近年の電子実装では、0402/1005チップやBGA、LED、アルミ基板など、耐熱性や形状が特殊な部品が増加しています。これらの部品は、通常のリフロー条件ではフラックスの劣化や濡れ性不足、ボイド発生などの問題が起きやすく、実装現場では品質の安定化が大きな課題となっています。本記事では、代表的な特殊部品の実装事例をもとに、温度プロファイルの工夫やフラックス選定による解決策を解説します。
0402/1005チップの実装課題と対応
0402や1005といった微細チップはランド面積が小さく、印刷精度のわずかなズレが濡れ性不足やセルフアライメント不良につながります。リペア時には基板ランドのメッキ状態が重要で、安定していないと再流動後も接合信頼性が低下します。改善には以下のポイントが有効です。
- フラックスは熱反応の速いタイプを選定し、流動性を確保する。
- 下部ヒーターを高めに設定し、短時間で十分な熱供給を行う。
- 印刷精度を確保し、余分なはんだの広がりを抑制する。
BGA・CSPの高温ボール実装
BGAやCSPでは、ボールの融点が高いため、通常のプロファイルでは十分な濡れ性が得られません。100℃を超える段階でフラックスが劣化すると、表面の酸化物が除去できず接合不良が発生します。対応策は以下の通りです。
- 下部ヒーターを強化して、先に高融点はんだを溶かし、ボール表面に濡れ上がりを確保する。
- トップ温度は高融点はんだの融点以上をキープする。
- フラックスの酸化抑制効果を活用し、酸化膜を除去する。
放熱基板・アルミ基板・銅板のはんだ付け
LEDや車載用基板に用いられる放熱基板は、熱容量が大きく通常のプロファイルでは熱不足になりがちです。基板下部からの熱供給を強化し、プリヒート時間を短く設定することが重要です。ポイントは以下の通りです。
- 下部ヒーターを全て高めに設定し、熱不足を回避。
- 長いプリヒートは避け、フラックス劣化を抑制する。
- 上部ヒーターは最小限にし、フラックスの寿命を延ばす。
アルミ基板の実装事例
アルミ基板はFPCに近い熱特性を持ち、パレットとしての役割を果たします。長いプリヒートではボイド発生の原因となるため、短時間で一気に溶融させるプロファイルが有効です。さらに、上部ヒーターやファンを強化し、熱供給を安定化させることで品質が向上します。
ハロゲンフリーはんだの特性
環境対応として注目されるハロゲンフリーはんだは、一般的に濡れ性が弱く、熱応答も遅いため実装条件の工夫が必須です。具体的な対策は以下の通りです。
- はんだ量を多めにし、短いプリヒートで実装する。
- 下部ヒーターを高めに設定して、迅速な溶融を促す。
- 適切なフラックス選定とプロファイル調整により、不良率はppm単位まで低減可能。
まとめ
特殊部品のリフロー実装では、基板や部品の熱特性に応じたプロファイル設計とフラックスの選定が不可欠です。0402チップやBGA、LED基板、アルミ基板、さらにはハロゲンフリーはんだなど、それぞれの条件に適した加熱方法を取ることで、不良率を大幅に抑制し、安定した品質を確保することができます。