SMT は現代の電子機器の中核を成しており、高い部品実装密度と小型フォームファクタを実現することで、今日のデバイスの特徴を形作っている。しかし、SMT におけるはんだ付けプロセスは本質的に複雑であり、設計、材料科学、熱力学の正確な相互作用に依存している。この複雑さにより、電子アセンブリの品質と長期的な信頼性を深刻に損なうおそれのある、さまざまな種類の欠陥が発生しやすくなる。
高歩留まりかつゼロ欠陥の生産は、彼らにとってすべてを意味します。これは、初期設計から最終検査に至るまで、全工程を確実に管理するために、非常に綿密かつ先回りした対応を行うことを意味します。以下の記事では、最も重要なSMT不良について取り上げ、その根本原因を説明し、最高の生産結果を確保するための堅牢でプロフェッショナルな手法を解説します。
主要なSMT不良とその原因
SMT における問題の大部分は、量と配置の不整合に起因しているはんだペースト。
はんだブリッジ（ショート）：これは、主にはんだペーストの過剰な印刷によって生じる、隣接する導体間の意図しない電気的接続です。その他の原因としては、ペーストのスランプや、PCB設計におけるパッド間隔の不十分さなどが挙げられます。
トゥームストーニング（マンハッタン効果）：この不良は、溶融はんだの力の不均衡により、小型チップ部品が一端を支点として垂直に立ち上がるときに発生します。これは通常、2つのパッドの加熱が不均一であるか、はんだペーストの量が不均等であることが原因です。
はんだ不足／未接合箇所これは一般的に、接続が弱くなるか、まったく接続されなくなる原因となります。これは多くの場合、ステンシル開口部の閉塞や不良により、はんだペースト量が不足することが原因で発生します。ステンシルデザイン部品リードの平面度不良が一因となっています。
はんだボールおよびはんだビーディング：これらは小さく丸いはんだ粒子であり、通常、はんだペースト内の湿気による汚染によって発生し、初期加熱段階でスパッタリングを引き起こすか、あるいはペースト量が過剰なために部品の縁に沿ってはんだビーズが生じることで生成されます。
コールドはんだ接合部：この種の欠陥は、くすんだ粒状の外観を特徴とします。これは、リフロー工程中の熱不足やパッドおよび部品リードの酸化により、適切な冶金的接合が形成されなかったことを示しています。
はんだ接合部のボイドこれらは、接合部を弱めて熱性能を低下させる内部の空隙であり、通常はリフロー工程中に発生するフラックスや揮発成分の放出が閉じ込められることで生じます。
HiP欠陥:あるのはんだボールBGAコンポーネントパッド上のはんだペーストの「ピロー」から剥がれてしまいます。これは、部品やPCBの反り、あるいは部品ボールの酸化が原因で、BGA部品では非常によく見られる現象です。
コンポーネントの位置ずれこの不具合は、部品がそれぞれのパッド上に正しく配置されていないことによって発生します。多くの場合、これは実装機の精度不足や、リフロー工程中の部品の移動が原因です。
欠陥回避とプロセス管理のための戦略
効果的な予防には、DFM、材料の取り扱い、および熱プロファイルの厳格な管理が必要です。
はんだペースト印刷の卓越性（印刷管理）
ステンシル設計の最適化印刷直後にソルダーペースト検査システムを使用し、ペースト量と位置合わせが正しいかを確認します。
絞り調整：微細ピッチ部品用のステンシル開口部は、ブリッジを引き起こす過剰な印刷を防ぐために、小さめのサイズに縮小されます。
統制環境:はんだボール発生の主な原因の一つは水分の吸収であるため、はんだペーストは必ずメーカーの仕様に厳密に従って保管および取り扱ってください。
ステンシルの品質良好なペースト離型性を確保し、はんだ不足を防ぐために、ステンシルは少なくとも 0.66 のエリア比を有している必要があります。
PCBおよび部品設計 (DFMソリューション
サーマルリリーフを実装する大きな銅箔プレーンに接続されるパッドには細いサーマルスポークを設け、熱容量のバランスを取って同時に溶融するようにします。これによりトゥームストーニングを防止できます。
対称パッド設計：リフロー工程におけるバランスを確保するため、部品パッドは同等の大きさと形状でなければなりません。
ソルダーマスクダム：微細ピッチ部品には SMD（ソルダーマスク定義）パッドを使用し、ブリッジを防ぐために、ソルダーマスクによってパッド間に物理的なダムが形成されていることを確認してください。
コンポーネントの平面度を検証する入荷部品に曲がったリードや反りがないか確認してください。不十分な共面性は、そのままオープンジョイントの直接的な原因となります。
リフローはんだ付けの最適化（熱制御）
リフロープロファイルの調整予熱およびソークゾーンで緩やかな昇温レートを用いることで、フラックスが活性化し、揮発成分がゆっくりと放出され、スパッタリング（ソルダーボーリング）と熱衝撃（ツームストーニング）の両方を最小限に抑えることができる。
適切なTALを達成するリフロープロファイルで十分なTALを確保し、良好なぬれ性と強固な金属学的結合の形成を促進することで、コールドソルダージョイントを防止してください。
窒素:最も重要な用途においては、リフロー炉内で窒素雰囲気を使用することで酸化を最小限に抑え、ボイドやHiP欠陥を低減しながら、濡れ性を大幅に向上させることができます。
検査および品質保証
AOI/X線活用するAOIリフロー後に、ブリッジや位置ずれなどの外観不良を検出し、使用するX線検査BGA 内のボイドおよび HiP 欠陥を検出するための、目視できない接合部用。
設備校正ピックアンドプレース装置を定期的に校正し、部品がパッド上の中心に完全に位置するようにして、位置ずれを直接解消します。
高品質で信頼性の高いSMT実装は、堅牢なDFM原則を統合し、SPIによるはんだペースト量の検証から、均一な加熱と最適なTALを実現するためのリフロー熱プロファイルの最適化に至るまで、全工程を通じて正確なプロセス制御を行うことで達成できる。その結果、メーカーは、ブリッジ、ツームストーン、ボイドといった最も一般的な欠陥の根本原因に体系的に対処することで、リスクを効果的に低減し、冶金学的な完全性を確保し、極めて長い製品寿命にわたり最高水準の性能を発揮する電子製品を生産することができる。
PCBCart では、品質は単なる目標ではなく、保証そのものです。3D SPI や X 線検査といった最先端設備に加え、厳格なプロセス管理と専門的な DFM レビューを活用することで、不良が発生する前に先回りして排除します。設計段階から信頼性の高い最終製品まで、迅速に移行する複雑なアセンブリが必要な場合でも、PCBCart にお任せください。今すぐ即時見積もりを取得し、不良を最小限に抑えた高歩留まりによる確かな安心を手に入れましょう。PCB組立。
役立つリソース:
•PCB組立における一般的な不良とその防止方法
•SMT実装におけるはんだ接合不良の解決方法
•BGA実装能力と一般的な問題
•高度なPCB組立サービス
•生産前の無料DFMチェック
