合、冷却後に回路基板が通常の形状に戻るため、はんだ接合部に長時間ストレスがかかります。 部品が 0.1mm 浮き上がると、はんだ付け不良によるオープン回路を引き起こすのに十分です。

3. PCB 設計が溶接品質に影響を与える

PCBレイアウトでは、回路基板のサイズが大きすぎると、溶接は制御しやすくなりますが、印刷ラインが長くなり、インピーダンスが増加し、ノイズ耐性が低下し、コストが増加します。 小さすぎると、放熱が低下し、溶接の制御が難しくなり、回路基板の電磁干渉など、隣接するラインが互いに干渉しやすくなります。 したがって、PCB 設計を最適化する必要があります。

(1) 高周波部品間の接続を短くし、EMI 干渉を減らします。

(2) 重量の大きい部品（20g 以上など）は、支柱で固定してから溶接すること。

(3) 発熱体の放熱を考慮し、Δが大きくならないようにする

(4) 要素の配列は、美しいだけでなく、溶接が容易で、大量生産に適した、可能な限り平行にする必要があります。 4 ∶ 3 の長方形として設計された PCB。 PCB 配線の不連続を避けるために、ワイヤ幅が急激に変化してはなりません。 回路基板が長時間加熱されると、銅箔が膨張して剥がれやすくなります。 したがって、大面積の銅箔は避ける必要があります。