コールドジョイントはんだとは何ですか?また、それを防ぐにはどうすればよいですか?

はんだ付けは重要な工程です PCBアセンブリ 製造工程では、電子部品を錫（Sn）と鉛（Pb）の組み合わせを用いて回路基板に実装します。表面実装技術（SMT）を使用する場合でも、スルーホール技術（THT）を使用する場合でも、はんだ付けは組み立て工程において極めて重要な役割を果たします。

PCB組立におけるはんだ付けの重要性

はんだ付けは、回路基板の設計と製造において最も重要な工程です。プリント基板組立サービスにおけるその重要性は、いくら強調してもしすぎることはありません。 PCB材料 プリント基板は、ウェーブはんだ付け、スルーホールリフローはんだ付け、SMTはんだ付けなど、さまざまな方法で製造されています。しかし、プリント基板のはんだ付けにおいて最もよく発生する問題の一つがコールドジョイントであり、これはプリント基板の性能に大きな影響を与え、組み立てコストの増加につながる可能性があります。

冷間はんだ接合を理解する

冷はんだ接合は、はんだ付けプロセスによって接合されるコンポーネント間に強力な接合が形成されない場合に発生する、はんだ接合部の欠陥です。これは、はんだごてやはんだ線が適切な温度にない場合に発生する可能性があり、はんだの溶解が不完全になり、接合面の濡れが不十分になります。

はんだ接合部の冷えを防ぐ重要な要素の 1 つは、はんだごてを使用するはんだの種類に適した温度に保つことです。はんだの種類が異なれば、適切に溶解するために必要な温度も異なるため、温度設定を調整できるはんだ付けステーションを使用することが重要です。

さらに、はんだ付けされる表面は清潔で、はんだ付けプロセスを妨げる可能性のある酸化や汚染がない必要があります。酸化を除去し、はんだの濡れを促進するため、適切なフラックス処理も不可欠です。

一般的なはんだ付けの問題

冷はんだ接合に関する一般的な問題に加えて、PCB アセンブリ中に発生する可能性のある他のはんだ付けの問題もいくつかあります。これらの問題は、完成した回路基板の機能と信頼性に影響を与える可能性があります。

1. 関節障害： この問題は、はんだペーストが固まる前に接合部に乱れがある場合に発生します。これは、はんだがまだ溶融状態にあるときに、はんだ付けされるコンポーネントが移動したり乱されたりした場合に発生する可能性があります。接合部に乱れがあると、電気接続が不良になり、信頼性の問題が発生する可能性があります。
2. はんだブリッジ: はんだブリッジは、隣接する 2 つのはんだ接合部が意図せず接続され、短絡が発生すると発生します。これは、塗布されるはんだが多すぎる場合、または互いに近づきすぎているコンポーネント間をはんだが流れる場合に発生する可能性があります。はんだブリッジは回路の誤動作を引き起こす可能性があり、修正しないとコンポーネントが損傷する可能性があります。
3. 過熱したジョイント: 接合部の過熱は、回路基板上のフラックスが熱くなりすぎると発生します。これは、多くの場合、はんだ線が適切に溶けないことが原因です。これは、はんだごてが熱すぎる場合、または接合部に長時間放置された場合に発生する可能性があります。過熱によりフラックスやはんだが損傷し、はんだ接合不良や潜在的な信頼性の問題が発生する可能性があります。
4. 不十分な湿潤：濡れ不足は、はんだが適切に流れず、はんだ付け面に付着しない場合に発生します。これは、表面がきれいでないか、はんだごての温度が適切でない場合に発生する可能性があります。濡れが不十分であると、はんだ接合部が弱くなり、電気接続が不十分になる可能性があります。
5. はんだ過剰: はんだを塗布しすぎると、はんだブリッジやはんだボールなど、いくつかの問題が発生する可能性があります。はんだブリッジは、隣接する 2 つの接合部を接続するはんだが多すぎると発生します。また、はんだボールは、回路基板の表面に形成される小さなはんだの球です。はんだが多すぎると、ショートやその他の信頼性の問題が発生する可能性があります。
6. フラックスの不足: フラックスは、はんだ付けされる表面を洗浄して準備するために使用され、はんだが流れて適切に付着するのを助けます。フラックスが不足すると、濡れが悪くなり、はんだ接合が弱くなる可能性があります。はんだ付け作業には、適切な種類と量のフラックスを使用することが重要です。
7. コンポーネントの損傷: 過度の熱や長時間の加熱は、集積回路 (IC) や表面実装デバイス (SMD) などの敏感なコンポーネントに損傷を与える可能性があります。はんだ付け中にコンポーネントが損傷しないように、適切なはんだ付け技術とツールを使用することが重要です。
8. 制御されていない温度：はんだ付けでは、はんだが適切に溶けて均一に流れるようにするため、温度管理が重要です。温度が制御されていないと、過熱、はんだ接合部の冷え、その他のはんだ付けの問題が発生する可能性があります。温度設定が調整可能なはんだ付けステーションを使用することをお勧めします。

これらの一般的なはんだ付けの問題を理解し、対処することで、PCB アセンブリの品質と信頼性を向上させることができます。適切な技術、ツール、および材料を使用すると、これらの問題を防止し、はんだ接合部の強度と信頼性を確保できます。

冷間はんだ接合の種類

回路基板を扱うときに観察できるさまざまなタイプの冷はんだ接合があり、それぞれに独自の影響と修正方法があります。

• 分散型コールドジョイント: これは、はんだ合金を基板の特定の領域に配置するときに、はんだごてが動くことによって発生し、その結果、はんだ合金が散らばって見えます。
• ひび割れたはんだ接合部: 不適切なはんだまたは機械的力により、一部の冷はんだ接続が破損し、コンポーネントのピンが緩んだり、導電回路が破損したりする可能性があります。
• 乾式はんだ接合: このタイプの冷はんだ接続は、はんだが不足するという特徴があり、その結果、接続がオープンになり、電流が異常に流れます。

冷間はんだ接合部の特定

冷はんだ接合は PCB アセンブリでよくある問題であり、回路基板の全体的な機能と信頼性に影響を与えます。はんだ接合部の品質を確保するには、冷えたはんだ接合部を識別できることが重要です。冷はんだ接合部を識別するために使用される一般的な方法をいくつか示します。

1. 外観検査: 冷はんだ接合部を識別する最も簡単な方法の 1 つは、目視検査です。適切に形成されたはんだ接合部（通常は光沢があり滑らかです）と比較して、冷たいはんだ接合部は鈍く、ザラザラしていたり​​、粗く見えることがよくあります。さらに、冷はんだ接合では、はんだパッドまたはコンポーネントのリードが不完全に覆われている場合があり、これは適切な溶融と接合が不足していることを示しています。
2. 倍率: 虫眼鏡や顕微鏡を使用すると、はんだ接合部をより詳しく検査することができ、濡れ不良や接合不完全など、冷間はんだ付けの兆候を特定しやすくなります。
3. マルチメータのテスト: マルチメーターを使用して、はんだ接合部の導通と抵抗をテストできます。冷はんだ接合部の抵抗が高くなったり、導通がなくなったりする場合があり、これは接続不良を示しています。
4. タップテスト: はんだ接合部を木だぼなどの非導電性ツールで軽くたたくと、はんだ接合部の緩みや接着不良を特定するのに役立ちます。適切に接合された接合部はしっかりとした金属音を発生しますが、冷たいはんだ接合部では鈍い音が発生することがあります。
5. 赤外線画像: サーマル カメラまたはサーマル イメージング ツールを使用すると、はんだ接合部の温度変化を検出し、冷えたはんだ接合部を特定するのに役立ちます。冷たいはんだ接合部は周囲の接合部より冷たく見える場合があり、これは適切な加熱と接合が不足していることを示しています。
6. X線検査: より高度で徹底的な検査の場合、X 線検査を使用して、肉眼では見えない冷はんだ接合部やその他のはんだ付け欠陥を検出できます。

これらの方法を使用すると、冷間はんだ接合を効果的に特定し、再加工または修復に必要な手順を実行して、PCB アセンブリの全体的な品質と信頼性を確保できます。

冷はんだ接合部の防止

PCB 組み立て中の冷はんだ接合を回避するには、はんだ付けの効率と品質を維持することが不可欠です。冷はんだ接合の問題を回避するためのベスト プラクティスをいくつか紹介します。

正しい機器を使用する: 制御が容易で、調整された熱供給を提供するはんだごてなど、高品質のはんだ付けツールを使用します。高品質のはんだごてを確実に提供するために、はんだごてが信頼できる供給元から供給されていることを確認してください。

温度制御: はんだ付け中は適度な熱状態を維持し、はんだ線が適切に溶けるようにしてください。良好なはんだ接合を実現するには、適切な温度制御が重要です。

十分な量のはんだを使用する: はんだ付けのしすぎや少なすぎるはんだ付けは、はんだ接合部の冷えを引き起こす可能性があるため避けてください。作業に十分な量のはんだを準備し、良好な接合を確保するために均一に塗布します。

環境：振動源のない、安定した安全なはんだ付け環境を作ります。これにより、はんだ接合が適切かつ確実に形成されることが保証されます。

きれいになったはんだごて: はんだごてを定期的に掃除して、はんだ付けの品質に影響を与える可能性のあるゴミや汚染物質を取り除きます。はんだ付けツールは、汚染を防ぐため、ほこりのない環境に保管してください。

優れた電源供給: はんだ付け中の中断を防ぐために、はんだごてまたはガンに安定した信頼性の高い電源が供給されていることを確認してください。

鉛フリーはんだ付けを検討してください: より環境に優しく、RoHS などのグリーン エレクトロニクス規格に準拠した鉛フリーはんだ線の使用を検討してください。

時間管理: はんだ付けプロセス中は辛抱強く、はんだごてが加熱されてワイヤーが適切に溶けるまで十分な時間をとってください。プロセスを急ぐと、はんだ接合が不良になる可能性があります。

操作方法: はんだ付けのスキルと経験に自信があります。リフロープロファイルの指示に注意深く従って、間違いを招く可能性があるのでパニックにならないようにしてください。

結論

冷はんだ接合を理解し、それに対処することは、PCB アセンブリの信頼性と性能を確保するために重要です。これらの接合は、はんだ付けプロセス中の熱が不十分であるという特徴があり、電気抵抗の増加や電子アセンブリの信頼性の問題の可能性があります。

はんだ接合部の冷えを防ぐには、正しい機器を使用し、適切な温度制御を維持し、十分な量のはんだを使用し、きれいなはんだ付け環境を確保し、はんだ付けのベストプラクティスに従う必要があります。これらのガイドラインに従うことで、低温はんだ接合のリスクを最小限に抑え、PCB アセンブリの完全性を確保できます。