无铅合金接合不良现象及対策中国语SM回流

千住金属工業（株)海外支援室（ＳeｎｊｕｍｅｔａｌIndustryＣｏＬｔｄ）

SolderingAdviser山田浩介（ＫｏｓｕｋｅＹａｍａｄａ）無鉛合金接合不良原因及対策（3）SMTREFLOWＬｅａｄＦｒｅｅＳｏｌｄｅｒREFLOWＳｏｌｄｅｒｉｎｇ配布用千住金属工業(株)草加研究所研究員日渡氏資料部分的活用掲載1.無鉛化状況、標準材料2.SMT接合工法・回流式自動機・錫膏・SMT基板概要3．SMT接合工法・無修正接合条件4．SMT接合工法・完全無修正接合技術5.回流式自動機的不良解析基本、接合4要素及有鉛、無鉛合金相違点6.有鉛・無鉛合金物性比較7.SMT接合工法・回流式自動機管理8.錫膏要求特性・無鉛合金最新錫膏9.SMT接合工法・錫膏印刷特性改善事例10．SMT接合工法・有鉛・無鉛錫膏(回流機)温度余力11.回流機無鉛合金温度曲線12．不良現象及対策13．結論(1)(2)無鉛合金接合不良原因及対策(3)SMT＆回流接合目次（Ｃｏｎｔｅｎｔｓ）Lead-freeSolder錫膏印刷部品搭載合金接合回路基板印刷機搭載機回流機鋼網後工程電子部品錫膏２．SMT接合工法・回流式自動機・錫膏・SMT基板概要２．SMT接合工法・回流式自動機・錫膏・SMT基板概要(2)N2ReflowＳＸⅡ－２５１４Ｎ２

AirReflowＳＡＩ－３８０８ＪＣ

LGA-ALGA-BLGA-CLGA-DLGA-ELGA-FLead-freeSolderSMT工法基板錫膏SolderBallBGALGA錫膏印刷部品搭載合金接合回路基板印刷機搭載機回流機鋼網電子部品錫膏高精度回路板・高精度Resist高濡性電鍍・高耐熱性PreFlux高信頼性・高濡性・高印刷性・高粘着力・高印刷耐久性・連続印刷性・残渣美麗etc高精度印刷位置偏差・版離速度印刷速度・印圧高精度搭載位置偏差極小・押圧微調整開口部位置精度壁面平滑度・厚3．SMT接合工法・無修正接合条件高寸法精度・搭載安定性部品電鍍高濡性・酸化耐久性・高耐熱性・無鉛10%45%25%20%概念的不良割合理想的温度曲線自在性温度偏差極小10%15%20%20%5%4．SMT接合工法・完全無修正接合技術完全無修正接合化総合技術確立高精度最適接合設計基板無鉛対応型高精度回流炉高機能最新錫膏高機能精密印刷機高精度精密鋼網高精度無鉛対応型部品高精度部品搭載機千住金属無鉛化⇒4要素中3要素変更熱Flux接合合金(Solder)母材材料(電鍍)浸潤・促進表面清浄化再酸化防止原子拡散接合Ｓｎ－Ｃｕ合金層（金属間化合物形成）表面張力低下不要溶剤除去Flux作用活性化溶解熱(回流炉槽温度)有鉛:225℃無鉛:240℃錫膏材料組成有鉛:Sn37Pb無鉛:Sn3Ag0.5Cu予熱接合4要素・・・熱・ＦＬＵＸ・ＳＯＬＤＥＲ・材料無鉛化接合技術・・最適４要素平衡変更技術表面清浄化再酸化防止活性化接合不良・・４要素不平衡状態時発生浸潤促進合金化5．回流式自動機的不良解析基本、接合４要素・及有鉛、無鉛合金相違点NO諸特性合金組成1比重3溶融温度(℃)引張強度(MPa)伸長(%)Young率(GPa)0.2%耐力(MPa)線膨張係数(ppm/℃)94578硬度(Hv)26無鉛M705Sn3Ag0.5Cu7.4217～22053.34641.639.421.717.9有鉛(共晶)Sn37Pb8.418356.05926.345.823.516.66．有鉛、無鉛合金物性比較有鉛、無鉛合金物性比較７．設備維修．材料管理的問題設備維修及管理回流式自動接合装置日常点検項目１．基板内接合・湾曲、不良状況変動確認２．作業設定条件（各種温度・速度等）回流温度曲線定期的確認3.排気系風量確認中期的点検項目１．制御系・空気系・駆動系・排気系・・・点検確認維修及槽内残渣清掃精度維持・美麗→工作基本7．SMT接合工法・回流式自動機管理高精度回流機8温区要求特性１．高信頼性（耐湿絶縁特性）２．粘着力持続性３．高耐熱持続性4．高濡浸潤性5．高印刷特性(版抜性)6．粘度持続安定性(連続印刷安定性・印刷後形状変化没有)7．残渣色調透明美麗千住標準基板用無鉛対応錫膏(M705)標準錫膏GRN360－K2ーV高精細印刷錫膏PLG-32-118．錫膏要求特性・無鉛合金最新錫膏項目M705-PLG-32-11試験方法（ＦＬＵＸ）FLUX構成ROJ-STD-004活性度L0J-STD-004塩素含有量0.02%／Flux電位差滴定電圧印加耐湿性試験（85℃85%RH，電圧印加DC45V，1000h後）1.0E+10以上（ｍｙｇｌａｔｉｏｎ）発生無JISZ3197銅鏡試験合格JISZ3197弗化物試験合格JISZ3197水溶液抵抗1060ΩmJISZ3197錫膏粘度200Pa.sJISZ3284Chikiso比0.6JISZ3284FLUX含有量11.0%JISZ3197加熱延性0.2mm以下JISZ3284粘着力1.3NJISZ3284粘着保持性24h／1.0N以上JISZ3284濡広率78%JISZ3197濡効力及DeWettingLank（ｌａｎｋ）1～2JISZ3284錫球Lank（ｌａｎｋ）1～2JISZ3284銅板腐食試験合格JISZ3197製品保証期限6月未開封、冷蔵保管：0～10℃8.2．錫膏要求特性・無鉛合金対応ＦＬＵＸM705-PLG-32-11特徴●FLUX残渣透明●耐熱性向上●錫珠抑制●連続印刷安定性●増粘対策強化●高信頼性●高版抜性最新従来品PLGΦ0.35mmΦ0.30mmΦ0.35mmΦ0.30mm１枚目２１枚目試験条件（高速印刷）鋼網厚：0.15mm 印刷速度：150mm/sec.印刷圧：0.33N（1mm当） 基板版離速度：10mm/sec. 鋼網：off GAP：0.0mm9．SMT接合工法・錫膏印刷性能改善例(1)従来品PLG0.25mmslit0.23mmslit0.25mmslit0.23mmslit１枚目２１枚目9．SMT接合工法・錫膏印刷性能改善例(2)Heat-resistantlimitofSMTcomponents230℃１８３℃無鉛(SnAgCu)２２０℃Soldermeltingtemp.温度余力47℃温度余力20℃240℃Ｐｅａｋ温度有鉛(63SnPb)無鉛合金⇒、温度余力少→管理精度重要無鉛合金⇒、温度余力少→管理精度重要10．SMT接合工法・有鉛、無鉛錫膏(回流機)温度余力11．SMT接合工法・回流機温度曲線２２０℃浸潤不足２２５℃以上２１５℃未溶融ReflowTemp.基板・材質・厚・部品・設備構造変化→調整必要Ｐｅｅｋ温度240℃予熱温度180℃90～120秒0.5～1.5℃/秒100℃230℃20秒以上保持180℃M705標準回流温度曲線11．SMT接合工法・回流温度溶融域条件設定温度230℃時溶融時間約5秒・・・余力4倍=20秒保持220℃・・・液相温度・・・溶融温度時間不安定領域→安定領域230℃規定1２．SMT不良事例ex：部品脚未接合印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因△△△○△ー◎内容印刷条件不適性能劣化印刷性・粘着性低下過薄押圧不足過加熱酸化部品脚曲浮上未接合1２．SMT不良事例ex：接合合金不足不足印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因◎◎◎○△○◎内容印刷条件不適性能劣化印刷性・版抜性低下開口面積小過薄押圧不足過加熱酸化熱不足酸化過多厚脚浮上NG品OK品1端子濡不足ケース１NG品OK品部品脚浮上ケース２NG品OK品1２．S雁MT不良六事例ex：部影品脚部濡皮不足(接蓄合量不足材)NO１OK品OK品部品底联面樹脂颤部分有眼突起→捞部品脚谷浮上状摔態実装・・吨・呈部品鸽脚部濡不是足(接合红量不足)NG品NG品1２．站SMT羡不良事亿例ex：考部品脚厘部濡不草足(接雕合量不艰足)NO２OK品OK品差込部品垫挿入部分粉→有突起娘、部品脚杨浮上状態・石・・・众呈濡不程足(接么合量不肥足)NG品NG品1２．S膊MT不良矮事例ex：部霸品脚部濡苍不足(接镜合量不足其)1２．渠SMT探不良事规例ex：旅接合合劫金・未列溶融未溶融印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因△◎ーー◎△ー内容印刷後放置錫球径小酸化水混入攪拌過多期限超過温度低下予備加熱過大酸化RESISTOVER酸化HeatTemp.ColdSlumpHotSlump150℃3min170℃3min190℃3min0.7mmSlit1.5mmSlit0.7mmSlit1.5mmSlit12.反SMT宁不良事柜例ex：诉錫膏連乎錫原因兼H授OT叮Slu证mp脂Tes蔬t煮高温長巨時間李Slu啊mp発但生大印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因◎◎◎○◎○△内容位置精度・印刷条件不一致・性能不良清掃不良再転写開口面積位置精度・押圧温度曲線不一致吸湿酸化LAND面積酸化電鍍1２．跟SMT冻不良事石例ex：錫怠球・FL择UX飛散錫球飛散FLU诊X飛散H2OR-OH

合金溶融時合金溶融後H2OR-OH

合金溶融時合金溶融後外部接污触端子之FLU要X付着関連要素対策溶剤沸点・・・回流炉温度不一致。本加熱時溶剤残留溶剤沸点低温化・Or高温化予備加熱温度強化還元時発生水分、材料吸湿→突沸吸湿性少材料選定印刷後放置時間短縮合金融合速度→速活性力制御抑制昇温速度慢慢化気泡排出挙動時発生飛散予備加熱温度抑制昇温速度万慢化基板・部品汚染、吸湿管理1２．S哑MT不良升事例ex：F美LUX飛异散印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因◎◎◎◎◎○△内容位置精度・印刷条件不一致・錫球流失性開口面積・開口部汚・再転写位置精度・押圧温度曲線不一致LAND間GAP狭小・Resist没有酸化1２．旨SMT愈不良事京例ex：碰錫珠・微錫球錫球飛散錫珠(骑Sid勒eB虚all纪)加熱溶害融時F童LUX掠沿壁面锣移動→錫球和移動、源集合体负形成→季大錫珠錫球飛散1２．东SMT置不良事穿例ex：錫欧珠・錫球加対策椒例錫珠(S辛ide抛Ball湾)対策方花法・・望・錫膏疾量過多突調整鋼網開口淹面積内側艰部分CU秋T→部品携押圧時適追正拡張SLUM爆P錫球流支失防止纵2.℃/寨秒以下対策方叮法・・・温度曲就線調整印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因ー△ーー△◎△内容位置精度・印刷条件不一致・酸化性能不良温度曲線予熱過多酸化電鍍不良吸湿酸化1２．资SMT猫不良事肺例ex：Ｄｅ乓Ｗｅｔ警ｔｉｎ貌ｇ現象霞対策観察呈濡引戻現象Au電鍍Ni電鍍印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因△◎◎ー◎◎○内容位置精度・印刷条件不一致酸化濡性能不良開口面積低温度予熱過多設計不良酸化濡不良IC先保端後切脆断電鍍娃没有→濡不良糖、呈凹之現象1２．折SMT顾不良事塘例ex：I呆C脚先端养部濡不良1２．兄SMT积不良事稳例ex：粱IC脚插先端部吴濡不良纪対策例L寸法聚長大視認外交観判定安室心感LAN候D長→俯短Res等ist貌処理先端後切途断電鍍没尸有→濡不良、昼呈凹現象対策1.LA林NDL束寸法短縮天化2.鋼盛網開口颠寸法>挪LAN杯D寸法錫膏印完刷0.3咏mm寄揚効爸果½t以上t印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因ー○ーー△△◎内容気泡抜性能性能不良温度曲線不一致吸湿電鍍不良12．缸SMT呢不良事侮例ex：C应HIP部泻品電極下周気泡気泡電極底傍面気泡存在多滑数同一廠家叠CHIP兰部品（L炊OT相違描）電極接重合部気泡発生蚕状態有意醒差観察1２．S希MT不良互事例ex：梅CHI损P部品球電極下格気泡OK品NG品BBAA1２．燃SMT婆不良事萍例ex：泊CHI观P部品炎電極下敏気泡原奖因OK品NG品電極電从鍍不良残渣発祥泡状態娱（紙基夏材基板蹄実装）残渣中多数気泡発生確認関連要素①回流接合時→基板内GAS放出②回流接合時→FLUX残渣粘性対策①基板再加熱除湿、吸湿対策、吸湿保護樹脂膜etc②錫膏FLUX（残渣)流動性向上③基板材質変更1．SM本T不良事办例ex：F美LUX残中渣中気泡BGA决部品錫它球組成爸融点低混時(有弱鉛)、亦初期溶茂融・・铺・無鉛驻錫膏以急後溶融陷→呈捲姓込融合策形態・单・・・搞・気泡武発生可叠能性大有鉛SnPbBallvs無鉛M705Paste無鉛M705Ballvs無鉛M705PasteSnPbBallM705PasteM705PasteM705Ball0.5mmPitchCSPボール：0.3mmDiaペースト：110umt0.5mmPitchCSPボール：0.3mmDiaペースト：110umt1２．敬SMT巴不良事编例CSP袭（BG贺A）実驴装時発栗生気泡明分析闻～錫球倦組成+粘錫膏組岔成変化文・・・罢回流接抗合挙動蜻相違点鹅～同時溶伞融有鉛速溶桨融開始以区後無鉛溶漠融有鉛Sn码PbB济all尿vs無塌鉛M70焦5Pa电ste無鉛M7借05B伟all溜vs無芒鉛M70柳5Pa竖steX-ra稻yI享mage1２．寺SMT千不良事满例CSP为（BG稠A）実正装時発砖生気泡嘱分析远～錫球恨組成+缸錫膏組趣成変化摆・・・缴回流接决合挙動启相違点绿～BGA部璃品錫球組辣成融点低东時(有鉛其)、初期格溶融・・纹・無鉛錫滴膏以後溶里融→呈捲某込融合形炒態・・・芽・・気泡达発生大気泡発生缸量大濡引戻炼現象(过DE亭WET凭TIN刚G)原走因1.基顽板銅面租有酸化醋皮膜(到及Ni兆電鍍面鼓)→濡垮浸潤作略用阻害拆、初期币一次浸枕潤以降壳溶融合获金、呈版引戻現督象観察呈濡引戻現象Au電鍍Ni電鍍1.基涝板吸湿近酸化2.基板案電鍍処理众方法不適3.A躲u電鍍祸有PI扶NH民OLE拘・・・惹Ni電孟鍍酸化対策1.基茂板交換2.基活板製造匀廠家変渐更1２．S陆MT不良灭事例ex：Ｄｅ疯Ｗｅｔ描ｔｉｎ葱ｇ現象畅・対策電解Au電鍍剥離□H□GG：Au主体H：Ni主体濡不良Chip強度不足1２．S钱MT不良近事例ex：電佣鍍不良起掩因CHI漂P部品接灭合強度不验足Au電鍍售不良黄色変色外観不持好1２．S转MT不良职事例ex：F柄LUX残毕渣黄色変刚化、外観堵不美麗印刷機錫膏鋼網装着機回流機基板電子部品他不良原因ー◎ーー△ーー内容FLUX材料性能過加熱錫膏変更回流接竭合後発归生脚部躺界面剥新離関連要素対策冷却（凝固）過程発生応力（基板湾曲）湾曲対策湾曲防止板部品電鍍→Pb混入接合界面組成低融点化無鉛電鍍使用☆各合金Pb混入溶融温度変化1２．即SMT菜不良事通例ex：模脚部界柄面剥離馆原因・妇対策引巣（序Ｓｈｕ勾ｌｉｎ晚ｋａｇ夜ｅＨ放ｏｌｅ摧）応力破壊雕断裂冷熱周期缸試験１爪０００销ｃｙｃ甩ｌｅ後状倘態（－４０窃℃３０分产１２５℃冬３０分）呈材料零組織破劣壊破壊進味行没有讨信查頼性無咱問題無鉛特要有問題原因慢慢的冷仗却時最終师凝固部液稼相没有・材呈凹現象（冷却収晴縮偏差・平固相、液伤相不一致芒）対策・接合直後睁強制冷却副、組織密倡度強化及战均一冷却柱化・接合体腊積平衡化1２．缺SMT材不良事还例M．．引巣現被象及対锄策PKG側基板側錫球変形aa錫球脱落bb1２．滑SMT临不良事陆例CSP実难装不良筋ex：爷錫球脱滨落及変形泪現象設計的名SMT渡不良撲眼滅指針1.基板咐実装設計裂・・・無厚修正化設桑計思考・板取锁方向・谦材質選怒定・流杆方向指跌定・熱吊伝導平德衡・部茎品重量踪蝶配分・寨部品配最置位置鉴、方向薯、LA浇ND径美ー部品备電極径废適正S久IZE恼、LA突ND寸触法、基控準位置妇・PA草TER夜N間隙扮、、S白ILK棚分離帯柿、基板万廠家品亚質調査辞、電鍍哲指定融最適界錫膏、跌最適錫暴膏厚、董理想体佩積讽etc製造技教術的不匠良撲滅鼓指針1.基命板組立革製造技日術検討祸DAT胞A、K初NOW皂-HO胁W→設特計基準态化2.設挺備使用概状態最副高水準盐化及最校高水準陪状態維窗持管理印刷機・嗓・・最適猎印刷速度梢、印刷圧疑力、版離闻速度最適鹊化・鋼網炼高精度品票採用、洗页浄頻度決塌定、収納译時洗浄実酿施、洗浄恰布交換、慎設備維修磨、清掃・巧最適錫膏练選定、攪班拌基準、傅保管基準自動装着味機・・・柿装着手順枪、個別部君品押圧設怖定、精度月維持管理已・・・精防度維持点蜜検、定期殃点検維修惹実施、清太掃、基板模治具精度洋維持、穷etc回流機熊