一般的なウェーブはんだ付けの欠陥とその原因

PCBアセンブリにおいて、ウェーブはんだ付けは非常に一般的で効率的なはんだ付け方法であり、主にスルーホール部品のはんだ付けに使用され、一部の表面実装部品にも適用できます。しかし、パラメータが適切に制御されていない場合、ウェーブはんだ付けプロセスでは様々なはんだ付け欠陥が発生する可能性があります。

一般的なはんだ付け不良の種類とその原因を理解していないと、生産上の問題が発生する可能性が高くなります。ウェーブはんだ付けを適切に管理しないと、はんだ付け不良が発生し、はんだ付けミスによるやり直しが繰り返され、製品の性能と信頼性に影響を与える可能性があります。

この記事では、以下の点について詳しく紹介します。

•  ウェーブはんだ付けとは

•  はんだ付け不良はなぜ発生するのか

•  一般的なはんだ付け不良

•  はんだ接合部の欠陥を減らす方法

•  パラメータ制御によるウェーブはんだ付けの安定化方法

エンジニア、品質管理の専門家、PCB 設計者など、誰であっても、ウェーブはんだ付けの欠陥を理解することで、歩留まりの向上や問題の軽減を実現できます。

ウェーブはんだ付けとは

ウェーブはんだ付けの一般的な欠陥について説明する前に、ウェーブはんだ付けとは何かを簡単に説明しましょう。

ウェーブはんだ付けは、主に電子部品をプリント基板（PCB）にはんだ付けするために使用されるバッチはんだ付け方法です。ウェーブはんだ付け工程では、PCBは溶融錫の流れる波の中を通過します。はんだ液は露出したパッドと部品のピンに自動的に付着し、強固な電気的・機械的接続を形成します。

ウェーブはんだ付けは、主に電子部品をプリント基板にはんだ付けするバルクはんだ付け方法です。ウェーブはんだ付け工程では、プリント基板は溶融はんだの流れる波の中を通過します。はんだは露出したパッドと部品のリード線に自動的に付着し、強固な電気的・機械的接続を形成します。

標準的なウェーブはんだ付けプロセスには、通常、いくつかのステップが含まれます。

•  フラックス塗布

•  PCBの予熱

•  溶融はんだの波を通過する

•  冷却固化

ウェーブはんだ付けは、手作業によるはんだ付けよりも高速で効率的かつ安定しており、人によるはんだ付けミスを削減できるため、広く使用されています。

ただし、温度、コンベア速度、その他のパラメータが適切に制御されていない場合は、さまざまなはんだ付け欠陥が簡単に発生する可能性があります。

ウェーブはんだ付け不良はなぜ発生するのでしょうか?

ウェーブはんだ付け工程は自動化されていますが、さまざまな要因によりはんだ付け不良が発生する可能性があります。

次の表は、一般的な原因をよりわかりやすくまとめたものです。

ウェーブはんだ付けにおける一般的な欠陥（原因と解決策）

Item	はんだブリッジ/ショート	穴埋め不良	ピン/ブローホール	冷間はんだ接合	リフトパッド	はんだボール
ピクチャー
詳細説明	余分なはんだが隣接するピンを接続する	スルーホールがはんだで完全に満たされていない	はんだ接合部に小さな穴や空洞が見える	機械的強度が弱く、表面が鈍い	銅パッドがPCB基板から分離する	PCB表面に散らばった小さなはんだ球
主な原因	波高が高すぎる、コンベア速度が遅い、ピン間隔が狭い、フラックス制御が悪い	はんだ温度が低い、接触時間が不十分、穴とリードの比率が不適切	PCB内の水分、フラックス過剰、予熱不足	はんだ温度が低い、接触時間が不十分、パッドが酸化している	過熱、機械的ストレス、PCB品質の低下	過剰なフラックス、急速加熱、汚染
Solutions	波の高さを調整し、コンベアの角度を最適化し、パッドの設計を改善します	はんだポットの温度を上げ、コンベアの速度を調整し、PCB設計を改善する	はんだ付け前にPCBを焼き、予熱プロファイルを最適化し、フラックス量を制御します。	はんだ温度を上げ、フラックスの活性を高め、PCB表面を洗浄する	滞留時間を短縮し、PCB材料グレードを向上	磁束密度を最適化し、予熱ランプを改善
影響	はんだ接合部の重大な欠陥により、電気的なショートが発生する可能性がある	典型的なはんだ欠陥は機械的強度に影響する	一般的なはんだ付け不良の種類	はんだ付け不良の例でよく見られる一般的なはんだ接合部の欠陥	重大なはんだ欠陥は長期的な信頼性に影響します	よくあるはんだ付けミスは、不安定なウェーブはんだ付け条件によって引き起こされることが多い。

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安定したウェーブはんだ付けのためのプロセス制御パラメータ

はんだ付け不良を低減するには、あらゆるプロセスパラメータを適切に管理する必要があります。温度、コンベア速度、フラックスの変動は、はんだ付け不良を容易に引き起こし、製品の品質と信頼性に影響を与えます。

1. 予熱温度

予熱温度の目的は、PCBの温度を上昇させ、同時にフラックスを完全に活性化させることです。予熱温度が低すぎると、はんだ接合部の欠陥が発生する可能性が高く、高すぎるとPCBや部品に損傷を与える可能性があります。

したがって、基板の厚さやフラックスの種類に応じて予熱温度を適切に設定する必要があります。

2. はんだポットの温度

はんだポットの温度は通常245～260℃（合金の種類に応じて調整）に制御されます。温度が低すぎると、冷接点が発生し、はんだ付け部が弱くなる可能性があります。一方、温度が高すぎると酸化が促進され、深刻なはんだ欠陥を引き起こす可能性があります。

安定した温度を維持することが、はんだ付けの品質を確保する鍵となります。

3. コンベア速度

コンベアの速度ははんだ付けの接触時間を決定します。速度が速すぎると穴の充填が不十分になり、速度が遅すぎるとブリッジやはんだ付け過多が発生します。

ウェーブはんだ付け工程では、コンベアの速度を温度とウェーブの高さに正確に一致させる必要があります。

4. 波の高さ

はんだの波の高さは、はんだがはんだ接合部に完全に接触できるかどうかに直接影響します。波の高さが高すぎると、はんだショートが発生する可能性があります。一方、波の高さが低すぎると、はんだの充填が不十分になり、はんだ付け不良が繰り返し発生します。

はんだ波の高さを適切に調整することで、はんだ付けの安定性を高めることができます。

5. フラックス制御

フラックス管理には、フラックス密度、噴霧量、均一性の管理が含まれます。フラックスの過剰または不均一な塗布は、ボイド、汚染、その他のはんだ付け不良を引き起こす可能性があります。

フラックスを適切に制御することは、ウェーブはんだ付けの安定した動作を確保するための基本的な要件です。

結論

ウェーブはんだ付けは成熟した効率的な組立方法ですが、依然として様々なはんだ付け不良が発生する可能性があります。はんだブリッジや穴の充填不良、ピンホールやコールドジョイントなど、これらのはんだ付け不良の根本原因を深く理解することが重要です。

はんだ欠陥のほとんどは偶然に発生するものではなく、ウェーブはんだ付けプロセスにおける不適切なパラメータ設定、材料の問題、または設計エラーによって発生します。

以下の主要コンテンツを習得することにより:

•  ウェーブはんだ付けとは

•  完全なウェーブはんだ付けプロセス

•  よくあるはんだ付けの間違い

•  不良なはんだ付け例を識別する能力

メーカーは欠陥を大幅に削減し、歩留まりを向上させ、製品の長期的な信頼性を確保することができます。

はんだ付け不良に関するよくある質問

1. 最も一般的なウェーブはんだ付けの欠陥は何ですか?

ウェーブはんだ付け作業において最も一般的なはんだ付け欠陥には、はんだブリッジと穴充填不良が含まれます。

2. PCB 設計によりはんだ接合部の欠陥が発生する可能性がありますか?

はい。パッド間隔、穴サイズ、またはレイアウトが不適切だと、はんだ付け不良が発生し、はんだ付けミスが頻繁に発生します。

3. ウェーブはんだ付け工程ではんだ付け欠陥を減らすにはどうすればよいですか?

制御温度

コンベア速度の最適化

適切なフラックスを使用する

機器を定期的にメンテナンスする

4. はんだ欠陥はすべて目視できますか?

いいえ。内部の空隙やはんだ接合部の欠陥によっては、X 線検査や断面検査が必要になる場合があります。