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PCB上の金属間化合物の発生

スズ鉛ハンダが鉛の銅(メッキによる)とパッド(ホットエアレベリングなどの基板ハンダコーティング法による)に付着すると、錫-銅の金属間化合物が形成されます。一般的にCu6Sn5またはCu5Sn6であり、この金属間化合物がはんだをコッパーパッドやリードに付着させる原因となります。リフロー時に、スズ鉛はんだを加えることで、金属間化合物が増えます。他のボードの金属表面では、他の金属が形成されます。例:ゴールドフラッシュ仕上げの基板に部品をはんだ付けする際には、AuSnが形成されます(スズ鉛はんだも)。

時間の経つにつれて、金属間層が増えます。その増加速度は、周囲の温度と熱サイクルによって決められます。この金属間化合物の不都合な特性の1つは、スズ鉛はんだや銅(またはその他の金属)よりもはるかに脆いところです。時間の経過とともに、この金属間化合物が厚くなり、整合性の角度から見て、はんだ接合の致命的な弱点となるのです。組み立てや溶接点にかかる応力によって、通常の場合、溶接点にクラッキングや欠陥が生じることがあります。

通常、数ヶ月または数年の金属間化合物の増加を測定しています。しかしながら、リフローの過程では、熱サイクルが高くなることと(溶接点の熱ドリフトが最も高く)、スズと鉛が溶融されるため、金属間化合物の増加が加速します。両面ボードでは、A面が再び液相線になることで、追加の金属間増加が起こります。修理が行われると、修理システムの熱により、再加工の溶接点や隣接の溶接点で金属間化合物の増加が促進される場合があります。(これが純粋な外観目的で、タッチアップを行わない重要な理由のひとつです。)

過剰な金属間化合物の増加は、現場で測定することは難しいが、最終的には欠陥の原因となります。このような増加は、リフローの途中で数ミクロンにも及びます。したがって、液相線の停止時間(相互接続がはんだ合金の溶融温度以上の時間)をできるだけ短くする必要があります。また、ボードを必要以上に加熱せず、ピーク時の温度をできるだけT1に近づけておくことも重要です。

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